Разработка технологии и цепи аппаратов для очистки выбросов обжиговых газов молибденового производства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.02, кандидат наук Рево Алексей Альбертович

• Рево Алексей Альбертович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Рево Алексей Альбертович

Введение

1. Состояние вопроса и постановка задач исследований

1.1. Технологические выбросы газов на предприятиях металлургической промышленности

1.1.1. Источники выбросов технологических газов

1.1.2. Технологические выбросы газов при производстве молибдена

1.2. Технология адсорбционного способа очистки газовых выбросов

1.2.1. Адсорбционные методы улавливания газов

1.2.2. Адсорбенты для очистки газов от оксида серы

1.3. Сравнительный анализ конструкций аппаратов для реализации технологической схемы очистки газов

1.4. Методы определения параметров виброкипящего слоя

1.4.1. Классификация параметров

1.4.2. Математические модели для исследования виброкипящего

состояния сыпучих материалов

1.4.3. Параметры состояния виброкипения

1.4.4. Параметры вибраций, образующих виброкипящий слой

1.5. Задачи исследования

1.6. Выводы

2. Разработка и исследование математических моделей

виброкипящего слоя сыпучего материала

2.1. Задачи теоретических исследований

2.2. Математическое моделирование процессов виброкипения тонких

слоев материала

2.3. Математическая модель виброкипения для описания средних

по высоте слоев

2.4. Математическая модель виброкипения толстых слоев сыпучего материала

2.5. Выводы

3. Экспериментальные исследования процессов в виброкипящем слое адсорбента

3.1. Постановка задач экспериментальных исследований

3.2. Экспериментальная установка

3.3. Методика выполнения экспериментов

3.4. Экспериментальное исследование движения адсорбента по

наклонной полке

3.5. Определение структуры виброкипящего слоя адсорбента

3.6. Выводы

4. Разработка схем газоочистки металлургических производств с использованием аппаратов с виброкипящим слоем адсорбента

4.1. Разработка аппаратурной схемы очистки газов при

обжиге молибденовых концентратов

4.1.1. Выбор типа адсорбента для процесса адсорбции

4.1.2. Схема газоочистки цеха обжига молибденовых концентратов

4.2. Разработка схемы системного анализа процесса очистки газов обжиговых печей молибденового производства в адсорбере

с виброкипящим слоем адсорбента

4.3. Конструирование адсорбера для очистки обжиговых газов

в виброкипящем слое адсорбента

4.4. Методика расчета параметров адсорбера

4.5. Разработка конструкции малогабаритного аппарата с виброкипящим слоем для нейтрализации выбросов двигателей транспортного оборудования металлургических цехов

4.6. Выводы

Заключение

Список литературы

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии и цепи аппаратов для очистки выбросов обжиговых газов молибденового производства»

Актуальность проблемы.

Металлургические предприятия относятся к основным источникам загрязняющих веществ стационарного генезиса и вносят значительный вклад в загрязнение окружающего воздушного бассейна. В районах расположения крупных металлургических заводов на их долю приходится свыше 50% общих выбросов в атмосферу. Защита экосистемы от вредных выбросов является одной из острейших проблем современности.

Наиболее серьезным газовым выбросом является диоксид серы, образующийся в большинстве металлургических процессов при горении серосодержащего сырья и топлива. В цветной металлургии - это все производства цветных металлов (особенно меди, свинца, цинка, молибдена, сурьмы и других), получаемых из сульфидных руд. При окислительном обжиге концентратов цветных металлов получается диоксид серы, который используется для производства серной кислоты. Однако значительная часть обжиговых газов, имеющих содержание диоксида серы менее 3%, не используется для производства серной кислоты, и предприятия вынуждены выбрасывать их в атмосферу.

Одним из эффективных способов очистки вредных газовых выбросов является совершенствование методов очистки и конструкций газоочистительных аппаратов.

Очистка газов от вредных компонентов осуществляется твердыми или жидкими поглотителями различными методами: адсорбцией, абсорбцией, термическим дожиганием, термокатализом и другими. Одним из перспективных способов является адсорбционный метод (особенно при сравнительно небольшом объеме выбрасываемых газов, как, например, в производстве молибдена), для существенного увеличения эффективности которого следует использовать виброкипение адсорбента. При применении адсорбента на основе железомарганцевых конкреций (ЖМК) при наличии в технологической схеме аппарата для переработки отработанного адсорбента возможно получение

элементарной серы, а далее отработанные ЖМК следует рассматривать как марганцевые концентраты (относятся к стратегическим видам сырья) и сырье для комплексного извлечения сопутствующих элементов: меди, никеля, кобальта.

Цель работы - разработка технологической схемы снижения выбросов токсичных обжиговых газов молибденового производства в атмосферу с использованием новых технологических решений и применением нового аппарата с виброкипящим слоем адсорбента.

Методы исследований. При выполнении теоретического исследования использовались критическое обобщение опыта очистки металлургических газов на основе анализа литературных и патентных источников, положения динамики отдельных тел, теории механики газов, теоретические основы виброкипящего слоя сыпучего материла, методы математического моделирования процессов в виброкипящем слое адсорбента, методы численного решения дифференциальных уравнений и среда МаШсаё для построения графиков. Экспериментальные исследования проводились с использованием методов физического моделирования процессов и аппаратов для очистки газов, видеосъемки процессов виброкипения, обработки экспериментальных данных.

Научные положения, защищаемые в работе

1. На основе анализа разработанных математических моделей виброкипящего слоя адсорбента в адсорбере по предложенному критерию относительной высоты насыпанного слоя адсорбента на полке адсорбера определены области применения моделей: для тонких, средних по высоте и толстых слоев адсорбента.

2. Установлено, что структура виброкипящего слоя адсорбента в адсорбере характеризуется неравномерным распределением порозности по высоте слоя адсорбента с тенденцией ее увеличения с высотой.

3. Установлены зависимость времени стекания виброкипящего слоя адсорбента по наклонной полке адсорбера от толщины и порозности слоя и особенности движения очищаемого газа через слой адсорбента.

