§ 2. Плазменно-дуговые установки для восстановления металлов

Существующие плазменные установки для восстановления металлов можно разделить на две основные группы: в первой группе восстановительные процессы проводят с жидкой ванной расплава, во второй - исходный и целе­вой продукты обрабатываются и получаются в плазменном газодисперсном потоке. Сырье в обоих случаях подается в высокотемпературную зону печи в виде твердых брикетированных или порошковых веществ, паров, расплава или раствора.

К первой группе установок относятся плазменные печи с керамической ванной, созданные для плавки металлов в черной металлургии. Они обладают достаточной универсальностью, и поэтому многие из них применяются для получения цветных металлов методами восстановления. Среди процессов вос­становительной плавки по традиционным схемам работы плазменных печей с керамическими тиглями следует отметить реализованные процессы восстано­вительной плавки металлов группы железа (никель, кобальт) с применением в качестве восстановителя водорода и конвертированного природного газа на печах емкостью 0,5 т (1,5 МВт), на промышленном варианте печи емкостью Зт (2,5 МВт) и на печи емкостью 12 т (Институт металлургии им. А.А. Байкова РАН и ПО «Центроэнергоцветмет»), описанные в гл. XIV, § 1.

Перспективным металлургическим процессом при восстановлении ме­таллов является плавка в шахтной печи, что обусловлено высокой производи­тельностью и наилучшим использованием вводимой топливной и электриче­ской энергии. Плазменный нагрев при шахтной плавке позволяет существенно сократить расход кокса и увеличить проплав шихты. Совмещение плазменного нагрева с подачей природного газа или продуктов его конверсии обеспечивает гибкое и оперативное управление процессом восстановления металлов в шахт­ной печи. Для восстановительной плавки в шахтной печи возможно примене­ние как струйного, так и плавильного плазмотронов.

На рис. 14.4 приведена схема шахтной плазменно-восстановительной печи со струйными плазмотронами, предназначенная для восстановления ме­таллов с энергосодержанием процесса до 20 кВт-ч/кг. В качестве газа-теплоно­сителя в плазмотронах можно использовать водород или природный газ.

Преимуществом применения плавильных плазмотронов при шахтной плавке является возможность совмещения в одной плазменно-восста­новительной печи восстановительного и рафинировочного процессов

(рис. 14.5)¹¹. Кроме того, пени этого типа отличаются существенно большим удельным вкладом энергии, что позволяет реализовать в них восстановитель­ные процессы с энергосодержанием процесса до 60 кВт-ч/кг, например, про­цессы углетермического восстановления тугоплавких и редких металлов с по­следующим их рафинированием.

/ - шахта; 2 - шихта; 3 - плазмо­троны; 4 - расплав; 5 — слиток; 6 - загрузочное устройство; 7-из­ложница

/ - шахта; 2 - шихта; 3 - плазмотро­ны; 4 - расплав; 5 - слиток; 6 - по­дина; 7 - кристаллизатор

Использование плазменной техники позволяет разделить процессы плав­ления полиметаллического сырья и выделения из расплава целевых продуктов. Это достигается в комплексных агрегатах, в которых плавление и восстанов­ление осуществляются в различных зонах по газовому пространству, но в об­щей ванне расплава. Процессы плавления ведутся при температурах 1300... 1400 °С, а восстановления - при температурах 1500.. .2000 °С¹². Этотспособ переработки рудных материалов реализуется в оборудовании, показан­ном на рис. 14.6.

Рис. 14.6. Циклонно-гшазменный агрегат для переработки свинцово-цин-кового полиметаллического сырья:

1 - плавильная камера печи; 2 — циклон; 3 и 10- газоходы; 4 и 9 - летки; 5 — ка­мера возгонки; 6 — тоннель; 7-конденсатор; 8 — плазмотроны

Циклонно-плазменный агрегат работает следующим образом¹³. Рудный концентрат вместе с флюсом вдувается струей технического кислорода или обогащенного кислородом воздуха через патрубки, расположенные тангенци­ально к стенкам циклона. Шцхта расплавляется за счет экзотермических реак­ций окисления сульфидов и тонкой пленкой стекает по стенкам циклона в пла­вильную камеру.

