CC BY
28
оценка эффективности технологической
к»
схемы селективной переработки металлургических шлаков
Корчевский Александр Николаевич
Канд., техн., наук, заведующий кафедрой обогащение полезных ископаемых, ДонНТУ, г. Донецк.
Александр Витальевич Пластовец
ассистент кафедры обогащение полезных ископаемых, ДонНТУ, г.Донецк
АННОТАЦИЯ
Рассмотрены принципы работы технологической схемы комплексной переработки шлаковых отходов металлургической отрасли. Приведена технологическая схема функционирующей установки и сформирован баланс продуктов переработки. Детально описаны факторы, влияющие на принятие решения о целесообразности запуска проекта по переработки конкретного шлакового отвала. Дается сравнение ожидаемых результатов с фактическими результатами. Описан процесс интенсификации очистки металлизированного продукта от инертной пыли с помощью пневматической продувки.
ABSTRACT
Regardless of the technological development of the actual problem is always rational and comprehensive utilization of natural mineral resources. This applies to both primary and secondary resources. The article is devoted to a summary of the definition and validation of the control parameters of technology of complex processing of slag wa&e indu&ry. A fractional factorial-planning experiment plan rotatable magnetic separation of slag. Benefication curves dry magnetic separation of slag complex composition. The optimal variant of the process control.
Ключевые слова:шлак, металлургия, селективное измельчение, магнитное обогащение, пневмосепарация.
Keywords: slag, metallurgy, selective grinding, magnetic separation, pneumoseparation.
Постановка проблемы
В настоящее время в сфере переработки вторичных сырьевых ресурсов наблюдается увеличение темпов и объемов по комплексной переработке отходов различных производств. Это обусловлено повышением себестоимости добычи полезных ископаемых, ограниченностью ресурсов, а так же сильным ухудшением экологической ситуации в промышленных регионах. Шлаковые отвалы занимают огромные площади земли, оказывают огромное негативное влияние на окружающую среду. При этом отвалы являются неиспользуемым источником железосодержащего сырья. На основе этого, существует две проблемы: первая - наносимый вред окружающей природной среде; вторая - нерациональное использование доступных источников сырья.
С экономической точки зрения отходы производств являются перспективным продуктом в период отсутствия структурированного рынка вторичных источников ресурсов. Следствием этого является отсутствие регулирующих факторов управления рыночной ценой на вторичные кондиционные сырьевые продукты. Этот фактор несет положительный характер на привлекательность инвестиций в такие проекты. В конечной комплексной экономической оценке деятельности предприятий наблюдается перенос части себестоимости от выплавки металла на операции складирования и хранения шлаковых отходов. Таким образом, комплексная утилизация шлаковых отходов способствует снижению себестоимости металлургического производства, снижению затрат на экологические штрафы, создает новые продукты на рынке. На основе этого, переработка шлаков является актуальной технологической проблемой в наши дни.
Анализ последних исследований и публикаций
Результаты представляемых исследований касаются вопросов переработки отвальных распадающихся шлаков, и может быть использовано для утилизации отходов металлургических производств, шлаков доменного, сталеплавиль-
ного и ферросплавного производств [1]. Изучением данной тематики активно занимаются такие учены как КашЫго Ноги, Tsutsumi, Yoshiyuki Кйапо, А.Н. Дильдин, В.И.
Чуманов, А.Б. Разин, Р.Т. Карманов, Ю.С. Мостыка, А.Н. Корчевский и многие другие.
Анализ технологических способов переработки шлаковых отходов металлургии, определение основных параметров переработки и полученные практические результаты испытаний установки по переработке шлака позволили разработать технологическую схему, за основу которой взято постадиальное раскрытие методом избирательной оттирки и извлечение металлизированной фазы методом сухой магнитной сепарацией с варьированным градиентом магнитного поля [2,3].
Существующие технологические производства по переработке металлургических шлаков используют подготовительные процессы по раскрытию агрегатов, методы гравитационного, магнитного и специального (пневмосепарация и пневмоклассификация) обогащения, сортировки по крупности [4].