Научная новизна

1. Разработаны и верифицированы с использованием экспериментальных данных и предложенной классификации по относительной высоте адсорбента на полке адсорбера математические модели виброкипящего слоя адсорбента, предназначенные для расчета параметров тонких, средних по высоте и толстых слоев адсорбента.

2. Доказано, что виброкипящий слой адсорбента в адсорбере характеризуется неравномерной, возрастающей с высотой порозностью адсорбента.

3. Установлены данные по скорости перемещения виброкипящего слоя вдоль полки адсорбера при различных углах ее наклона и по характеру движения виброкипящего слоя адсорбента в направлении, перпендикулярном полке, позволяющие прогнозировать движение очищаемого газа через виброкипящий слой как пилообразное.

Практическое значение работы

1. Разработана схема очистки выбросов обжиговых газов молибденового производства.

2. Разработанные математические модели виброкипящего слоя адсорбента могут быть использованы для проектирования технологических процессов и аппаратов для очистки газов металлургических производств и исследования их вычислительными экспериментами.

3. Полученные в результате экспериментальных исследований виброкипящего слоя адсорбента закономерности позволяют определить требуемые технологические параметры процесса очистки газов и конструктивные параметры адсорбера.

4. Составлена схема структурного анализа процесса очистки газов обжиговых печей молибденового производства в адсорбере с виброкипящим слоем адсорбента, способствующая более полному учету параметров при разработке технологии очистки газов и проектировании адсорбера.

5. Разработана конструкция адсорбера с виброкипящим слоем адсорбента для схемы очистки обжиговых газов молибденового производства.

6. На базе разработанного способа очистки газов в виброкипящем слое предложена и защищена патентом РФ №2211084 конструкция аппарата с виброкипящим слоем катализатора для нейтрализации газов автотранспорта металлургических предприятий.

7. Реализация выводов и рекомендаций диссертационной работы подтверждена актом ОАО "Кавказцветметпроект" о целесообразности использования конструкции аппарата с виброкипящим слоем адсорбента при проектировании схем газоочистки на предприятиях цветной металлургии, производящих молибден.

8. Материалы исследований внедрены в учебный процесс для магистрантов направления подготовки 15.04.02 "Технологические машины и оборудование" при изучении дисциплины "Процессы и аппараты металлургии цветных металлов".

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций базируется на применении современных методов исследования, анализе существующих способов и схем очистки металлургических выбросов, положений классической механики и механики газов, апробированных методов математического моделирования процессов в виброкипящем слое, хорошей сходимости результатов теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в лабораторных условиях с использованием современных методик и измерительной аппаратуры.

Личный вклад автора состоит в участии во всех этапах работы: разработке математических моделей виброкипящего слоя для различной толщины слоя адсорбента в адсорбере, создании экспериментальной лабораторной установки для исследования процессов в виброкипящем слое адсорбента, проведении экспериментальных исследований на установке в технологических режимах улавливания газов, обработке экспериментальных данных, разработке технологической линии очистки газов при обжиге молибденовых концентратов, разработке конструкции аппарата для очистки газов в виброкипящим слое

адсорбента и методики расчета его параметров, подготовке публикаций по выполненной диссертации.

Апробация работы. Основные научные положения работы обсуждались на 2-й Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки. Естественные науки» (Самара, 2001 г.), Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 70-летию СКГМИ (ГТУ) (Владикавказ, 2002 г.), II Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 70-летию кафедры «Технология разработки полезных ископаемых» СКГМИ (ГТУ) (Владикавказ, 2003 г.), VI Международной конференции «Инновационные технологии для устойчивого развития горных терри -торий» (Владикавказ, 2007 г.), Международной научно-практической конференции «Актуальные научные исследования в современном мире» (София, Болгария, 2018 г.), заседаниях кафедры «Технологические машины и оборудование» и научно-технических конференциях СКГМИ (ГТУ) (Владикавказ, 2001-2018 г.г.), на расширенном заседании кафедры Металлургии цветных металлов и автоматизации металлургических процессов СКГМИ (ГТУ), 2019 г.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 1 5 статьях, в том числе 5 статьях, опубликованных в рецензируемых научных журналах из перечня ВАК, и получен патент РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и 2 приложений, содержит 102 страницы текста, 29 рисунков, 5 таблиц и библиографию из 1 20 наименований отечественных и зарубежных авторов.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Технологические выбросы газов на предприятиях металлургической

промышленности

1.1.1. Источники выбросов технологических газов

Металлургические предприятия относятся к основным источникам загрязняющих веществ стационарного генезиса.

Основную роль в загрязнении атмосферы выбросами металлургических предприятий играют - коксохимическое, агломерационное, доменное, ферросплавное и сталеплавильное производства. Вокруг металлургических предприятий образуются техногенные зоны, во всех поверхностных образованиях которых (почве, снеге, воде, растительности) содержится широкий набор вредных веществ.

Большинство пирометаллургических процессов характеризуется образованием больших количеств газов. Помимо возможного использования ценных составляющих газов, необходимо производить их обезвреживание с целью охраны окружающей экосистемы. Защита экосистемы от вредных выбросов является одной из острейших проблем современности [1, 71, 75, 76, 79, 91]. Современное металлургическое предприятие — это сложный производственный комплекс, включающий разнообразные цехи, а иногда и отдельные заводы, которые в значительной степени могут загрязнить воздушный бассейн окружающего района. Избежать этого полностью при существующем уровне развития техники невозможно. Поэтому законодательством РФ предусмотрена санитарная охрана атмосферного воздуха, т. е. система мероприятий, направленных на обеспечение необходимой чистоты воздуха и поддержание ее на уровне, безопасном для жизни и здоровья человека. На долю предприятий металлургии (и цветной, и черной) приходится около 20-25% общих

вредных выбросов в атмосферу, а в районах расположения крупных металлургических заводов - более 50% всего количества загрязнений. В связи с этим в отрасли проделана и продолжает проводиться значительная работа по увеличению количества газоочистных установок и улучшению показателей их работы [2, 26, 28, 43, 52, 53, 56, 72, 82, 90, 95].