Отходящие газы отправляются на переработку через газоходы. Расплав, поступающий в ванну, разделяется на слои за счет различий в удельной массе. При переработке сырья, например, содержащего свинец и цинк, образовав­шийся металлический свинец скапливается на подине, над ним располагается штейн, а верхний слой образует шлак.

Камера возгонки металлов отделена от плавильного пространства пере­городкой, что позволяет в плазменной части агрегата поддерживать восстано­вительную атмосферу. Основная составляющая плазменного факела - метан, который диссоциирует с образованием элементарных углерода и водорода.

Температура плазменной струи достигает 4000...5000 °С и при контакте с поверхностью расплава обеспечивает среднемассовую температуру 1500...2000 °С. Непрерывное поступление в зону восстановления новых пор­ций расплава с более низкой температурой и активное протекание эндотерми­ческих реакций восстановления окислов и возгонки металлов способствуют быстрому снижению температуры плазменной струи и поддержанию квази­стационарного теплового режима. Восстановленный цинк возгоняется в виде паров, которые охлаждаются и конденсируются в конденсаторе, сжижаются и по мере накопления разливаются в чушки. Накопленные свинец, штейн и шлак выпускаются из печи через соответствующие летки.

Для повышения производительности агрегата циклонная плавильная ка­мера в агрегате, показанном на рис. 14.7, заменена электропечью с электрода­ми¹⁴. Плавильная камера соединена с камерой обеднения шлака и возгонки тоннельным желобом. В плавильной камере в отверстиях футеровки установ­лены электроды. Камера снабжена газоотводом, легочными отверстиями для

Рис. 14.7. Плазменный электротехнологический агрегат для перера­ботки полиметаллического сырья, содержащего цинк, свинец, медь:

/ - плавильная камера печи; 2 - камера обеднения шлака и возгонки; 3 - тон­нельный желоб; 4 - электроды; 5 - газоотвод; 6 - летка для выпуска штейна; 7 - летка для выпуска чернового металла; 8 - плазмотроны; 9 - уплотнение; 10 - летка для отвального шлака; 11 - камера конденсации; 12 - газоход; 13 — газоотводящий патрубок; 14 и 15 - катучие опоры

выпуска штейна и чернового металла. Плазмотроны герметизируются в футе­ровке камеры обеднения шлака и возгонки. Летка в этой камере служит для периодического выпуска отвального шлака.

Камера обеднения шлака и возгонки соединена с конденсатором газохо­дом. Пары цинка с выделяющимися в камере обеднения шлака и возгонки га­зами поступают по газоходу в конденсатор, где конденсируются в жидкий цинк, а газы через отводящий патрубок удаляются из конденсатора. Для ком­пенсации температурных расширений камера обеднения шлаков и конденса­тор установлены на катучие опоры.

Агрегат позволил решить следующую задачу: благодаря возможности работы плавильной камеры под разрежением и отсутствию в ней окислитель­но-восстановительной атмосферы не потребовалось уплотнять электроды в футеровке. Поэтому используются самоспекающиеся электроды с металличе­ским кожухом. Это позволило вводить в плавильную часть агрегата любую задаваемую мощность и, следовательно, снять ограничения по производитель­ности при расплавлении сырья.

Вмонтированные в футеровку камеры обеднения шлака и возгонки не­подвижные плазмотроны не представляет трудности уплотнить. Надежная герметизация обеспечила стабильную восстановительную атмосферу для воз­гонки цинка. Ограничения по мощности плазмотронов снимаются увеличени­ем их числа, а также регулированием давления газа и электрического режима их работы. Плазмотроны могут устанавливаться на своде, в стенах камеры обеднения шлака и возгонки; под прямым или острым углом к поверхности расплава, под углом по отношению друг к другу в горизонтальной и верти­кальной плоскостях.

Агрегат может использоваться для переработки сырья в виде руды, руд­ных концентратов, а также различных полупродуктов металлургического производства.

В ОАО «Сибэлектротерм» в сотрудничестве со специалистами Москов­ского энергетического института разработана универсальная плазменная элек­тропечь для переработки комплексных полиметаллических материалов для маломасщтабных процессов¹⁵. Схема электропечи приведена на рис. 14.8.

