Архив рубрики: Экология

18. Способ уменьшения выбросов дымовых газов и повышения КПД печного хозяйства

Способ заключается в конденсации части дымовых газов промышленного производства непосредственно на внутренней водоохлаждаемой части дымовой трубы согласно рис. № 18.1.

Рис. № 18.1. Водоохлаждаемая дымовая труба.

Всем известно, что ключевым параметром, определяющим КПД печного хозяйства является  температура уходящих газов. Тепло, теряемое с уходящими газами, составляет значительную часть всех тепловых потерь. Эти потери оказывают решающее влияние на экономичность работы котла, снижая его КПД. Таким образом, мы понимаем, что чем ниже температура дымовых газов, тем выше эффективность печного хозяйства.

При этом всем известно, что охлаждении дымовых газов до температуры точки росы и ниже, приводит к конденсации водяных паров, вместе с которыми переходят в жидкое состояние и вредные соединения продуктов горения  — NOx, SOx.

Исходя из выше изложенного для целей повышения КПД печного хозяйства и минимизации дымовых газов предлагается использование дымовой трубы, которая  в конструктивном плане по всей длине заключается в дополнительный водоохлаждаемый кожух.  В кожух снизу вверх подаётся техническая вода например от рядом расположенного водного хозяйства (водоём, река и т.п.). Обратно она и возвращается  в тот же объект водного хозяйства. 

Основание дымовой трубы  должно содержать  технологические отверстия для отвода конденсата в специально размещённый бак.

Таким  образом часть дымовых газов  трансформируется в конденсат, который затем может быть   утилизирован  различными способами  или подвергнут  дальнейшей переработке в промышленного производства.

Дополнительно снижая таким способом температуру дымовых газов  — повышается КПД печного хозяйства.

Внедрение выше заявленной технологии , т.е. доработка существующего дымохода  печного хозяйства позволяет решать сразу несколько задач.

— Снижение объёма выбросов NOx и SOx в атмосферу.

— Ликвидация дымового факела (он становится едва различимым или исчезает вовсе).

— Повышение КПД нагревательной установки.

2. Технология вакуумного выпаривания отходов вторичной энергией промышленной градирни

Концентраты, образующиеся при вакуумном выпаривании, гораздо дешевле и легче подвергаются последующей переработке, хранению и транспортировке.

Как известно — вакуумное выпаривание, это процесс концентрирования жидких отходов при пониженном давлении методом частичного удаления жидкости испарением в процессе кипения. При выпаривании жидкость извлекается из объема раствора.

Технология достаточно эффективная, но энергозатратна по времени. Нужно постоянно поддерживать определённый вакуум и подводить теплоту, которая расходуется на парообразование и на работу пара против внешнего давления при увеличении объёма паровой фазы.

Например, при давлении в 0,05 атм. температура кипения воды равна 29 градусам, а давление в 0,1 атм. заставляет воду кипеть уже при 45.45 градусах.

Исходя из выше изложенного необходимо определить, какие технологические процессы промышленного производства способны “бесплатно” обеспечить достаточно продолжительное время заявленные выше значения давления и температур.

Рассмотрим работу классической градирни, например, металлургического производства.  Классическая градирня имеет в среднем температуру воды на входе 50-60 градусов, а на выходе 30-40 градусов.

Принцип работы градирни достаточно прост. Вода в градирню подаётся под давлением. В верхней части градирни расположены распылительные насадки. Горячая вода разбрызгивается вниз. На своем пути вниз капли воды встречаются с мощным восходящим воздушным потоком и т.д. 

Рассматривая принцип работы классической градирни – прослеживается простое решение без затратной технологии вакуумного выпаривания воды.

Температура в 50-60 градусов в наличии. Трубчатый теплообменник перед входом в градирню, размещённый в классическом выпарном баке обеспечит стабильный тепловой поток для вакуумного выпаривания воды.