Наиболее серьезным газовым выбросом является диоксид серы, образующийся в большинстве металлургических процессов при горении серосодержащего сырья и топлив. В цветной металлургии — это все производства цветных металлов (особенно меди, свинца, цинка, молибдена, сурьмы и других), получаемых из сульфидных руд. В производствах этих металлов, в дополнение к их летучим соединениям и собственно металлическим загрязняющим веществам, выделяются значительные количества диоксида серы. При обжиге концентратов сульфидов меди, цинка и других цветных металлов на металлургических заводах тоже получается диоксид серы, который используется для производства серной кислоты. Таким образом, производство цветных металлов из сернистых руд комбинируется с производством диоксида серы. До 25% серной кислоты получается из отходящих газов цветной металлургии. Однако значительная часть сернистых газов в цветной металлургии получается с содержанием диоксида серы менее 3%, не использующихся для производства серной кислоты. Процессы вторичной обработки цветных металлов существенно меньшие источники выбросов загрязнений. Объемная концентрация диоксида серы в отходящих газах технологических линий цветной металлургии составляет 1-6%. На многих предприятиях удается проводить металлургические процессы с получением газов, пригодных для производства серной кислоты, однако часть их с содержанием от 0,2 до 3,0% диоксида серы выбрасывается в атмосферу.

Основная масса выбросов связана с нарушениями технологии и отсутствием эффективных средств очистки газовых потоков перед их выбросом в атмосферу. Однако на многих предприятиях цветной металлургии качество применяемых

систем не соответствует достаточным требованиям или не способно (в силу износа), для того чтобы подготовить газы к выбросу в атмосферу.

Если в производстве цинка выбросы сернистых газов в атмосферу является редким разовым явлением (при пуске печей КС), то в производстве молибдена сернистые газы с недостаточной концентрацией диоксида серы для производства кислоты выбрасываются постоянно. Поэтому в данной работе была выбрана цель - разработка системы газоочистки процесса обжига молибденовых концентратов.

1.1.2. Технологические выбросы газов при производстве молибдена

Наибольшее количество газов при производстве молибдена выбрасывается в процессе обжига молибденовых концентратов. Первой и важнейшей стадией в процессе химической переработки молибденового концентрата является обжиг, который позволяет избавиться от нежелательных примесей: серы, воды и остатков флотореагентов [3, 4, 5, 11]. Обжиг молибденового концентрата производят с целью перевода сульфида молибдена (MoS2) в оксид молибдена (Мо03) -легкорастворимое в аммиачной воде соединение.

о

При температуре выше 500 С молибденит интенсивно окисляется до триоксида кислородом воздуха с образованием трехокиси молибдена по суммарной экзотермической реакции:

2Мо$2 + 702 = 2Мо03 + 4Ю2Т + £)ккси. (1.1)

Реакция протекает с выделением тепла, что обеспечивает возможность проведения процесса за счет теплоты реакции. При окислении частицы молибденита покрываются пленкой триоксида молибдена, через которую

о

кислород свободно проникает при температуре 550-600 С. При такой температуре пленка пористая и не препятствует протеканию процесса окисления.

Кроме этого происходит множество других побочных процессов (зависит от состава концентратов), заметно влияющих на последующее извлечение молибдена:

+ 1Ю2 = 21<е3()4 + бСиО + 12Ю/, (1.2)

МоОз + СаСОз = СаМо04 + СО/, (1.3)

Мо03 + СиО = СиМо04, (1.4)

Мо03 + РЬО = РЬМо04. (1.5)

Главной добывающей компанией обеспечивающей долее 90% производства молибдена, является Сорский ГОК (Республика Хакасия).

Состав молибденового концентрата, производимого Сорским ГОКом: молибдена (Мо) 45-48%, кремнезема фЮ2) 7-12%, мышьяка 0,06-0,07%, олова ^п) 0,05-0,07%, фосфора (Р) 0,04-0,05%, меди (Си) 0,8-2,5%.

Обжиг молибденовых концентратов на предприятиях РФ в настоящее время осуществляется в печах различного типа. Тип печи для обжига молибденовых концентратов зависит от содержания молибдена в молибденовом концентрате: при содержании молибдена 15-30% (вторая стадия обжига, первая - в горизонтальных подовых печах) обжиг производится в трубчатых печах, при 3050% - в печах КС, при содержании более 50% и низком содержании меди - в многоподовых печах.

Пример схемы цепи аппаратов для очистки газов обжиговых печей молибденовых производств приведен на рисунке 1. 1.

Очистка газов от пыли происходит в циклоне 1 и мокром электрофильтре 5. Сернистые газы, как правило, содержат не более 2,5% диоксида серы, не используются для производства серной кислоты и выбрасываются в атмосферу на высоте 50-135 м через трубу 7 [11]. Поэтому в последние годы в связи с

усилением внимания к защите окружающей среды создают установки для очистки обжиговых газов от сернистого газа.

Рисунок 1.1. Схема цепи аппаратов действующего цеха производства

молибдена:

1-циклон, 2-сборник пыли, 3- газоход, 4-дымосос, 5- мокрый электрофильтр,

6- сборник пульпы; 7-дымовая труба

1.2. Технология адсорбционного способа очистки газовых выбросов

1.2.1. Адсорбционные методы улавливания газов

Очистка газов от вредных компонентов может осуществляться твердыми или жидкими поглотителями различными методами: - адсорбция;

- абсорбция;

- термическое дожигание;

- термокаталитический;

- озонный;

- биохимический;

- плазмохимический;

- плазмокаталитический;

- фотокаталитический.

Применение абсорбционных методов, например, улавливание компонентов газов жидкими поглотителями с последующим затвердеванием требует создания хвостохранилищ и оборудования для транспортирования отходов к хвостохранилищу [11]. Всего этого не требуется при использовании процессов адсорбции.