Плазменная электропечь работает следующим образом. Плазмотрон соз­дает в реакционном канале поток горячего газа-восстановителя (природный

Рис, 14.8. Плазменная электропечь для восстановления и рафинирования полиметаллических материалов:

I - плазмотрон; 2 - реакционный канал; 3 ~~ устройство для по-дачи шихты; 4 - переливной тигель; 5 - газораспределитель; 6- каналы газораспределителя; 7 - тигель; 8 - лётка для шла­ка; 9 - летка для металла; 10 - кондексационно-теплоизоля-ционные экраны; // - кольцевые тигли; 12 - сборные тигли; 13 ~ корпус электропечи; 14 - патрубок для удаления газов

газ, водород), в который из устройства для подачи шихты подается мелкодис­персное или жидкое сырье. За время пребывания сырья в реакционном канале при температуре близкой температуре интенсивного испарения основного продукта (но ниже этой температуры) происходит восстановление продукта и сопутствующих примесей и испарение части металлов. При производстве чер­нового одова при рабочих температурах 2000...2100 °С испаряются свинец, висмут, мышьяк, сурьма и другие низкокипящие металлы.

Струя плазмообразующего газа вместе с частичками восстановившегося продукта и парами испарившихся металлов поступает из реакционного канала в переливной тигель, где По мере накопленияе продукта происходит перелив его в основной тигель, из которого через летки сливаются шлак и металл. Да­лее плазмообразующий газ вместе с парами испарившихся металлов поступает через каналы газораспределителя в зону расположения конденсационно-тепло-изоляционных цилиндров (экранов). Смесь паров и газа проходит через лаби­ринт этих цилиндров, пары металлов при этом конденсируются в области бо­лее низких температур и стекают в кольцевые тигли и далее в сборные тигли. Оставшийся газ через специальный патрубок выходит за пределы электропечи.

Созданная электропечь позволяет обеспечить высокую производитель­ность восстановления исходного сырья, не требует тщательной подготовки сырьевых материалов, снижает потребность в производственных площадях и позволяет произвести очистку рабочего газа от паров примесей основного ме­талла, получать эти примеси в жидком виде для дальнейшего использования в качестве сопутствующего товарного продукта.

В Новосибирском техническом университете (НГТУ) совместно с ВНИИ титана (г. Запорожье, Украина) и Институтом теплофизики СО РАН разрабо­тан перспективный способ получения титанового порошка с применением плазменной техники¹⁶.

Технология получения титановых порошков предусматривает использо­вание в качестве исходного сырья рутила (содержание ТЮг в рутиле обычно составляет 95 %, остальное —примеси). Рутил восстанавливали твердым угле-родсодержащим восстановителем в руднотермических электропечах с получе­нием карбида титана (содержание Ti - 66 %, С - 31 %). Затем карбид титана спекался с пеком и подвергался электролитическому рафинированию в соле­вых хлоридно-фтористых расплавах при плотности тока 0,2...0,3 А/см²; после гидрометаллургической обработки катодного осадка получали титановый по­рошок.

Сложность традиционной аппаратурно-технологической схемы и боль­шое число переделов требовали использования стадии выщелачивания восста­новленного материала, необходимости разрежения при восстановлении оки­слов титана и обезвреживания образующихся стоков (отходов).

Плазменный способ получения титановых порошков позволил повысить температуру процесса восстановления окислов титана до 2500...3540 К, что привело к существенному увеличению степени восстановления при получении при атмосферном давлении раствора TiO-TiC-Ti, а не TiC, как в ранее приме­нявшейся технологии. Увеличение содержания титана в продуктах восстанов­ления позволило увеличить извлечение титана при электролизе. При этом ус­тановлено, что чем выше содержание титана в восстановленном продукте, тем при большей плотности тока можно вести электролиз в хлоридных расплавах. Проведение технологического процесса при атмосферном давлении исключи­ло потребность в вакуумном оборудовании и герметизации электропечей. Кроме этого, при температурах 2500...3540 К основная масса примесей (желе­зо, кремний и алюминий) возгоняются и осаждаются на холодильниках, откуда периодически удаляются. Так как основная масса примесей удаляется при вос­становлении, отпадает необходимость в выщелачивании материала перед электролизом и, следовательно, в обезвреживании образующихся при этом стоков.

