Вопросы энергосбережения пирометаллургических производств при переработке минерального сырья в руднотермических печах являются особо значимыми для разработки новых энергоэффективных технологий. Снижение удельного расхода электроэнергии во время плавки на разных стадиях нагрева и плавления шихтовых материалов при моделировании связано с получением кинетических кривых в процессе восстановления кианитового концентрата в политермических условиях. На основе практических данных карботерми-ческого восстановления проведено математическое моделирование процессов восстановления из алюмокремниевого сырья – кианитов. В данной работе при восстановлении кианитовой шихты был использован неизотермический метод, основанный на постоянной скорости нагрева шихты (т.е. при линейной зависимости между временем и температурой), что экономит электрическую энергию. Эксперименты проводились на высокотемпературной установке с нагревателем, размещенным в углеграфитовом тигле. На основании полученных кинетических зависимостей неизотермического нагрева обогащенных кианитовых концентратов в условиях плазменного нагрева получен ряд кинетических анаморфоз линейного вида, который указывает на возможность описания скорости реакций с помощью модифицированного уравнения Колмогорова – Ерофеева при заданных условиях нагрева и в более узком интервале температур. Выявленный при построении математической модели комплекс позволяет создать алгоритм управления технологическим процессом восстановления кианитового концентрата до металлизированного состояния в заданном интервале температур для полного протекания реакционного обмена и снизить удельный расход электроэнергии на 15-20 %. При помощи полученных кинетических зависимостей с учетом термодинамики процессов и современного уровня техники можно создать универсальный тепловой агрегат для оптимального проведения карботермического восстановления шихты до металлизированного состояния (сплава) с минимальными энергетическими затратами по сравнению с существующими технологиями.
Изучена и обоснована кинетика восстановления последовательных фазовых переходов оксидов железа при восстановлении до металлизированного состояния с различными режимами подачи технического водорода. Представлены результаты образования окатышей при добавлении к красному шламу в качестве связующего реагента 3-5 % мелассы. Получены зависимости скорости восстановления оксидов железа от скорости водородного потока. По результатам экспериментов построена кинетическая модель, а при помощи рентгенофазового и спектрального анализа доказано, что образующиеся после термической обработки агломераты получили высокую прочность за счет сцепления частиц восстановленного железа с частицами красного шлама. Использование шихтовых материалов нового типа в плавильных агрегатах позволит снизить количество выбросов и пылевидных фракций, а также увеличит выход годного металла.