Осталось найти техническое решение создания в классическом выпарном баке на непрерывной основе вакуума в диапазоне 0,05-0,1 атм. за счёт определённого технологического процесса работы самой градирни.

Таким техническим решением является классический вакуумный водоструйный насос, с которым все знакомы ещё со школьных уроков физики. Принцип действия классического водоструйного насоса — создание разряжения за счет протекающей через трубки струи воды. Вырываясь из сопла утончающейся трубки в ограниченное пространство с низким давлением, вода движется с большой скоростью и захватывает воздух из бокового отвода насоса. Степень остаточного давления, которое может обеспечить водоструйный насос, вычисляется давлением паров воды при определенной температуре. Так, при температуре воды +30 °С давление можно понизить до 0,041 атм.

Т.к. горячая вода в любом случае разбрызгивается форсунками, то можно достаточно просто в конструктивном плане доработать форсунки в вакуумно-распылительные модули, заставив их работать как для распыления горячей воды под давление, а также как вакуумный водоструйный насос. Это обусловлено тем, что как в одном, так и в другом случае основой обоих процессов является распыление воды под давлением, что наглядно продемонстрировано следующим рисунком № 2.1.

Рис. 2.1. Вакуумно-распылительный модуль градирни.

Исходя из Выше изложенного работа классической градирни с доработанными распылительными форсунками в вакуумно-распылительные модули позволит дополнительно и без каких-либо дополнительных затрат проводить технологический процесс вакуумного выпаривания за счёт утилизации низко потенциального тепла и остаточной энергии промышленной градирни (охладительной башни).

Схема реализации способа представлена на рис. № 2.2.

Рис. № 2.2. Схема реализации способа концентрации водных растворов отходов промышленного производства вакуумным выпариванием за счёт утилизации низко потенциального тепла и остаточной энергии промышленной градирни.

Основные параметры заявленного способа, как время и количество воды вакуумного выпаривания можно “приближённо” оценить (без учёта времени нагрева водного раствора до температуры кипения и приняв КПД нагревателей и т.п. = 1).

Удельная теплота парообразования 1 кг воды при температуре в 50 градусов – 643 Вт. Для упрощения оценочных характеристик примем условно, что 1 литр воды выкипает за 1 час при подведении 1 кВт тепла.

Если учесть, что современные промышленные градирни имеют тепловую нагрузку(количество тепла, утилизируемого на градирне) порядка 100 кВт — 1 Мвт можно условно оценить, что за 1 час из выпарного бака полностью выкипит от 100 до 1000 кг воды соответственно.

Таким образом  водный концентрат отходов  промышленного производства может концентрирован до порошкового состояния для последующей утилизации или переработки за счёт абсолютно бесплатной энергии разбрызгивания воды в промышленных градирнях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Утилизация жидких ядовитых отходом классическим пиролизом энергией шлака сталелитейного производства

 

В настоящее время  шлак металлургического производства сливается на землю на специальной площадке, охлаждается распылением технической воды и утилизируется классическим способом вывоза. 

Остаточная энергетика шлака не используется.

Для использования остаточной тепловой энергии шлака предлагается остаточную температурную энергию шлака использовать для пиролиза ядовитых отходов металлургического производства.

Металлургический шлак с температурой  в 1500 градусов в течении короткого промежутка времени методом пиролиза (термическое разложение органических и неорганических соединений без доступа воздуха) превратит любой ядовитый отход в безопасную для последующей утилизации сажу.

Предлагается  в месте слива шлака разместить пиролизные модули и сливать шлак непосредственно на них.

В конструктивном плане пиролизный модуль, см. рис. № 3.1., представляет собой  сборки труб из титана, которые залиты сверху огнеупорным бетоном.

Рис. № 3.1. Пиролизный модуль.

В трубы подаётся отход для утилизации и герметизируется арматурой. Слив шлака осуществляется сверху с концентрацией  по всей внешней трубной поверхности.

