Технологии

EPOS-PROCESS — процесс прямого восстановления. Плазменная руднотермическая технология. Переработка железной руды.

EPOS-PROCESS:

Назначение:

EPOS-process — процесс прямого восстановления. НПП электроплазменного оборудования и систем «ЭПОС» разработало технологию и оборудование рудовосстановительной плавки, названной технология EPOS-process, с высокими техническими и экономическими показателями. Процесс реализован на плазменной шахтной рудовосстановительной печи.

Есть три действующих печи, работающие по EPOS — process, мощностью 70 КВт, 250 КВт и 1500 КВт.

Принцип работы:

Использование плазменных горелок, позволяющих работать под шихтой, с изменяемой геометрией плазменного факела. Плазмотроны работают на горячих, неочищенных газах из печи, без ограничений по температуре, и рассматриваются как один из важных инструментов для управления технологическим процессом;

В качестве основных восстановителей работают контролируемая и управляемая водород – и оксидуглеродная среда;

Используется высокая шахта, в которой проходят процессы сушки, предварительного подогрева и твердофазного восстановления, созданы условия для правильного протекания восстановительных процессов в твердой фазе;

Применение рециркуляции горячих газов по максимально короткому контуру печи, через плазмотрон и специально организованную систему рециркуляции, обеспечивающую рециклинг компонентов колошниковых газов, полное использование восстановительных и тепловых возможностей плазмообразующих газов из атмосферы печи;

EPOS-process проходит при отсутствии дополнительного избыточного окислителя, на выходе из печи  СО2  и пары Н2О;

Используется специальной формы управляемая реакционная зона, в которой происходит восстановление и расплавление полученного металла и шлаков, завершаются химические  реакции;

Используется “самодостаточный” брикет, содержащий рудный материал, углеродистый восстановитель в соотношениях, сбалансированных для полного восстановления компонентов руды для данного процесса и конструкции рабочей зоны.

Совокупность решений EPOS-process дает извлечение полезных компонентов из руды до 95% и экономию энергии до 2х и более раз в сравнении с действующими РВП.

Переработка железной руды

Наиболее перспективной схемой переработки промышленных отходов и получения сплавов металлов из рудных материалов являются плазменные шахтные печи в силу того, что применение такой схемы переработки связано с более полным извлечением полезных компонентов и высоким КПД установки в целом.

Меньшие энергетические затраты на единицу продукции обусловлены тем, что тепло отходящих газов идет на подогрев загружаемых материалов, восстановительный газ СО и Н2 используется повторно и дожигается до полного СО2 и Н2О в реакциях восстановления.

Проходя через столб холодной шихты, газ очищается от вредных примесей, пыли. На выходе используется высокоэффективное средство очистки, которое позволяет снизить количество выбросов до уровня, в сотни раз ниже предельно допустимого.

Плазменной переработке подвергается брикетированное сырье, где оптимально подобрано соотношение перерабатываемых материалов и восстановителя, при управляемых режимах обработки материала (температура, химический состав среды в объеме плавильного пространства). Тепло химических реакций регенерируется благодаря теплопередаче загружаемому материалу. Большая часть газов циркулирует по замкнутому контуру, многократно участвуя в процессе восстановления. Продукты переработки используются безотходно в металлургии, машиностроении, строительной индустрии.

В плазменной рудовосстановительной установке «ЭПОС-Инжиниринг» используются плазмотроны собственной конструкции, защищенные патентами.