Анализ априорной информации подтверждает суждение, что существующие технологические схемы по переработке шлаков однотипны. Как правило, они включают одну стадию раскрытия крупногабаритных сростков с дальнейшим отсевом мелкого класса. Мелкий класс вновь складируется на отвалах, создавая тем самым прецедент техногенного материала. Крупный материал подвергается процессу переработки с извлечением металлизированной фазы. Редко используется операции доочистки («галтовка») металлизированной фазы от поверхностного окисленного слоя. Технологические линии, построенные по данной схеме, работают с эффективностью до 75 %. Извлечение полезного компонента составляет примерно 50 %.
Основным недостатком данного типа технологических схем является отсутствие методики по исследованию на обогатимость, использования научной теоретической базы.
Цель (задачи) исследования
Целью данной работы является оценка эффективности разработанной технологической схемы по переработке металлургических шлаков и анализ выдаваемых ею продуктов переработки.
Объектом исследования являются процессы, входящие в технологическую схему селективной обработки металлургического шлака.
Основной материал исследования
Объектом для переработки является усредненная проба металлургического шлака, взятая на металлургических заводах донецкого региона. На 80% данная проба состоит из мартеновских шлаков. Так же, в ней присутствует 7% доменных шлаков, 4% электросталеплавильных шлаков и 9% строительного мусора.
Структуризация агрегатов металлургического шлака определяет его, как сложное сырье для переработки. Так же, шлаковые отвалы всегда представлены разными типами шлаков, а иногда даже разных предприятий. В связи с этим, необходимо знать соотношение в объекте доменных, мартеновских, электросталеплавильных шлаков. Основную сложность представляет разброс вкрапленности и распределение полезного компонента по шлаковому куску. Возникает необходимость в достоверной теоретической базе, на основе которой будет разработана технология его переработки.
Теоретической базой для разработки технологической линии служат предварительные лабораторные исследования, освещенные в работах [2,3]. В рамках лабораторных были проведены следующие эксперименты:
1) Исследование шлака на дробимость;
2) Исследование кинетики измельчения шлака;
3) Исследование магнитных свойств шлаковых отходов металлургии;
4) Сравнение эффективности механической и пневмо-классификации на шлаковом сырье;
5) Исследование химического состава и фазового состава мартеновских шлаков Донбасса;
6) Исследование вкрапленности полезных компонентов в металлургических шлаках
7) Исследование химического состава и качества металла выплавляемого из металлизированного концентрата, полученного из шлаковых отходов сталеплавильного производства.
В исследованиях преследовалась тактика стадиального раскрытия и извлечения магнитных частиц [2]. Данная тактика выбрана из-за широкого диапазона крупности металлизированных включений. В результате лабораторных экспериментов схема исследований приобрела очень разветвленный характер, условно представляемая как «рыбный скелет». Были проведены эксперименты магнитной сепарации очень узких классов. Исследованы зернообразные метода раскрытия и классификации на машинные классы. В итоге схема имела 90 продуктов разделения и 8 групп плавки, классифицированных по крупности.
В результате исследований подтверждено, что данный материал может подвергаться переработке до 0 мм. На основе заключений выше перечисленных экспериментов спрогнозирован баланс продуктов обогащения, который сведен в таблицу 1.
Таблица 1
Баланс лабораторного обогащения шлака комплексного состава
Продукт Выход, % Содержание Fe, % Извлечение, %
Концентрат (М.Ф.)
+10 мм 5,35 89,32 34,35
+1 мм 4,96 82,32 29,35
1-0 мм 6,23 65,35 29,27
Итого к-т 16,54 78,19 92,97
Некондиционный продукт 79,46 1,23 7,03
(Н.М.Ф.)
Итого 100 13,91 100
Любое техногенное захоронение характеризуется своей индивидуальностью. В связи с этим выделены основные аспекты, которые необходимо учесть при разработке технологии по переработке конкретного шлакового отвала:
1) Гранулометрический состав.
2) Баланс полезных компонентов.
3) Требования к конечным продуктам переработки.
4) Условия формирования объекта.
5) Соотношение типов составляющих материалов отходов.
6) Химический и фазовый состав.
7) Соотношение типов шлаков, из которых состоит объект (доменные, мартеновские, электросталеплавильные).
Результаты, полученные в ходе лабораторных экспериментов, позволили получить исходные данные к началу проектированию реальной технологической.
Теоретические и лабораторные результаты ощутимо отличаются от данных получаемых на практике. Об этом свидетельствуют качественные и количественные баланса продуктов переработки, полученные при проведении полупромышленных испытаний разработанной технологической схемы (рис. 1). Данные испытаний сведены в таблицу 2.