После остывания металлургический шлак удаляется с верха бетонных плит пиролизных модулей механическим способом и вывозится к месту утилизации.  

Пиролизный модуль продувается сжатым воздухом. Воздух под давлением удаляет из труб  уже безопасную сажу от пиролиза в зону вывоза охлаждённого шлака  для последующей утилизации совместно с самим охлаждённым шлаком.  

Далее цикл повторяется.

Рис. № 3.2. Реализация способа утилизация отходов классическим пиролизом остаточной энергией шлака литейного производства.

 

4. Способ утилизацией органических отходов остаточной энергией жидкого шлака с одновременным восстановления (возвратом) металлов из оксидов сталеплавильного шлака

Предлагается сталеплавильный  шлак сливать не на землю, а на заранее подготовленный настил из твёрдых органических отходов, которые подлежат утилизации (пиролизу), в том числе и б/у автопокрышки.

Утилизируемый настил, в том числе и б/у автопокрышки, должен быль  сверху “укутан” горячим жидким шлаком.

 ПОТЕРИ ЖЕЛЕЗА В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПРОЦЕССЕ:

 Конвертерный шлак в среднем состоит из 10% металлического железа и 10% оксидов железа , т.е. 7%  железа. При переработке шлака 10% металлического железа сепарируется существующими барабанными магнитными системами и возвращается в производство.  Остальные 7% железа безвозвратно теряются.

 С учётом того, что удельный выход конвертерного шлака составляет около 150 кг на тонну стали –  безвозвратные потери  на каждую тонну произведённой стали составляют 10 кг металла.

 ЧТО ИЗВЕСТНО:

 1.             Известно, что конвертерный шлак  с температурой 1400-1600 градусов и средней плотностью жидкого состояния – 3000 кг/м3 сливается на землю  на шлаковом дворе, охлаждается. После охлаждения поступает на переработку.

 2.             Известна технология прямого восстановления железа оксидом  углерода и водородом при температуре 800 градусов. В заявленном способе при температуре 1500 градусов происходят уже скоростные процессы прямого восстановления металла.

 3.             Известна технология пиролиза, как термическое разложение органических  соединений при недостатке кислорода (древесины, нефтепродуктов и прочего) при температурах 750—800 °С с выделением оксида углерода и водорода. В заявленном способе при температуре 1500 градусов происходит сверхвысокоскоростной процесс пиролиза с выделением на много большего количества  оксида углерода и водорода.

 ПРЕДЛОЖЕНИЕ:

 На основании выше изложенного предлагается совместить все  поименованные выше три технологии в один технологический процесс, протекающий одновременно для всех.

Конечный результат – восстановление железа из оксидов железа и одновременная утилизация пиролизом  любых твёрдых органических отходов , в том числе и б/у автопокрышек, остаточной энергией конвертерного шлака.

 Предлагается конвертерный шлак выливать не на землю, а сверху на заранее подготовленный деревянный настил из твёрдых органических отходов, которые подлежат утилизации, в том числе и б/у автопокрышки. Обязательное условие, это полное или почти полное покрытие утилизируемого настила сверху горячим шлаком.  Так, как плотность деревянного настила меньше плотности шлака – нужно предусмотреть временную фиксацию настила на земле в начальный момент слива шлака из чаши шлаковоза.

 УПРОЩЁННЫЙ РАСЧЁТ

 1.       При классическом пиролизе 1 м3 твёрдых органических отходов (древесины и т.п.) образуется в среднем 90 м3 некон¬денсирующихся газов. В состав пиролизных газов входят: CO: 30–50%, CO2: 18–38%, CH4: 1–20%, H2: 10–20%, углеродные примеси: около 1%. Таким образом  1м3 твёрдых органических отходов (древесины и т.п.) образует в среднем 60 м3 восстановительного газа – оксида углерода (II) + CH4. При сверхвысокоскоростном пиролизе образуется на много больше  пиролизного газа.