Экспериментальная часть работ по созданию плазменной технологии осуществлялась следующим образом: молотый титанистый шлак смешивался с твердым углеродсодержащим восстановителем (сажей, антрацитом или нефте-коксом) и связывающим (каменноугольным пеком или сульфитноцеллюлоз-ным щелоком) в весовом соотношении 1,5 : 0,1...0,15 : 0,3...0,35. Из указанной смеси изготавливались окатыши (гранулы), которые сушились при 800 К (без доступа воздуха для удаления летучих соединений). Полученные окатыши за­гружались в плазменно-дуговую электропечь, нагревались до температур 2500...3540 К с проведением процессов расплавления и восстановления сырья до смеси оксикарбида (ТЮ, TiC) и металлического титана. При этом примеси (Fe, Са, Mn, Mg и др.) возгонялись, таким образом обеспечивалось рафиниро­вание расплава. После выдержки при рабочей температуре в течение 0,5... 1,0 ч расплав охлаждался без доступа воздуха, затем извлекался из печи, измельчал­ся и подвергался электролизу в солевом расплаве при плотности тока 0,2...0,3 А/см². Продуктом получался порошок титана. В табл. 14.1 приведены результаты двух циклов по восстановительным плавкам, а в табл. 14.2 - состав титансодержащих продуктов плазменного восстановления.

Эксперименты проводились на Новосибирском заводе химконцентратов в плазменной электропечи, имеющей три плазмотрона ЭДП-104 с суммарной мощностью 150 кВт.

Первый цикл осуществлялся при работе плазмотронов на аргоне (3x5 м³/ч) с нагревом расплава до 2500 К и выдержкой при этой температуре в течение 40 мин. Охлажденный расплав измельчался до крупности 5... 10 мм и подавался на электролиз в расплаве следующего состава: NaCl-KCl-TiCrj.

Таблица 14.2

Титансодержащая фаза продуктов восстановления

Технологический процесс	Содержание, % мае.
	TiC	TiO	Ti
Существующая технология: первый цикл экспериментов второй цикл экспериментов	97,0 32,1 32,1	Неопределен 43,5 40,1	0 24,5 27,8

Процесс проводился при температуре 1000... 1100 К. Катодный продукт извле­кался без нарушения герметичности электролизера, выщелачивался 1%-м рас­твором КС1, промывался водой и сушился в вакууме при температуре 350 К. Состав примесей в полученном порошке, % мае: Fe- 0,11; С - 0,06; Si- 0,001; N2 - 0,3; О2 - 0,2, Выход по току составил 0,42 г/(А-ч). Выделение летучих TiCb и О на аноде не наблюдалось.

Второй цикл экспериментов проводился на этой же электропечи, но в каждый плазмотрон подавался плазмообразующий газ следующего состава: водород 4,5 м³/ч и аргон 0,5 м³/ч. Рабочая температура расплава 3540 К. Элек­тролиз проводился при анодной плотности тока 0,3 А/см². Полученный на ка­тоде титановый порошок содержал, % мае: Fe - 0,09; С - 0,07; Si - 0,04; N2 -0,04; О2 - 0,25. Выход по току составил 0,39 г/(А-ч). Выделение летучих TiCh и О на аноде не наблюдалось.

Результаты проведенных экспериментов показали, что плазменно-дуговой нагрев позволяет получить в восстановленном материале до 27,8 % металлического титана в смеси TiO и TiC, очистить расплав от примесей, отка­заться от гидрометаллургической обработки восстановленного материала и, следовательно, от утилизации кислых растворов. Кроме этого, технология получения порошков титана не требует использования при электролизе доро­гих и дефицитных фтористых солей, существенно упрощает экологический блок используемого оборудования.

