Введение
Раздел 1. Литературный обзор 7
1.1. Современное состояние производства вторичного алюминия 7
1.2. Техника и технология получения вторичного алюминия 14
1.3. Влияние ресурсной базы производства вторичного алюминия на развитие роторных наклонных печей 26
1.4. Технологии получения вторичного алюминия из низкосортных алюминий содержащих отходов 30
1.5. Роторные наклонные печи в России 37
1.6. Состав флюса - решающий фактор в увеличении эффективности переработки алюминиевых отходов в РНП 39
1.7. Выводы 42
Раздел 2. Исследования процессов переработки алюминиевых отходов в роторных наклонных печах 44
2.1. Изучение процессов при плавлении отходов алюминия во вращающемся тигле 44
2.2. Особенности плавки алюминиевых отходов в лабораторной РНП 50
2.2.1. Окисление магния при плавке в РНП 55
2.3. Эксперименты на опытно-промышленной РНП 56
2.4. Роль масштабного фактора при переработке отходов алюминия в РНП. 64
2.5. Коалесценция в РНП 66
2.5.1. Обзор литературных источников по коалесценции 66
2.5.2. Анализ опубликованных экспериментальных данных 71
2.5.3. Коалесценция в жидком флюсе и реальные плавки 80
2.5.4. Влияние на коалесценцию механического воздействия 81
2.6. Влияние геометрии печи на эффективность ее работы 83
2.7. Другие проявления масштабного фактора 90
2.8. Выводы 93
Раздел 3. Влияние физико-химических процессов в РНП на технологические потери при плавке 94
3.1. Формализация процессов, происходящих в РНП при различных технологических режимах 94
3.2. Исследование процессов коалесценции на заключительном этапе плавки. 103
3.3 Субсоединения. Потери алюминия за счет химических реакций 109
3.4. Потери металла на различных этапах плавки 117
3.4.1. Влияние состава флюса, температуры и времени 118
3.4.2. Влияние примесей и легирующих элементов на потери металла в сплавах алюминия 119
3.4.3. Потери алюминия из-за окисления печной атмосферой 119
3.4.4. Потери металла от химического взаимодействия
алюминия или легирующих компонентов сплава с флюсами 127
3.4.5. Замешивание капель алюминия в шлаке 130
3.4.6. Окисление алюминия остаточным кислородом, влагой
и органическими примесями, вносимыми в расплавленный металл 131
3.4.7. Общие потери алюминия 132
3.5. Выводы 133
Раздел 4. Влияние состава флюса на структуру солевого шлака. Оптимизация состава флюса 134
4.1. Структура и свойства солевых шлаков 134
4.2. Повышение вязкости флюса оксидами. Экспериментальные данные 135
4.3. Влияние оксидов на плотность расплавленных солей 139
4.4. Механизм повышения вязкости флюса оксидами 140
4.5. Модель оксидных блоков 143
4.6. Связь модели оксидных блоков с реальными условиями производственных процессов 144
4.7. Оптимизация состава флюса 147
4.7.1. Общие вопросы рециклинга алюминиевого сырья 152
4.7.2. Межфазное натяжение алюминия и его сплавов в расплавленных солях... 154
4.7.3. Смачивание алюминия расплавленными солями 162
4.7.4. Смачивание оксидов расплавленными солями 163
4.7.5. Применяемые покровно-защитные флюсы 163
4.7.6. Оптимальное соотношение между NaCl и КС1 во флюсе 166
4.7.7. Влияние добавок к смеси NaCl-KCl на выход годного 167
4.8. Температуры плавления и кристаллизации флюсов различного состава... 171
4.9. Исследования влияния добавок фторидов к флюсу на выход металла 175
4.10. Выводы 181
Раздел 5. Математическое моделирование. Компьютерная оптимизация оборудования и процессов... 182
5.1. Общие представления об особенностях процессов в печи при вращении.. 182
5.2. Моделирование нестационарного теплообмена с футеровкой 187
5.2.1. Постановка задачи 187
5.2.2. Численный метод решения уравнения теплопроводности 189
5.2.3. Нагрев футеровки во вращающейся печи 192
5.2.4. Численное решение одномерного уравнения теплопроводности для цилиндрической стенки 194
5.2.5. Влияние неодномерности геометрии на точность расчёта нагрева стенки. 195
5.2.6. Модель теплообмена с шихтой во вращающейся печи 197
5.2.7. Расчёт нагрева поверхностного слоя шихты во вращающейся печи 198
5.2.8. Теплообмен между футеровкой и шихтой во вращающейся печи 200
5. 3. Моделирование факельного горения 202
5.3.1. Моделирование турбулентной аэродинамики многокомпонентной смеси. 204
5.3.2. Горение газового топлива 207
5.3.3. Теплоотдача от факела к поверхности шлака, расплава и футеровке
за счет конвективного и радиационного теплообмена 207
5.3.4. Результаты моделирования процесса горения с использованием параметров реальной печи 209
5.3.5. Анализ результатов моделирования процессов горения. Сравнение с экспериментальными данными 214
5.3.6. Выбор геометрии при проектировании роторной печи 222
5.3.7. Анализ влияния размеров печи на технологические параметры 226
5.4. Моделирование движения расплава в роторных печах 229
5.5. Равновесное моделирование химических процессов при плавке отходов алюминия 230
5.5.1. Модель химического равновесия для проведения расчета параметров процессов при получении вторичного алюминия 231
5.6. Моделирование и прогнозный расчет технологических результатов при переработке отходов в роторных печах 236
5.6.1. Общие представления об этапах процесса прогрева шихты 236
5.6.2. Моделирование теплового процесса прогрева шихты и образования расплава 242
5.6.3. Моделирование динамических режимов 246
5.6.4. Результаты расчета выхода алюминия в роторной печи 252
5.7. Выводы 258
Раздел 6. Переработка алюминийсодержащих шлаков 260
6.1. Шлаки алюминиевого производства, свойства и классификация 260
6.2. Совершенствование процессов подготовки шлаков для переработки в РНП 266
6.3. Сравнение стоимости переработки шлаков на различных печных агрегатах 268
6.4. Выводы 268
Раздел 7. Контроль технологического процесса плавки на РНП. Разработка новых конструкций печей и технологий плавки алюминиевых отходов 271
7.1. Измерение момента на оси привода роторной наклонной печи 272
7.1.1. Общая картина изменения нагрузки на привод барабана в процессе плавки 272
7.2. Измерение температуры отходящих газов над горловиной РНП 276
7.3. Использование инфракрасного дистанционного измерителя температуры шихты 280.
7.4. Измерение температуры шихты и связь ее с процессами, происходящими в РНП 283
7.5. Технологический мониторинг. Автоматизация производства 283
7.6. Использование мониторинга для повышения эффективности производства.289
7.7. Разработка универсальной конструкции РНП 290
7.8. Металлургический комплекс ОАО «МОСОБЛПРОМОНТАЖ», как главный результат данной работы 292
7.9. Выводы 293
Раздел 8. Экологические проблемы и состояние отрасли вторичной переработке отходов алюминиевого сырья 294
8.1. Виды сырья и виды оборудования 295
8.2. Выбросы загрязняющих веществ. Виды выбросов и причины выбросов 300
8.3. Методы очистки выбросов и оборудование, применяемое на заводах России 304
8.4. Экологические требования законодательства и регулирование 312
8.5. Перспективы развития отрасли в плане экологических требований 318
8.6. Выводы 319
Основные выводы и результаты 320
Список использованной литературы