Адсорбционные методы основаны на избирательном извлечении из газовой смеси определенных компонентов при помощи адсорбентов - твердых высокопористых материалов, обладающих развитой удельной поверхностью

Л

(отношение поверхности к массе, м /г). Внутренняя структура наиболее распространенных на практике промышленных адсорбентов характеризуется наличием различных размеров и форм и пустот или пор, среди которых различают макро-, мезо- и микропоры. Суммарный объем последних в единице массы или объема адсорбента определяет в решении задач газоочистки, как скорость (интенсивность) поглощения целевого компонента твердым поглотителем, так и адсорбционную способность.

Адсорбцию применяют для поглощения газообразных компонентов, содержащихся в небольших количествах в очищаемом газе. В обжиговых газах молибденового производства содержание диоксида серы до 4% [4].

Промышленные адсорбенты, чаще всего применяемые в газоочистке, -это активированные угли, силикагели, алюмогели, природные и синтетические цеолиты (молекулярные сита).

Основные требования к промышленным адсорбентам - высокая поглотительная способность, избирательность действия (селективность), термическая устойчивость, длительная служба без изменения структуры и свойств поверхности, возможность легкой регенерации. Чаще всего для санитарной очистки газов применяют активированный уголь благодаря его высокой поглотительной способности и легкости регенерации.

Различают физическую и химическую адсорбцию (хемосорбцию). При физической адсорбции поглощаемые молекулы газов и паров удерживаются силами Ван-дер-Вальса, при хемосорбции - химическими силами.

Из выше перечисленных методов в последнее время адсорбционные методы выходят на первый план как надежное средство защиты атмосферы от токсичных газообразных веществ, обеспечивающее возможность концентрирования и утилизации этих веществ.

Большой вклад в теорию и практику адсорбционных процессов внесли ученые

М.М. Дубинин, Н.В. Кельцев, А.В. Киселев, В.В. Серпинский, В.М. Платонов, Ю.И. Шумякин, С. Берг, Бенедек, Сепеши и другие [6-10, 12, 13, 27, 94].

Характерной особенностью процесса адсорбции является высокая избирательность и обратимость [12, 13]. Благодаря обратимости процесса возможно поглощение из газовой смеси одного или нескольких компонентов, а затем в определенных условиях выделение их из адсорбентов. Это свойство также способствует регенерации адсорбентов.

В докладах на Международной конференции «Черная металлургия России и СНГ в XXI веке» [14], отмечалась перспективность адсорбционного метода для очистки газов от диоксида серы, окислов азота и углерода.

Далее рассматриваются только адсорбционные методы улавливания газов. От эффективности применяемого метода зависят качество очистки газовой смеси и экономические показатели, то есть расходы предприятия на очистку выбрасываемых газов.

Известно несколько различных по эффективности адсорбционных методов улавливания газов. Слой адсорбента в фильтровальных установках может быть неподвижным, перемешиваемым (механическими устройствами), кипящим, создаваемым продувкой газа, а также интенсифицируемым различного типа механическими устройствами.

Недостатки, присущие методу очистки газов в стационарном слое адсорбента (периодичность, трудность автоматизации и управления процессом, значительная площадь занимаемая оборудованием, неполная отработка адсорбционной емкости адсорбента, несовершенство стадии десорбции), стимулировали поиски путей интенсификации адсорбционного процесса с применением принципа непрерывности, который может быть достигнут путем осуществления циркуляции адсорбента в замкнутом пространстве, то есть созданием кипящего слоя.

В кипящем слое интенсифицируется тепло- и массообменные процессы, что объясняется гидродинамической теорией пограничного слоя. Площадь контакта газа с частицами материала в кипящем слое в десятки раз больше, чем в неподвижном (соотношение зависит от крупности частиц).

Были разработаны установки с кипящим слоем адсорбента для очистки

-5

больших объемов газа (до 200 тыс. м /ч [12]) низкого давления, что характерно для процессов обезвреживания газовых выбросов в атмосферу.

Но, в свою очередь, создание кипящего слоя сопровождается рядом трудно устранимых проблем. Перевести слой некоторых материалов в состояние кипения удается с большим трудом, и при этом все равно не устраняется неоднородность слоя и возможность образования застойных зон.

В непрерывно работающей установке с кипящим слоем не всегда просто достигнуть равномерного пребывания всех частиц адсорбента в рабочей камере, особенно если частицы имеют разную величину. Скорости ниже критической вызывают образование свищей (канальных проскоков газа), нарушают перемешивание в слое и равномерное протекание процесса по всей массе

адсорбента, то есть кипящий слой зависит от скорости и количества подаваемого газа.

Аппараты, работающие на принципе кипящего слоя, создаваемого путем вибрационного воздействия, во многом избавлены от недостатков, характерных для установок с кипящим слоем. Использование виброкипящего слоя относится к передовым технологиям для реализации тепло- и массообменных процессов.

Установки для сушки сыпучих материалов в виброкипящем слое описаны в литературе [22, 36, 74, 80].

Кроме сушки, установки с виброкипящим слоем применяются для интенсификации гетерогенных химических процессов, обжига и разложения сыпучих материалов при высоких температурах, нагрева изделий перед закалкой или механической обработкой и др. [22].

Ведутся работы по применению виброкипящего слоя для сжигания мелкозернистого топлива, в реакторах для производства урана, в процессах газового восстановления металлов из окислов для решения проблемы прямого восстановления металлов из руд, для проведения каталитических реакций.

Применение аппаратов, создающих виброкипящий слой, позволяет улучшить перемешивание адсорбента и тем самым в несколько раз повысить величину коэффициентов тепло- и массообмена. Принцип образования виброкипящего слоя отличается от образования кипящего слоя тем, что необходимая пористость слоя и интенсивное перемешивание создаются не продувкой ожижающего агента, а путем вибрационного воздействия на слой сыпучего адсорбента. Диапазон частот вибрационных воздействий лежит в пределах 5-250 Гц. По характеру движения частиц такой слой напоминает кипящую жидкость, поэтому его и называют виброкипящим. Вибрационное воздействие на слой сыпучего адсорбента является качественно новым фактором, определяющим новые показатели процесса.