2.       Объем оксида углерода (II), который необходим для полного восстановления железа из 1 кг оксида железа (III), равен 420 литра (0,42 м3.)

3.       Конвертерный шлак ориентировочно на 75% состоит из оксидов не металлов, таких как СаО, SiO2, Р2О5 и на 5% из корольков железа. Оксиды не металлов не будут реагировать с CO, т.к. теплота образования СО недостаточно велика, чтобы превысить теплоту образования оксидов не металлов . Оксиды других металлов для упрощения расчёта рассматривать не будем.

4.       Согласно п. 3.  для полного восстановления металла из оксидов шлака расчёт количества восстановителя – оксида углерода (II) нужно вести  для 10% шлака.

5.       Согласно п.2.  из 150 кг шлака необходимо только  10% (15 кг) оставшихся оксидов подвергнуть восстановлению оксидом углерода (II), чтобы получить 10 кг железа. Для этого необходимо ориентировочно 6,3 м/3 восстановителя оксида углерода (II). С учётом п. 3. для восстановления 10 кг чистого железа необходимо   0,1 м/3 твёрдых органических отходов подвергнуть пиролизу (полным погружением без доступа воздуха) конвертерным шлаком с температурой 1500 градусов.

6.       Способ теоретически позволяет восстанавливать не более 66 кг  железа с каждой тонны конвертерного шлака объёмом 0,35 м/3 одновременной утилизацией не более 0,7 м/3 твёрдых органических отходов. Исходя из выше приведённого расчёта практически  покрыть (укутать) 0,7 м/3 твёрдых органических отходов 0,35 м/3 шлака достаточно проблематично.

7.       Теоретически не возможно учесть все особенности одновременного протекания пиролиза и восстановления металла из оксида  для различный условий покрытия шлаком твёрдых отходов.

8.       В приведённом расчёте не учтены аспекты сверхвысокоскоростного протекания процесса пиролиза, который в настоящее время до конца ещё не изучен, при котором   выделяется на порядок больше пиролизного газа с 1 м/3 твёрдых органических отходов (древесины и т.п.).

9.       С учётом п. 7 и п. 8 можно предположить следующее: Способ позволит восстанавливать не более 66 кг  железа с каждой тонны конвертерного шлака объёмом 0,35 м/3 одновременной утилизацией не более 0,07 м/3 твёрдых органических отходов, что практически уже реализуемо. 

10.     Исходя из выше изложенного для подтверждения или опровержения заявленного способа необходимы ОКР на действующем конвертерном производстве стали.

 ОПЫТНОКОНСТРУКТОРСКИЕ РАБОТЫ 

Рис. № 4.1. Схема реализации способа восстановления металлов из оксидов сталеплавильного шлака с одновременной утилизацией органических отходов остаточной энергией шлака после разливки стали.

 Конвертерный шлак выливается на утилизируемый деревянный настил, закреплённый временно на земле в центральной части места разлива.

Температура  шлака в 1500 градусов и полное отсутствие доступа воздуха к твёрдым органическим отходам, которыми заполнен настил – обеспечивает протекание внутри так называемого  сверхскоростного пиролизного процесса. Органические отходы разлагаются с выделением оксида углерода и водорода.

В свою очередь оксид углерода и водород одновременно начинает восстанавливать железо из оксидов шлака. Происходит диффузия газов – восстановителя через частицы, поры и трещины слоя остывающего и кристаллизующегося шлака и химическое превращение оксидов шлака в восстановленное железо.

Для заявленных целей заранее готовится для утилизации плоский прямоугольный деревянный настил из отходов. Внутрь настила  добавляются органические твёрдые отходы.  Деревянный настил  размещается на земле  перед разливкой шлака и крепится временными фиксаторами к земле. Это необходимо для того, чтобы  высоко кинетический поток жидкого шлака не сдвинул настил с места и чтобы он не поднялся на поверхность шлака в начальный момент кристаллизации (остывания). Сверху настила  выливается сталеплавильный шлак так, чтобы  настил находилась  полностью под шлаковым поясом. Пока шлак остывает до температур безопасной транспортировки к месту переработки –  происходит высокотемпературный высокоскоростной пиролизный процесс образования оксида углерода с водородом и одновременный процесс восстановления такими продуктами железа из оксидов железа шлака.