Особенности плазмотрона

Плазмотрон проверен в работе на плазменных печах и имеет уникальные, недостижимые другими способами технологические возможности, а именно:
  1. Расход плазмообразующего газа через плазмотрон может быть изменен от 0% до 100% от требуемого расхода (возможна работа от нескольких тысяч килограммов газа в час до 0, т. е.- без расхода газа через плазмотрон). При этом энергетические характеристики дуги, в частности, мощность, могут сохраняться, или, по желанию технолога, изменяться в желаемом интервале значений;
  2. Ток плазмотрона может изменяться во всем диапазоне – от десятков ампер до 10- 20 тыс.А.;
  3. Мощность плазмотрона может изменяться плавно во всем интервале, от десятков киловатт — до мощности 10000 кВт и более;
  4. Плазмообразующие газы могут быть как восстановительными, так и окислительными, а также защитными. В качестве плазмообразующих газов мы можем использовать газы из рабочего пространства печи без ограничений по температуре;
  5. Плазмотрон устанавливается в плавильном пространстве в заданной области, на необходимой глубине. КПД плазмотрона равен 98-99%; Применение плазмотронов указанной конструкции позволяетшироко изменять направление плазменной струи и дуги, менять форму рабочей зоны вблизи плазмотрона, работать плазмотроном в режиме кратковременного погружения в расплав, в режиме завалки (прикрытого электропроводящей рудой, как в руднотермической печи) работающего плазмотрона. При этом в конструкции печи отсутствуют нижние (подовые) электроды;
  6. Важнейшее для плазменной печи шахтного типа свойство: технолог сам задает и в широких интервалах управляет размерами и формой зоны (области) выделения мощности. Таким образом, технолог располагает гибко и в широком интервале управляемым плазменным источником воздействия на обрабатываемый материал в пределах всей рабочей зоны печи, без ограничений, что недостижимо никакими другими плазменными системами.

Ограничений по мощности плазмотронов данной схемы нет. Плазмотрон специальной конструкции выполнен с графитовыми наконечниками, и в состоянии работать в зоне восстановления и плавления даже в контакте с шихтой. Графитовые электроды при соблюдении правил эксплуатации исключают попадание воды в расплав при нарушении герметичности плазменного узла.

Применение плазмотронов другой конструкции, например, медных, охлаждаемых, возможно в плазменных шахтных печах (плазмотроны у нас имеются), но — нецелесообразно по ряду существенных причин.

Впервые реализована схема процесса и печи с конструкцией плазмотрона, работающего под слоем шихты в контакте с ней, с дугой, каскадом горящей на руду, без подового электрода, схема замкнутой рециркуляции запыленного горячего неочищенного газа с его подачей дымососами в плазмотрон. Плазмотроны не имеют ограничений по ресурсу.

В плазменной шахтной руднотермической печи в процессе плавки полностью используется химическая и тепловая энергия восстановителя, с малыми выбросами газа и пыли в систему газоочистки. Выброс газа и пыли меньше в сотни раз по сравнению с обычной руднотермической печью за счет улавливания их шахтой и рециркуляции газов по контуру печи. Коэффициент извлечения металла достигает 95% от содержания исходного металла в сырье, удельный расход энергии снижается до 2,0-2,5 раз.

По оценкам независимых специалистов, в российской металлургии подобная конструктивная схема печи и технология руднотермической плавки применяется впервые, и пока EPOS — process не имеет аналогов.

Преимущества применения плазменной технологии:

  • Регенерация тепловых потерь через подогрев поступающего сырья;
  • Рециркуляция газов в печи для полного использования восстановителя;
  • Использование высокотемпературной плазмы преимущественно для инициирования и ускорения восстановительных процессов, повышение КПД за счет использования естественных восстановителей до двух раз;
  • Высокотемпературная плазма позволяет более гибко управлять температурой в рабочем пространстве печи;
  • Лучшее разложение отходов на химические элементы;
  • Повышается чистота отходящих газов;
  • Позволяет, при необходимости, получить синтез газ заданных свойств и тепло/электроэнергию.

Плазменно-шахтная печь позволяет проводить следующие технологические операции:

  • Восстановление металлов из рудных материалов, металлургических отходов и шлама;
  • Выплавка металлов и сплавов;
  • Утилизация отходов (жидких, твердых, бытовых, медицинских, химических, бактериологических и др.).
edback