Состояние виброкипения слоя характеризуется уменьшением трения между частицами и их проскальзыванием относительно друг друга, что способствует

более плотной их укладке.

Кроме того, состояние виброкипения слоя адсорбента позволяет обеспечить перемешивание частиц и образование пористости слоя независимо от скорости фильтруемого газа, и тем самым получить возможность подать газ

в установку в необходимых количествах.

В СКГМИ (ГТУ) под руководством проф. Свердлика Г.И. и проф. Выскребенца А.С. был разработан и запатентован [25] способ очистки газов адсорбцией в виброкипящем слое.

Анализ существующих способов очистки газов методом адсорбции в кипящем слое [12, 13] позволяет отметить их общие недостатки:

- сложность обеспечения достаточного времени контакта газа с адсорбентом;

- необходимость установки высоконапорного вентилятора (воздуходувки) для подачи газовой смеси, чтобы создать кипящий слой требуемой высоты, что приводит к снижению производительности установки и повышению энергоемкости способа;

- невозможность улавливания различных компонентов газа в одном аппарате.

Принципиальное отличие разработанного способа очистки газов [25] от известных состоит в том, что псевдоожижение адсорбента достигается с помощью вибраций полок для адсорбента, т.е. адсорбент используется в виде виброкипящего слоя, а подачу газа осуществляют перпендикулярно или наклонно к направлению движения частиц адсорбента.

Сущность способа поясняется рисунком 1.2, где на рис.а схематично изображен адсорбер с горизонтальным расположением адсорбента и на рис.б - с наклонным расположением адсорбента.

В обоих случаях вибрация полкам в вертикальном направлении сообщается через корпус адсорбера с помощью установленного на нем вибратора (на рисунке не показан).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Рево Алексей Альбертович, 2019 год

Список литературы

1. Металлургия России. [Электронный ресурс] URL: http://newsruss.ru/doc/index.php. (дата обращения 08.12.2009).

2. Экология металлургического производства: Курс лекций. Новотроицк, НФ НИТУ «МИСиС», 2012, 155 с.

3. Уткин Н.И. Производство цветных металлов. - М., Интернет Инжиниринг 2004, 442 с.

4. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. - М., Металлургия, 1991, 432 с.

5. Химия и технология редких рассеянных элементов. Под редакцией Большакова К.А., часть III. - М., Высшая школа, 1976, 320 с.

6. Ягодовский В.Д. Адсорбция. - М., Бином, 2015, 210 с.

7. Толмачев А.М. Адсорбция газов, паров и растворов. - М., Издательская группа "Граница", 2012 г, 241 с.

8. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. Пер. с англ., 2-е изд.- М., Мир, 1984, 306 с.

9. Компьютерный банк данных по адсорбции. [Электронный ресурс] URL: http://adsorption.ru. (дата обращения 28.01.2010).

10. Дубинин М.М. Адсорбция и пористость.-М., Изд. Военная академия химической защиты, 1972, 127 с.

11. Реферат. Обжиг молибденового концентрата на заводе. [Электронный ресурс] URL: https://works.doklad.ru/view/5uK4nWGiz4I/all.html. (дата обращения 04.02.2010).

12. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. - М., Химия, 1984, 592 с.

13. Кавецкий Г.Д., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевой технологии. -М., Колос, 1999, 551 с.

14. Мастрюков Б.С. Экологические вопросы металлургии. Сталь, №12, 1994.

15.Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Вибрационное перемещение. - М., Наука, 1964, 410 с.

16. Гончаревич И.Ф. Вибротехника в горном производстве. - М., Недра, 1992, 319 с.

17. Левенсон Л.Б., Прейгерзон Г.И. Дробление и грохочение полезных ископаемых. - М., Гостоптехиздат, 1940, 772 с.

18. Олевский В.А. Конструкции и расчет грохотов. - М., Металлургиздат, 1955, 124 с.

19. Спиваковский А.О., Дьячков В.Н. Транспортирующие машины. - М., Машиностроение, 1983, 487 с.

20. Сергеев П.А. Вопросы экспериментально-теоретического исследования и проектирования вибротранспортных машин. Сб. Применение вибротехники в горном деле. Госгортехиздат, 1960.

21. Вибрации в технике: справочник в 6 томах. Т. 4. Вибрационные процессы и машины / под ред. Э.Э. Лавендела. - М.: Машиностроение, 1981, 509 с.

22. Членов В.А., Михайлов Н.В. Сушка сыпучих материалов в виброкипящем слое. - М., Стройиздат, 1967, 224 с.

23. Варсанофьев В.Д., Кольман-Иванов Э.Э. Вибрационная техника в химической промышленности. - М., Химия, 1985, 240 с.

24. Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. - М., Химия, 1970, 432 с.

25. Свердлик Г.И., Выскребенец А.С., Фомин А.Н. Способ очистки газов. Патент РФ №213222. БИ №18, 1999.

26. Страус В. Промышленная очистка газов. Пер. с англ. - М., Химия, 1981, 616 с.

27. Романков П.Г., Лепилин В.Н, Непрерывная адсорбция газов и паров. - Л., Химия, 1968, 228 с.

28. Кузнецов В.И., Шмат К.И., Кузнецов С.И. Оборудование для санитарной очистки газов. Справочник. Киев, Техника, 1989, 304 с.

29. Вирченко В.М. Устройство для очистки газов. А.с. №1050219, БИ №19, 1991.

30. Выскребенец А.С., Свердлик Г.И., Фомин А.Н. Устройство для очистки газа. Патент РФ №2077928. БИ №12, 1997.

31. Васьковский В.Е. Нейтрализатор отработавших газов. А.с. №450025. БИ №42, 1974.

32. Филатов С.С., Афанасьев К.М. Устройство с кипящим слоем катализатора. А.с. №490495. БИ №41, 1975.

33. Гельперин Н.И., Айнштейн В.К., Кваша В.Б. Основы техники псевдоожижения. - М., Химия, 1967, 664 с.