После остывания, шлак транспортируется к месту переработки, где существующим оборудованием,  магнитным способом,  извлекаются из шлака как остатки (корольки) железа, так и восстановленное выше поименованным способом железо.

В последствии, при переработке такого шлака, можно  извлекать  уже и оставшиеся восстановленные дороге и редкоземельные  металлы.

 ВЫВОД:

 Заявленный способ теоретически позволяет без каких-либо дополнительных затрат (бесплатно) возвращать в производство дополнительно до 66 кг  железа с каждой тонны конвертерного шлака с одновременной утилизацией твёрдых органических отходов.

Технология позволяет организовать извлечение остальных дорогих и редкоземельных металлов.

Количество восстановленного метала будет зависеть исключительно от количества, качества и расположения твёрдых органических отходов под слоем горячего шлака.

Для подтверждения заявляемого необходимы ОКР на действующем производстве с дополнительными затратами – 0 рублей, 0 копеек. Всё уже есть на действующем производстве, необходимо только грамотно организовать выше поименованный  процесс.

Без ОКР  судить об эффективности – не эффективности предложенного способа не возможно, т.к. многие особенности одновременно протекания различных процессов в заявленном способе не известны.

Под терминологией “бесплатно” именуется дополнительный экологический аспект предлагаемой технологии, благодаря которому происходит утилизация любых твёрдых органических отходов, что не маловажно в современных условиях.

Всё это возможно за счёт предлагаемой бесплатной технологии грамотной утилизации остаточной энергии жидкого высокотемпературного сталеплавильного шлака, которая по настоящее время в этом аспекте никогда и ни кем не использовалась.

Хотя  конвертерный шлак с температурой в 1500 градусов можно переработать не для восстановления железа, а для производства, например, низкокачественной и дешёвой минеральной ваты для строительства, но эта технология будет предложена мной позже.

 

 

 

 

 

 

 

1. Утилизация фосфогипса само распространяющимся высокотемпературным синтезом  (СВС) огнеупорных изделий

Обратим внимание на получение высокотемпературного огнеупора, в котором главная составляющая представлена оксидом щелочного металла второй группы (берилий, магний, кальций) периодической системы Д.И. Менделеева, а именно — оксид  кальция.

Практические работы в этом направлении не проводятся. Это связано с высокой гидратационной способностью таких огнеупоров, где главная составляющая представлена оксидом кальция. Такой огнеупор должен иметь температуру спекания выше 1700 градусов. Чем выше температура спекания — тем меньше гидратационной способности.

При этом характерно, что аналог оксида кальция — оксид магния является основным видом огнеупоров (периклаз), который относится также ко второй группе периодической системы Д.И. Менделеева и лишён этого основного недостатка.

Оксиды магния и кальция образуют однотипные кристаллические структуры и имеют близкие температуры плавления. Особенность оксида кальция в том, что невозможно получить высокопрочный огнеупор при ПОЛНОМ спекании с температуре ниже 2000 градусов без введения дополнительных спекающих добавок или двух стадийного обжига, что приводит к значительному удорожанию готовой продукции по сравнению с периклазом — оксидом магния. Получается, для получения высококлассного огнеупора необходима температура спекания выше 2000 градусов, что ограничивает их получение.

  1. Где можно взять бесплатно оксид кальция.

В настоящее время на территориях   компаний по производству фосфорной кислоты  скопился огромный запас старых лежалых отходов производства, с которым компании не знают что делать, и которым является ФОСФОГИПС — основной компонент — сульфат кальция.