Во второй группе плазменных установок, в которой исходный и целевой продукты обрабатываются в плазменном газодинамическом потоке, наиболее освоены на сегодняшний день процессы получения высокодисперсных порош­ков металлов и их соединений: карбидов, нитридов, карбонидов, боридов, си­лицидов при струйно-плазменном восстановлении оксидного или галоидного сырья. В опытно-промышленном или промышленном масштабах доступно по­лучение нано- и ультрадисперсных (0,005. .0,1 мкм) порошков W, Мо, Та, Nb, карбидов Та, Nb, Ti, Si, В, W, V, Zr, Hf, нитридов Ti, Si, Nb, Та, В, V, карбо-нитридов и других соединений этих элементов при взаимодействии с плазмен­ными струями водорода, природного газа, аммиака, азота.

Аппаратурное оформление различных струйно-плазменных процессов получения порошковых материалов предполагает использование одного или нескольких плазмогенераторов (дуговых либо высокочастотных), монтируе­мых в нижней или верхней части вертикального цилиндрического реактора с металлическими водоохлаждаемыми стенками, футерованными иногда тепло­изолирующими высокотемпературными экранами. Дисперсное сырье вводится из дозатора транспортирующим газом через один или несколько каналов на начальном участке высокотемпературного газового потока. Легколетучие ве­щества можно подавать в реактор через испаритель-дозатор или распылять их через форсунку непосредственно в высокотемпературной зоне реактора (на­пример, в случае тетрахлоридов титана и кремния). Все реакционные процес­сы (нагрев, плавление, испарение, химические превращения) протекают в объ­еме плазменного потока при движении материала вдоль реактора до выхода в зону, где осуществляются охлаждение гетерофазного потока до требуемого уровня температуры и выделение целевого продукта. Образующийся ультра­дисперсный продукт выносится с отходящими газами и улавливается на тка­невых фильтрах, откуда поступает в сборник, а частично оседает на стенках реактора и в газоходе, которые требуют периодической чистки.

Для повышения эффективности смешения перерабатываемого сырья с плазменным потоком, увеличения тепло- и массообмена реагентов и мощности установок применяются многоструйные реакторы (см. 2.5.1, гл. VI). На рис. 14.9 и 14.10 показаны плазмохимическис реакторы с трехструнными каме­рами смешения, в которых три плазмогенератора смонтированы в одной плос­кости с углом между их осями 120° (см. также рис. 6.63) и различным вводом

Рис. 14.9. Схема многоструй- Рис. 14.10. Схема много-

ного реактора с противото- струйного реактора со спут-

ком дисперсного сырья: ной подачей сырья:

1 - ввод сырья; 2 - эвакуация 1 - ввод сырья; 2 - эвакуация

отходящих газов; 3 - реактор; отходящих газов; 3 - осади-

4 - плазмогенератор; 5 - осади- тельная камера; 4 - реактор;

тельная камера J - плазмотрон

сырья в реакционную зону. Поскольку общий тепловой КПД реакторов при переработке твердофазного дисперсного сырья составляет 10... 15%, то при­нимаются различные технические решения для увеличения их КПД. Напри­мер, этому способствует применение термостойких фильтров из металлоткани, размещаемых непосредственно в реакторе (рис. 14.11), на этих фильтрах про­исходит твердофазное довосстановленйе оксидных частиц.

Повышенная дисперсность полученных порошков требует особой осто­рожности при извлечении их из установки без нарушения технологического процесса. Чтобы исключить окисление целевого продукта в атмосфере возду­ха и обеспечить требования техники безопасности, порошковые материалы извлекаются, как правило, периодически через шлюзовую камеру или непре­рывно шнеком, который одновременно служит затвором для предотвращения попадания воздуха внутрь установки. Кроме того, для высокоактивных по­рошков извлечению на воздух должна предшествовать операция по их пас­сивации.

1 - плазмогенератор; 2 - ввод сырья; 3 - эва­куация отходящих газов; 4 - корпус реактора; 5 - рукавные фильтры; 6 - сборник продукта

Наиболее рационально по струйно-плазменной схеме перерабатывать те вещества, которые не требуют сверхвысоких температур и значительных за­трат энергии на испарение и при восстановлении дают металлы с низкими равновесными упругостями паров (Ю.В. Цветков, С.А. Панфилов). К таким веществам относятся окислы вольфрама, молибдена, рения, паравольфрамат и парамолибдат аммония, галоидные соединения тугоплавких металлов, которые эффективно восстанавливаются в водородной плазменной струе.