34. Сыромятников Н.И., Васанова Л.К., Шиманский Ю.Н. Тепло- и массообмен в кипящем слое. - М., Химия, 1967, 176 с.

35. Забродский С.С. Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном (кипящем) слое. - М.-Л., Госэнергоиздат, 1963, 487 с.

36. Романков П.Г., Рашковская Н.Б. Сушка в кипящем слое. Теория, конструкция, расчет. - М.-Л., Химия, 1964, 288 с.

37. Г. Я. Лейзерович, И. В. Бабина, Э. Я. Серебренникова. Обжиг цинковых концентратов в кипящем слое. Под общ. ред. Г. Я. Лейзеровича,- М., Металлургиздат, 1959, 222 с.

38. Лева М. Псевдоожижение. Пер. с англ. - М., Гостоптехиздат, 1961 г., 400 с.

39. Беранек Я., Сокол Д. Техника псевдоожижения. Пер. с чешск. - М., Гостоптехиздат, 1962, 160 с.

40. Псевдоожижение /Под редакцией Дэвидсона И. и Харрисона Д. Пер. с англ. - М., Химия, 1974, 725 с.

41. Сыроедов В.И. Исследование процесса сушки сахара-песка. Дисс. к.т.н., науч. рук. Гинзбург А. С., МТИПП, 1966.

42. Kroll W. Uber das Verhalten von Schuttgut in lotrechtschwingendenGefaben. Forschung auf demGebiete des Ingenieurwesens, 1954, Bd. 20, Heft 1, P. 2-15.

43. Гордон Г.М., Пейсахов Н.Л., Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлургии. - М., Металлургия, 1972, 456 с.

44. Berg C. Trans. Amer. Inst. Chem. Eng., 1946, v. 42, №4, p. 665-680.

45. Гончаревич И.Ф., Фролов К.В. Теория вибрационной техники и технологии. - М., Наука, 1981, 320 с.

46. Спиваковский А.О., Гончаревич И.Ф. Специальные транспортирующие устройства в горнодобывающей промышленности. -М., Недра, 1985, 128 с.

47. Свердлик Г.И., Выскребенец А.С., Рево А.А. Разработка аппарата для повышения эффективности систем газоочистки металлургических предприятий//Цветная металлургия, 2003, №3, с. 27-28.

48. Свердлик Г.И., Выскребенец А.С., Рево А.А. Аппарат для очистки газов. Информ. лист. №68-001-03, СО ЦНТИ, 2003.

49. Рево А.А. Установка для очистки вредных примесей в газах. Актуальные проблемы современной науки. Естественные науки//Тезисы докладов 2-й Международной конференции молодых ученных и студентов. Ч.1. - Самара, Самарский государственный технологический университет, 2001, 200 с.

50. Выскребенец А.С., Свердлик Г.И., Рево А.А. Меры по снижению выбросов промышленных газов от SO2, С02//Труды СКГТУ, вып. 8, Владикавказ, 2001, с. 345-346.

51. Выскребенец А.С., Свердлик Г.И., Рево А.А. Разработка комплекса аппаратов для нейтрализации газовых выбросов//Материалы II Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 70 - летию каф. «Технология разработки месторождений полезных ископаемых» (СКГМИ), Владикавказ, 2003, с. 371.

52. Ладыгичев М.Г., Бернер Г.Я. Зарубежное и отечественное оборудование для очистки газов. Справочное издание,- М., Теплотехник, 2004, 696 с.

53. Алиев Г.М. - А. Устройство и обслуживание газоочистных и пылеулавливающих установок. - М., Металлургия, 1988, 386 с.

54. Корн Г., Корн Т., Справочник по математике для научных сотрудников и инженеров. - М., Наука, 1970, 720 с.

55. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. -М., Наука, 1971, 192 с.

56. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Т. 1, Калуга, изд. Н. Бочкаревой, 2003, 917 с.

57. Выскребенец А.С., Свердлик Г.И., Рево А.А. Разработка комплекса оборудования для нейтрализации пылевых выбросов в узлах перегрузки сыпучих материалов//Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 70-летию СКГТУ, Владикавказ, 2002, с. 188189.

58. Свердлик Г.И., Выскребенец А.С., Рево А.А. Определение частоты вибраций для создания стесненного виброожиженного слоя//Сборник научных трудов АН ВШ РФ, №2, Владикавказ, 2005, с. 22-26.

59. Свердлик Г.И., Выскребенец А.С., Рево А.А. Методика определения амплитуды колебаний аппарата для очистки газов горно-металлургических предприятий//Горный информационно-аналитических бюллетень №3, изд. МГТУ, - М., 2007, с. 295-297.

60. Свердлик Г.И., Каменецкий Е.С., Каграманян Д.Г., Рево А.А. Разработка феноменологической модели виброожиженного стесненного слоя адсорбента в газоочистителе//Материалы VI Международной конференции «Инновационные технологии для устойчивого развития горных территорий», Владикавказ, 2003, с. 708-709.

61. Выскребенец А.С., Свердлик Г.И., Рево А.А. Аппарат для нейтрализации газов//Труды СКГМИ (ГТУ), вып. №8, Владикавказ, 2007,вып. №14(2.1), с. 211-212.

62. Свердлик Г.И., Каменецкий Е.С., Рево А.А., Каграманян Д.Г. Исследование феноменологической модели виброожиженного слоя//Сборник научных трудов АН ВШ РФ отделение, №6, Владикавказ, Терек, 2008, с. 105-108.

63. Свердлик Г.И., Рево А.А., Каменецкий Е.С.Особенности соскальзывания сыпучего материала с наклонной вибрирующей полки//Известия вузов Северо-Кавказский регион, Технические науки, 2008, №4, с. 151-152.

64. Рево А.А., Орлова Н.С., Свердлик Г.И., Каменецкий Е.С. Исследование математической модели «газа крупных частиц» для процесса виброожижения//Труды молодых ученых, 2010, №3, с. 11-16.