Таблица 2
Баланс продуктов по промышленным испытаниям технологии селективной обработки металлургического шлака
Класс, мм Номер продуктов по схеме Выход, % Содержание, Fe, %
Крупногабаритный скрап
>400 2 1,86 -
Итого 1,86 68,36
Металлизированный концентрат
>300 8 0,5 85,63
70-300 28 2,66 69,36
70-20 29 1,38 65,32
Итого 4,54 69,92
Некондиционный продукт
100-20 14 1,63 30
20-0 10, 30 22,41 25
Итого 24,04 25,34
Щебень
300-70 21; 28а;31а 14,04 -
70-20 29а; 31а 34,71 -
20-0 30а; 31а 20,82 -
Итого 69,57 -
ИТОГО 100
Данная установка собрана на базе предприятия «Экоре-сурс Инжиниринг», Болгария, г. София. Технологический модуль собран сотрудниками ООО «Ресурс Инжиниринг». Технологический модуль состоит из четырех инерционно-самобалансных грохотов типа ГИСТ, шести барабанных магнитных металлоотделителей, двух ударно-роторных дробилок отражательного типа, галтовочного барабана и грохота с пневматической продувкой. Технологический модуль полностью автоматизирован. Все аппараты связаны между собой посредством ленточных конвейеров.
Разработанная технологическая схема переработки позволяет получить две группы товарных продукта. Первая группа это металлосодержащий концентрат. Вторая группа - классифицированный щебеночный материал. Однако основной целью переработки является получение концентрата для вторичного и третичного металлургического переплава. Оценка качества продуктов, полученных при лабораторных исследованиях и полупромышленных испытаниях приведены в таблице 3.
Рисунок. 1. Спроектированная технологическая схема селективной переработки металлургического шлака
Примечание: - - Основные потоки материала по технологиче-
М.Ф. - Магнитная фракция. ским операциям.
Н.М.Ф. - Не магнитная фракция. ......Резервные потоки передвижения материала по
Н.М.Др - Не магнитный дробленый материал. технологическим операциям.
Ин. М. - Инертный материал. — - Конечный продукт.
СМС - сухая магнитная сепарация.
Таблица 3
Сравнение лабораторных и практических результатов разработанной технологии
Продукт Лабораторные результаты Практические результаты
у, % PFe, % £ % у, % PFe, % £ %
Концентрат (М.Ф.)
+10 мм 5,35 89,32 34,35 6,4 69,46 38,95
+1 мм 4,96 82,32 29,35 - -
1-0 мм 6,23 65,35 29,27 - -
Итого 16,54 78,19 92,97 6,4 69,46 38,95
Некондиционный
продукт (Н.М.Ф.) 79,46 1,23 7,03 24,04 - -
Щебень - - - 69,57 - -
Итого 100 13,91 100 100
Примечание: у - выход продукта; в - содержание исследуемого компонента; 4 - извлечение полезного компонента.
Данная технология доказывает свою технологическую и экономическую эффективность, что подтверждается технико-экономическим обоснованием. По результатам 5-ти месячной работы модульной установки в полевых условиях
составлен и подписан комиссией акт полупромышленных испытаний и годового экономического эффекта. Диаграмма потоков чистой прибыли акционеров, изображенная на рис. 2.
Рисунок 2. Диаграмма потоков чистой прибыли акционеров от внедрения технологии селективной переработки металлургического шлака
Разработка технологии селективной переработки мелкого класса имеет своей целью создание комплексной технологии по селективной переработке шлакового сырья.
В данной технологии проведено внедрение совместной механической и аэродинамической классификации. Для этого использован грохот с вентиляционным зонтом. Суть
процесса заключается в вакуумном улавливании мелкой инертной пыли и направление ее в аспирационную систему ля аэроклассификации [5]. Продувочные сопла расположены под решеткой грохота. Схематически работа грохота изображена на рис.3.
Рис.3. Схема работы грохота с пневматической продувкой 1 - грохот; 2 - вытяжной зонт; 3 - спиральный пылеуловитель; 4 - циклон; 5 - дымосос; Ин.П. - инертная пыль.