Экспериментальные исследования процесса восстановления кислородно­го соединения вольфрама WO3 были проведены на электродуговой плазмен­ной установке мощностью 10. ..12 кВт с прямоточным цилиндрическим реак­тором. Для получения порошков вольфрама использовалась химически чистая трехокись WO3, плазмообразующий газ - смесь аргона с водородом, транспор­тирующий газ - водород. Полученные результаты исследований (время пре­бывания частиц в канале, температура начала конденсации паров, удельная поверхность и другие параметры) легли в основу создания опытно-промышленной установки мощностью 120... 150 кВт (рис. 14.12). Плазмогене-ратором является электродуговой плазмотрон со ступенчатым выходным элек­тродом типа ЭДП-109/200 (см. рис. 6.6).

Рис. 14.12. Схема плазменно-дуговой установки мощностью 120 кВт для водородного восстановления WO3:

1 - источник питания; 2 - плазмогенератор; 3 - реактор; 4 - осадитедь-ная камера; 5 - фильтры; 6 - приемный бункер; 7 - дозатор сырья; 8 - система газоснабжения; 9 - система водоснабжения

Порошок трехокиси вольфрама подавали под срез анодного сопла диа­метром 30 мм спутно плазменной струе. Расход водорода составлял 0,5...0,7,г/с, транспортирующего - 0,1 г/с, расход WO3 изменялся в пределах 1,3...7,0 г/с (размер частиц находился в пределах 2...60 мкм). Продукт накап­ливали в бункере под реакционной частью и на выносных фильтрах из метал-лоткани, на которых проводили и отжиг порошка перед извлечением его из установки.

При отработке режимных параметров на опытно-промышленной уста­новке установлена связь между удельной поверхностью порошка на фильтрах и среднемассовой температурой водорода на выходе из плазмотрона

(рис. 14.13), а также между выходом продукта на фильтры и расходом сырья g_n (рис. 14.14). Содержание кислорода в порошках, собранных на фильтрах, мало зависело от условий процесса и составляло 0,6...2 %, в бункере под реактором

Р, кВт: /, 4 - 93; 2, 5 - 83; 3, 6 - 70

продукт имел удельную поверхность 2...5 м /г и содержал после выгрузки от 1 до 8 % кислорода (рис. 14.15). Значительное повышение выхода продукта на фильтры отмечено при температурах струи 3300...3400 К и выше и зависит от оптимального выбора угла и зоны ввода сырья в струю. При правильном вы­боре параметров ввода время пребывания частиц на участке струи с темпера­турами 2500...3300 К составляет около 0,005 си вполне достаточно для прора­ботки трехокиси вольфрама крупностью до 50 мкм.

Как показала эксплуатация установки, получение в плазменной водород­ной струе ультрадисперсного порошка вольфрама с размером частиц до 0,1 мкм и содержанием кислорода до 0,5 % возможно при совмещении процес­сов восстановления WO3 и отжига порошка в среде чистого водорода при 700...800 °С перед извлечением порошка из установки. Альтернативным ва­риантом, во избежание усложнения технологии и аппаратурного оформления процесса, может быть организация плазменного процесса восстановления

с получением содержания кислорода в продукте на уровне 2...3 % и после­дующим кратковременным отжигом порошка в атмосфере сухого водорода при температурах выше 700 °С в обычных печах сопротивления.

Прямые энергозатраты на получение вольфрамовых порошков с содер­жанием кислорода до 3 % и удельной поверхностью 4...8 м²/г плазменным восстановлением WO3 по оценке составляют 6.. .8 кВт ■ ч/кг.

Высокодисперсные порошки вольфрама в основном идут на получение карбида, который используется в производстве твердых сплавов. Поэтому пер­спективно восстановление кислородных соединений вольфрама сырым при­родным газом или продуктами его конверсии. По экспериментальным данным восстановление WO3 конвертированным природным газом позволяет получать непирофорный металлический порошок с удельной поверхностью 1,5... 10 м²/г и содержанием до 1 % кислорода и до 0,3 % углерода.