65. Свердлик Г.И., Рево А.А. , Каменецкий Е.С. Структура виброожиженного слоя сыпучего материала//Известия вузов Северо-Кавказский регион, Технические науки, 2010, №3, с. 105-106.

66. Свердлик Г.И., Каменецкий Е.С., Орлова Н.С., Рево А.А. Сравнение результатов экспериментов и математического моделирования виброожиженного слоя//Известия вузов Северо-Кавказский регион, Технические науки, 2011, №1, с. 24-27.

67. Свердлик Г.И., Выскребенец А.С., Рево А.А. Разработка аппаратурной схемы очистки газов при обжиге молибденовых концентратов//Известия высших учебных заведений. Северо-Каваказский регион, Технические науки, 2016, №4, с. 210-122.

68. Свердлик Г.И., Выскребенец А.С., Рево А.А. Устройство для нейтрализации газов. Патент РФ №2211084. БИ №24, 2003.

69. Блехман И.И. Вибрационная механика. - М., Физматлит, 1994, 400 с.

70. Ананьев И.В., Варфоломеева А.С., Кувшинов Д.Г. Виброожижение в горизонтальном проточном реакторе//Известия ВолГТУ, 2007,т. 11, № 1,

с. 71 - 74.

71. Ветошкин А.Г. Процессы инженерной защиты окружающей среды: учеб. пособие. Пенза, Изд-во Пенз. ПГУ, 2004, 325 с.

72. Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты газоочистки: учеб. пособие. Пенза, Изд-во Пенз. ПГУ, 2006, 201 с.

73. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М., Машиностроение, 1992, 672 с.

74. Кармазин В.Д. Сушка в виброкипящем слое и сушильные установки (обзор). - М., ЦНИИТЭИлегпищемаш, 1972, 57 с.

75. Кобзарь И.Г., Козлова В.В. Процессы и аппараты защиты окружающей среды. Часть 1. Защита атмосферы. Ульяновск, УлГТУ, 2007, 68 с.

76. Комарова Л.Ф., Кормина Л.А. Инженерные методы защиты окружающей среды. Техника защиты атмосферы и гидросферы от промышленных загрязнений: учеб. пособие. Барнаул, 2000, 395 с.

77. Мизонов В.Е., Огурцов В.А., Федосов С.В., Огурцов А.В. Процессы сепарации частиц в виброожиженном слое: моделирование, оптимизация, расчет. Иваново, ГОУ ВПО Ивановский гос. энергетич. ун-т, 2010, 192 с.

78. Расчеты аппаратов кипящего слоя. Справочник под ред. И.П. Мухленова, Б.С. Сажина, В.Ф. Фролова,- Л., Химия, 1986, 352 с.

79. Родионов А.И., Клущин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды: учебник для вузов. - М., Химия, 1989, 512 с.

80. Буртник А.С. Активизация гидродинамики и интенсификация тепломассообмена при сушке в кипящем слое за счет вибрирующих поверхностей нагрева, погруженных в слой. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М., 2006, 16 с.

81. Колпаков А. С. Резонансные режимы виброожижения мелкодисперсных порошков и их использование в технологических процессах термической и химико - термической обработки. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Екатеринбург, 2006, 46 с.

82. Старк С. Б. Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве. - М., Металлургия, 1990, 400 с.

83. Кунии Д., Левеншпиль О. Промышленное псевдоожижение. Монография, -М., Химия, 1976, 448 с.

84. Серпионова Е.Н. Промышленная адсорбция газов и паров. - М., Высшая школа, 1969, 414 с.

85. Забродский С.С. Высокотемпературные установки с псевдоожиженным слоем. - М., Энергия, 1971, 327 с.

86. Баскаков А.П., Берг Б.В., Рыжков А.Ф., Филипповский Н.Ф. Процессы тепло- и массопереноса в кипящем слое. Под ред. А.П. Баскакова, - М., Металлургия, 1978, 247 с.

87. Разумов И.М. Псевдоожижение и пневмотранспорт сыпучих материалов. -М., Химия, 1972, 240 с.

88. Тодес О.М., Цитович О.Б. Аппараты с кипящим зернистым слоем. - Л., Химия, 1981, 296 с.

89. URL: fb.ru/article/228499/katalizator_avtomobilnyiy. [Электронный ресурс] (дата обращения 18.06.2010).

90. Швыдкий В.С., Ладыгичев М.Г. Очистка газов. Справочник. - М., Теплоэнергетик, 2002, 640 с.

91. Смола В.И., Кельцев Н.В. Защита атмосферы от двуокиси серы. - М., Металлургия, 1976, с. 44-128.

92. Членов В.А., Михайлов Н.В. Виброкипящий слой. - М., Наука, 1972, 343 с.

93. Орлова Н.С. Разработка и исследование математических моделей виброкипящего слоя. Диссертация кандидата технических наук. Таганрог, 2013, 201 с.

94. Сапожников Б.Г. Внешний теплообмен и эффективная теплопроводность в заторможенном виброкипящем слое. Диссертация доктора технических наук. Екатеринбург, 1993, 384 с.

95. Воропанова Л.А. Термодинамика и кинетика процессов очистки пылегазовых выбросов от экологически опасных составляющих при переработке отходов промышленных предприятий и агрегатов. Владикавказ, 2017, 346 с.

96. Царикаев В.К. Управление технологическими потоками и экологической безопасностью горных предприятий. Владикавказ, Терек, 2001, 271 с.

97. Горбунова А.М. Внешний массообмен в виброкипящем слое инертного материала. Диссертация кандидата технических наук. Екатеринбург, 2016, 211 с.

98. Катков А.Л., Маслов Е.И., Коптенармусов В.Б. и др. Новое поколение адсорбентов на основе железомарганцевых конкреций (ЖМК) для очистки газов от сернистых соединений. [Электронный ресурс] URL: https://waste.ua/cooperation/2007/theses/katkov.html. (дата обращения 12.08.2014).

99. Изотова Н.С. Разработка технологии утилизации серосодержащих газов металлургического производства с использованием железомарганцевых конкреций. Диссертация кандидата технических наук. С-Пб, 2012, 126 с.