В результате лабораторных исследований обнаружена включений. В процессе «галтовки» происходит оттирка проблема покрытия инертной пыли металлизированных шлаковых частиц с поверхности металла. В результате это-
го происходит электризация частиц инертной пыли. Пыль притягивается к поверхности металлических частиц. Следствием этого является ухудшение качественных показателей металлизированного концентрата. В большей мере это происходит в классе 0-20 мм. Это обусловлено тем, что кинетическая составляющая энергии этих частиц не достаточно велика для срыва этой пыли при традиционном грохочении.
Оценка эффективности внед
В процессе продувки так же обнаружено снижение влажности продукта, что является положительным фактором для дальнейших процессов обогащения. Это является очень актуальным, так как установка будет перерабатывать материал в полевых условиях. Эффективность данной смешанной технологии классификации оценивалась по содержанию железа в классе 0-20 мм и влажности продукта. Эти данные сведены в таблицу 4.
Таблица 4
ения пневматической продувки
Тип классификации Содержание Fe, % Влажность продукта 20-0 мм, %
Без продувки 58,65 12,36
С продувкой 69,56 9,65
Выводы
В результате проведения лабораторных и полупромышленных экспериментов эмпирически была проанализирована эффективность разработанной технологии по селективной переработке шлака. Результаты показали экономическую эффективность разработанных технологических решений. Дальнейшие исследования будут направлены на разработку технологии селективной переработки класса менее 20 мм.
Список литературы
1. Патент РФ RU2145361 С1С22В 7/4, Способ переработки отвальных шлаков / Разин А. Б., Карманов Р. Т., Привалов О. Е., Петлюх П. С., Есенжулов А. Б., Грабеклис А. А.; АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Транснациональная компания "КАЗХРОМ". № 2347622; заявлено 10.02.2000; опубл. 3.06.2002. Бюл.№8. - 8 с.
2. Пластовец, А.В., Корчевский А.Н., Гуменюк К.В. Комплексное использование и переработка отвального шлака / Вюп Донецького прничого шституту.- Всеукрашський
науково-техн. журнал прн. профiлю. Донецьк - 2014.- № 1-ч.1 - С.22-27.
3. Korchevskiy A., Pla^ovets A. Developing efficient concept of integral processing of secondary metallurgical slag raw material/ Тамбов: сборник трудов международной научно-практической конференции «Современные тенденции в образовании и науке» - 2014. - ч.12 - С. 8-9.
4. SHAKHPAZOV, E.H. and SVYAZHIN, A.G. Slag recycling in ferrous metallurgy, EOSC'97: 2nd European Oxygen Steelmaking Congress, Taranto, Italy, 13-15 Oct., 1997, pp.499-506.
5. Корчевский, А.Н., . Гуменюк К.В., Назимко Е.И. Исследование разделения отходов на концентрационном столе // Proceedings of the XII national Conference with international participation of the open and underwater mining of minerals. Bulgaria, 2013, p. 381-388.
функциональный контроль флэш-памяти nand
Костров Кирилл Александрович
Студент группы МП41-, НИУ «МИЭТ», г. Москва
АННОТАЦИЯ
В статье описан алгоритм проведения функционального контроля флэш-памяти архитектуры NAND. ABSTRACT
This paper describes the algorithm of the functional control NAND flash memory architecture. Ключевые слова: NAND, флэш-память, тест. Keywords: NAND, flash memory, te&.
Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности, большому объёму, скорости работы и низкому энергопотреблению, флэш-память широко используется в цифровых портативных устройствах и носителях информации. При разработке мобильных устройств, вычислительных модулей для задач хранения кодов загрузчика, ОС или других необходимых данных необходимо закладывать установку NAND-памяти на устройство. В статье описан механизм проверки NAND-памяти, применяемый на этапах прототипирования устройства и функционального контроля конечных изделий с установленной NAND-памятью.
Микросхемы флэш памяти состоят из элементарных ячеек, которые образуют массив памяти. По организации матрицы ячеек различают архитектуры NOR и NAND. В традиционной организации NOR транзисторы на одном проводе объединяются своими стоками параллельно, как бы образуя логический элемент ИЛИ-НЕ (NOR — Not OR). Эта организация обеспечивает высокое быстродействие произвольного считывания, что позволяет исполнять программы прямо из флэш-памяти (не копируя в ОЗУ) без потери производительности. В организации NAND несколько транзисторов разных ячеек соединяются последовательно,