Старый, лежалый фосфогипс, прежде всего, вследствие загрязненности фосфатными, фтористыми и другими соединениями, не находит непосредственной полной утилизации и накапливается в значительных количествах на специальных полигонах. Переработка его представляется довольно трудной и энергозатратной  проблемой.

При этом проблема утилизации и хранения фосфогипса в настоящее время наиболее остро актуальна для любой компании.

Исходя из выше изложенного рассмотрим сами физико-химические свойства самого фосфогипса и порассуждаем, что можно сделать.

В составе фосфогипса преобладает физический мелко дисперсионный песок, содержится большое количество кальция (до 30 % в расчете на элемент), серы (до 24,3 %), неразложившихся фосфатов (до 4 %), а также кремний (около 0,3 %) и немало микроэлементов. Примерный химический  состав фосфогипса известен: CaO – 39–40 %; SO3 – 56–57 % ; Р2О5 общ – 1,0–1,2 %; Р2О5 вод –0,5–0,6 % ; R2O3 – 0,5–0,6 %; F – 0,3–0,4 %; нерастворимого осадка – 0,7–0,8 %.

Известно также, что сульфат кальция разлагается при температуре выше 1450º С, образуя оксид кальция, оксид серы и кислород.

Старый лежалый фофсогипс по своим физико-химическим характеристикам фосфогипс является идеальным наполнителем для строительных бетонов. Но именно из-за загрязненности фосфатными, фтористыми и другими соединениями фосфогипс не находит применения. Слишком энергетически затратны технологии по его очистке, которые заключаются в промывке, обжиге  для удаления  вредных соединений и т.п. 

Приведённый  состава фосфогипса позволяет  предположить, что он сможет стать практически бесплатной заменой  магнезитовым наполнителям для огнеупоров, применяемых сейчас в производственных процессах с высокими температурами, например в металлургии.

  • Где можно взять рабочие температуры выше 2000 градусов.

А) Разработаны технологии детонационного горения (детонационные горелки), обеспечивающие нагрев выше 2000 градусов  и практически до температур ядерного синтеза.  Такие технологии широко представлены в книге № 2. Исследование в области детонационных технологий. 2021 год, г. Череповец.

Б) Существуют технологии скоростного высокотемпературного синтеза (СВС).

Здесь нет смысла акцентировать внимание на физических основах данного явления. Всё достаточно просто и к тому же одновременно – достаточно сложно.  Только экспериментальные работы позволят подобрать состав компонентов, их предварительную обработку и т.п. Это обусловлено тем, что в теории не все параметры СВС однозначны, а некоторые имеют вероятностные характеристики.

Скажу только, что для целей заявляемого основными компонентами СВС всегда являются:

1.     Порошок металлического алюминия (для алюмотермии).

2.     Оксид кальция (ФОСФОГИПС) так называемого бескислородного горения и восстановления в порошке алюминия.

       Для примера – рецептурный состав для СВС, с которым я экспериментировал:

1. Фосфогипс 75 %,

2. Порошок алюминия 25 %

3. Раствор жидкого стекла 35 %-ный в количестве 16‒18 % от массы.

При зажигании дуги внизу сформованной заготовки начинает протекать СВС, который всегда идёт со скоростью примерно 1 мм/секунда в направлении снизу – вверх, см. рис. № 1.1. При этом температура в зоне горения достигает более 2500 градусов. Идёт экзотермическая реакция синтеза высокопрочного, огнестойкого огнеупора в режиме послойного горения, направленного снизу-вверх.

Рис. № 1.1. Само распространяющийся высоко температурный синтез  (СВС).

В ходе использования фосфогипса уже в  составе огнеупора  – основной недостаток, как загрязненность фосфатными, фтористыми и другими соединениями в условиях промышленного технологического процесса перестаёт быть актуальным.

