Плазменный стенд для испытаний

“ЭПОС-процесс” – технология получения из титаномагнетитового концентрата титаносодержащего шлака и железа, основана на восстановлении железа из окислов концентрата и последующим жидкофазным разделением продуктов плавки в печи. Шихта поступает в процесс в виде моно-брикетов.

В качестве основного оборудования для отработки технологии была использована шахтная плазменная печь РШПП-0,06-И3, спроектированная и изготовленная ЗАО «НПП ЭПОС».

Фото общего вида участка электропечи РШПП-0,06-И3

Электропечь рудовосстановительная шахтная плазменная РШПП-0,06-И3 предназначена для получения различных ферросплавов (например, ферросиликомарганца МнС17 по ГОСТ 4756-91, ферротитана, железа и др.) непрерывным процессом, методом селективного восстановления входящих в ферросплав металлов из моношихты, в виде брикета размером 30х30х30 мм, 20х20х20 мм, с оптимизированным составом компонентов для металлургического передела, с последующим одновременным сливом ферросплава и шлака в изложницы, путѐм раскрытия лѐтки (прожигом).

Электропечь предназначена для использования в исследовательских целях при проведении НИОКР при синтезе различных ферросплавов и при отработке технологии получения ферросплавов из руд и концентратов.

Расшифровка условного обозначения электропечи РШПП-0,06-И3:

Р – рудотермическая;
Ш – тип профиля печи – шахтная;
П – вид нагрева – нагреватели плазменные;
П – печь;
0,06 – суммарная мощность плазмотронов, МВт;
И3 – исполнение третье.

Таблица 4.1. Технические данные электропечи РШПП-0,06-И3

Проблема:

Разработка процесса плазмохимического гидролиза гексафторидных соединений потребовала создания и освоения в эксплуатации электродуговых генераторов (Н-ОН)-плазмы нескольких модификаций (рисунок 2). Конструктивные особенности различных плазмотронов определялись:

1. 1. Электрической мощностью, вводимой в дуговой разряд плазмотрона (до 500 кВт).
   2. Требованием на продолжительный ресурс непрерывной работы (от 1000 часов и более).
   3. Ограничением на допустимые величины загрязнения получаемого порошка окислов урана материалом катода и анода (за счет эрозии).
   4. Ограничением к составу получаемой газовой фазы.

Решение:

К настоящему времени компанией ООО «ЭПОС-Инжиниринг» разработано несколько конструкций электродуговых пароводяных плазмотронов, которые прошли доводку и испытания на плазменном стенде.

После доводки на плазменном стенде пароводяной плазмотрон показал следующие технические характеристики:

Создано более 20 типов электродуговых плазмотронов до 20,0  МВт и плазменных систем мощностью до 40 МВА различного назначения:

1. Плазмотрон для нагрева газов мощностью до 20 МВт, с высоким ресурсом работы и КПД до 98 %;
2. Плазмотрон для резки металла толщиной до 1500 мм;
3. Плазмотрон для резки неметаллических материалов (камни, бетон и т.д.) и горных пород толщиной до 1500 мм, мощностью до 2,5 МВт и плазменно-струйных систем нагрева;
4. Плазмотрон для сварки и наплавки (медь- до 100 мм.) мощностью 150 кВт.
5. Плазмотрон для плазменного напыления, в том числе – тугоплавких материалов (оксиды и т.д.) до 500 кВт;
6. Плазмотрон для газификации водно-угольной смеси (ВУС), 3,0 МВт, 300г/с ВУС.
7. Плазмотрон пароводяной (проект на 10,0 МВт, макет мощностью 2,5 МВт).
8. Плазмотрон для обработки неметаллических поверхностей, Двухструйный, струя 800 мм, мощность 600 КВт.
9. Плазмотрон для проплава кориума свыше 3000 С.
10. Плазмотрон для ионно-плазменной чистки поверхности и обеззараживания инструмента, Вакуумный, до 240 КВт.
11. Плазмотрон вакуумный, для нанесения покрытий, плавки металлов и обработки поверхности, со сверхплотной ионной активацией и сверхвысокой адгезией слоёв.
12. Плазмотрон для руднотермических печей – возможность: 20,0 МВт.
13. Плазмотрон для утилизации отходов, бытовых и промышленных.

В разработанной ЗАО НПП «ЭПОС» линейке плазменных рудовосстановительных печей применяется одностадийное извлечение металлов из руды, со степенью извлечения до 95-97%, удельные затраты энергии снижаются в 1,5-2,5 раза, себестоимость производства стали снижается до 2-х – 4-х раз.

Разработали:

Для отработки новых руднотермических процессов, технологий и оборудования выполнен ряд  плазменных руднотермических печей малой мощности, СОЗДАН И ОСНАЩЕН участок для нескольких видов руднотермических печей и инфраструктура для них: оборудование для помола, классификации, контроля, обработки шихты и восстановителя, участок брикетирования, автономной проверки брикетов, системы проплава, комплексная АСУ ТП, автономные средства водо-энергоснабжения, газоочистки, средства контроля газовой среды, набор аналитического оборудования  и т.д. – полностью укомплектованный участок по отработке руднотермических технологий.

Выполнены последовательно несколько типов печей, работающих с шахтой и без нее – на один, два, три плазмотрона постоянного и переменного тока.

Указанное оборудование руднотермических технологий на мощности от десятков до сотен киловатт комплексно МОЖЕТ БЫТЬ ПРЕДЛОЖЕНО для экспериментальных лабораторий, учебных центров, институтов и университетов.

Рис 1, 2. Плазменные шахтные печи конструкции ООО «ЭПОС-Инжиниринг» мощностью 70 кВт, 240 КВт.Технология  EPOS- process.

Рис 3, 4, 5, 6. Опытные плазменные руднотермические печи. Отработка технологий проплава.

Рис. 7 Оснащение участка по отработке плазменных руднотермических технологий и оборудования. Комплексный участок  рудовосстановительной плазменной шахтной установки мощностью 0,3 Мегаватта

Отдельное место занимают работы по разработке качественного брикета для различных видов восстановительных процессов – без плавления материала или с разными технологиями плавления. Работы по оптимизации химического состава брикетов, обеспечения требуемых прочностных, химических характеристик проводятся одновременно с проведением развития технологии руднотермической плавки.