100. Мазгаров А.М., Корнетова О.М. Технологии очистки попутного нефтяного газа от сероводорода. - Казань, Казанский университет, 2015, 70 с.

101. Дарьин А.А., Смирнов А.В., Теликов Н.М. Изучение адсорбционных свойств железомарганцевых конкреций // Черные металлы, 2009, №8,

с. 16-17.

102. Козлов В.Н. Системный анализ, оптимизация и принятие решений. -М., Проспект, 2010, 176 с.

103. Мокрозуб В.Г., Малыгин Е.Н. Карпушкин С.В. Системный анализ процессов принятия решений при разработке технологического оборудования [Электронный ресурс]/Ю01:10.17277//vestnik.2017.03.pp364-373/Электронные данные. URL: https://cyberleninka.ru/article/v/sistemnyy-analiz-protsessov-prinyatiya-resheniy-pri-razrabotke-technologicheskogo-oborudovania. (дата обращения 15.01.2018).

104. Уайлд Д. Оптимальное проектирование. -М., Мир, 1981, 272 с.

105. Рево А.А., Свердлик Г.И. Проектирование металлургических процессов и оборудования с применением метода системного анализа//Материалы Международной научно-практической конференции

"Актуальные научные исследования в современном мире (RecentReseachintheModernWorld)" (София, Болгария). - Нефтекамск, Научно-издательский центр "Мир науки", 2018, с. 69-73.

106. Способ получения элементарной серы из отходящих газов, содержащих диоксид серы. [Электронный ресурс] URL: www.findpatent.ru/patent/222/2221742.html. (дата обращения 17.11.2014).

107. Способ извлечения серы из газа. [Электронный ресурс] URL: www.findpatent.ru/patent/223/2232128.html. (дата обращения 22.12.2014).

108. Орлов В.С., Фролов В.В., Никольская Н.С., Титов А.Л. Опыт добычи и промышленного использования железомарганцевых конкреций//Горный журнал, 2012, №3, с. 50-55.

109. Martin T.W., Huntley J.M., Wildman R.D. Hydrodynamic model for a vibrofluidized granular bed. // J. Fluid Mech. 2005, V. 535. - P. 325-345.

110. Capriz G., Giovin P., Mariano P.M. (Eds.) Mathematical Models of Granular Matter. New York, Springer, 2008, 212 p.

111. Daleffe R.V., Ferreira M.C., Freire J.T. Analysis of the effect of particle size distribution on the fluid dynamic behavior and segregation patterns of fluidized, vibrated and vibrofluidized beds // Asia-Pac. J. Chem. Eng. 2007, V. 2, - P. 3-11.

112. Min J., Drake J.B., Heindel Th.J., Fox R.O. Experimental validation of CFD simulations of a Lab-Scale fluidized bed reactor with and without side-gas injection // AIChE Journal, 2010, V. 56, No. 6, - P. 1434-1446.

113. Tatemoto Y., Mawatari Y., Yasukawa T., Noda K. Numerical simulation of

particle motion in vibrated fluidized bed. // Chem. Eng. Science. 2004, V. 59, - P. 437 - 447.

114. Kumaran V. Dense granular flow down an inclined plane: from kinetic theory to granular dynamics // J. Fluid Mech. - 2008. - V. 599. - P. 121-168.

115. Gidaspow D. Multiphase flow and fluidization: Continuum and kinetic theory descriptions. - Boston: Academic Press Inc., 1994. 211 p.

116. Halvorsen B. An Experimental and Computational Study of Flow Behaviour in Bubbling Fluidized Beds // Porsgrunn, April, 2005 [Электронный ресурс] URL:

http://teora.hit.no/dspace/bitstream/2282/301/1/Thesis_15_07ny.2005.pdf. (дата обращения 30.12.2014).

117. Londono A., Londono C., Molina A., Chejne F. Simulation of gas - solid fluidized bed hydrodynamics using OpenFOAM // Proceedings of OpenFOAM International Conference (26/27 november 2007): London, UK. [Электронный ресурс] URL:

http://www.opensourcecfd.com/conference2008/2007/media/proceedings/OFIC-07_LondonoAlex.pdf?phpMyAdmin=f7f6d5b5be922e9db00b8b978b532798. (дата обращения 22.01.2015).

118. Большая энциклопедия нефти и газа. Истираемость. с. 2. [Электронный ресурс] URL: https://www.ngpedia.ru/id71319p2/html. (дата обращения 12.03.2015).

119. URL:https://yandex.ru/images/search?pos=0@img_url=http%3A%2F%2F www. [Электронный ресурс], (дата обращения 10.04.2015).

120. URL:Globalem.ru/template/img/picture/nii/stat/ststia7.pdf. [Электронный ресурс], (дата обращения 15.10.2015).

Приложение № 1

СПРАВКА

о практическом использовании рекомендаций

диссертационной работы Рево A.A.

В диссертационной работе Рево A.A. на тему " Разработка технологии и цепи аппаратов для очистки выбросов обжиговых газов молибденового производства" разработаны технологическая линия очистки газов от диоксида серы при обжиге молибденовых концентратов и конструкция адсорбера с виброкипящим слоем адсорбента на основе железомарганцевых конкреций.

ОАО "Кавказцветметпроект" принял к использованию рекомендации вышеуказанной работы при проектировании газоулавливающих систем металлургических предприятий.

Дзгоев А.Б.

Приложение №2

СПРАВКА

о внедрении материалов диссертационной работы Рево A.A. в учебный процесс

Материалы диссертационной работы Рево A.A., выполненной на тему "Разработка технологии и цепи аппаратов для очистки выбросов обжиговых газов молибденового производства", используются при подготовке магистрантов направления 150402 "Технологические машины и оборудование" при изучении дисциплины "Процессы и аппараты металлургии цветных металлов".

И.о. проректора

по образовательной деятельности

Северо-Кавказского г—

металлургического и: (государственного те университета), профессор

14 февраля 2019 г.

Выскребенец A.C.