Фосфатные, фтористые и другие вредные соединения просто выгорают, что наталкивает на мысль повторного использования уже прошедшего термическую очистку боя огнеупора из фосфогипса

После помола  боя огнеупора из фосфогипса он будет являться идеальным безвредным наполнителем уже для промышленного бетона.

Проведённые эксперименты подтверждают возможность утилизации фосфогипса с помощью СВС синтеза любых огнеупорных изделий.

В области  качественных характеристик получаемых огнеупорных изделий – здесь большое поле для эксперимента.

Экспериментами подтверждено, что:

  1. изменения даже в 1 % любого компонента из смеси для СВС,
  2. усилие прессования изделия,

существенно влияют на качественные характеристики  синтезируемого огнеупорных изделий.

К сожалению в настоящее время полноценный математический расчёт качества готовой продукции  не возможно, слишком много неопределённостей и вероятностных характеристик.

Таким образом проведение ОКР  – единственный способ повышения качества готовой огнеупорной продукции.

PS:

Способом СВС (скоростного высокотемпературного синтеза) была отремонтирована футеровка фехралевой электрической печи, в которой со временем раскрошились так называемые «полочки» под нагревательную спираль.

Рис. № 1.2. Само распространяющийся высоко температурный синтез  внутренней футеровки электрической нагревательной печи.

16. Прямой способ восстановления металлов из руд (оксидов) методом СВС.


Металлизация руды – интересное направление ухода от двух
стадийного процесса: руда -> чугун -> сталь .

Предлагается обратить внимание на химию окислительно-
восстановительной реакции без газового горения смесей по уравнению

Fe2O3 + 2C + 2Al = 2FeC + Al2O3, а именно: само распространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) карбида железа со скоростью 0.1-20 см/сек из спрессованных порошков.

Грубая аналогия – алюмотермия, только реакция протекает спокойно и послойно, без разбрызгивания. Спрессованные брикеты становятся основой при выплавке стали взамен основной части стального лома в кислородных конвертерах или электродуговых печах.


В этом случае выплавка стали будет проходить в два этапа.
Сначала СВС карбида железа в так называемом режиме теплового взрыва – самовоспламенения и послойного горения синтеза карбида железа, затем непосредственный процесс производства стали.


В этой технологии есть подводные камни, это экономическая
целесообразность. Все процессы СВС относятся к разряду
гетерогенных, т.е. скорость реакции и тепловыделения
пропорциональны удельной поверхности реагентов.

Следовательно, чем меньше размер частиц компонентов смеси СВС, тем выше скорость процесса. Также, на условия протекания СВС влияют параметры окружающей среды. На практике, в любых системах СВС размер частиц порошков не должен превышать 200 мкм. К тому же количество алюминия должно составлять не менее 15-20 % от железной руды для протекания реакции СВС.


Многие скажут, что в промышленных масштабах технология не
эффективна. Цена мелко дисперсионного порошка алюминия,
например, марки ПА-4 достаточно велика. Что ставит под вопрос
экономическую целесообразность самой технологии.


Здесь хочется отметить одну особенность протекания любой
реакции СВС в режиме теплового взрыва (самовоспламенения). Чем выше температура брикетов, тем больший размер фракций порошков компонентов СВС можно использовать в них. А предварительный нагрев брикетов может быть обеспечен в конвертере или электросталеплавильной печи. Размер фракций компонентов может быть увеличен с групп дисперсности до обыкновенных порошков с фракцией, например 1 мм, которые на много дешевле получать из лома алюминия.


Технология производства брикетов для СВС карбида железа
показана на рис. No 12.1.

Рис. No 12.1. Технология производства брикетов для СВС карбида
железа.

Таким образом, технология производства спрессованных
брикетов из порошков железной руды, алюминия и углерода с
фракцией 1 мм для конвертерных и электросталеплавильных печей может стать альтернативой двух стадийному процессу производства стали – руда -> чугун -> сталь. Без аглофабрик, коксовых и доменных печей.