Технологический процесс плазменно-водородного восстановления окси­дов вольфрама создан и реализован Институтом металлургии им. А.А. Байкова совместно с ПО «Центроэнергоцветмет», ВНИИЭТО, Чирчикским филиалом ВНИИ твердых сплавов и Узбекским комбинатом тугоплавких и жаростойких материалов. Как показали оценки, на стадии получения порошка вольфрама технология обеспечивает снижение удельных энергозатрат в 2,6 раза, расходов водорода в 5,3 раза, электроэнергии в 1,5 раза при резком повышении произ­водительности по сравнению с традиционной технологией. Разработка и реа­лизация рассмотренного электроплазменного процесса убедительно демонст­рируют энерго- и ресурсосбережение при оптимальном сочетании плазменной техники и металлургического процесса.

Несмотря на то что применение низкотемпературной плазмы в восстано­вительных металлургических процессах началось в малотоннажных производ­ствах цветных и редких металлов, во многих странах наибольшее внимание ей уделяется в настоящее время именно в черной металлургии. Накопленный опыт позволяет уверенно прогнозировать ряд преимуществ плазменного на­грева по сравнению с традиционными технологиями. Основные преимущест­ва - это существенное снижение расхода кокса, возможность переработки из­мельченного сырья, снижение количества вредных отходящих газов, повышение извлечения металлов в производстве ферросплавов.

Рассмотрим некоторые современные электротехнологии плазменной пе­реработки отходов металлургического производства на основе восстанови­тельных процессов получения целевых продуктов. Эти технологии изложены группой отечественных и зарубежных авторов из Международного союза электротермистов (International Union for Electroheat - UIE) в буклете «Plasma Technology for a better Environment)), изданном в Париже¹⁷.

Общая цель различных плазменных технологий, рассмотренных в дан­ном параграфе, направлена на сохранение окружающей среды человека в со­ответствии с международными стандартами ПДК. Сюда относятся процессы обработки и повторного использования (утилизации) пыли и побочных про­дуктов от

сталеплавильного производства в виде ферросплавов. Сталепла­вильная промышленность вырабатывает значительное количество пыли, со­держащей в виде окислов такие металлы, как железо, цинк, свинец, хром, никель и молибден.

Металлургическая пыль образуется в печах различного типа: в доменных, кислородно-конверторных, электродуговых. Общее количество пыли представ­ляет существенную потерю тяжелых металлов и дефицитных составляющих сплавов. На сталеплавильном заводе пыль, образовавшаяся в процессе испаре­ния с жидкого металла, составляет в среднем около 15 кг на 1 т жидкой стали.

Химический состав пыли зависит от типа производимой стали. Так, пыль углеродистой стали богата цинком и свинцом благодаря использованию оцин­кованного и другого цинксо держащего скрапа в загрузке, тогда как соедине­ния таких элементов, как хром, никель, молибден, преобладают в пыли от не­ржавеющей стали в печах для специализированных сплавов (рис, 14.16 и 14.17).

С учетом сложного химического состава, структуры и малых размеров частиц (2...20 мкм) пыль трудно и дорого перерабатывать традиционными гидрометаллургическим и пирометаллургическим способами. Однако не­сколько разработок показали, что плазменная технология может эффективно применяться для обработки мелкой окисной пыли. ; у-,

Рис. 14.16. Типичный состав металлургической пыли от дуговой электропечи при выплавке углеродистых сталей

- Процесс «Плазмадуст» (Plasmadust) разработан на фирме SKF Plasma Technologies АВ (Швеция) для решения проблемы загрязнения окружающей среды.

Металлургическая пьшь с каменноугольной пылью, песком и другими компонентами из повторно используемых отходов пневматически подается в нижнюю часть печи, где установлены электродуговые плазмотроны для обес­печения необходимой тепловой энергией. Железо из пыли получают в виде жидкого металла, который отливают в чушки. Цинк, свинец и кадмий выходят из печи в виде паров металлов в отходящих газах и собираются в конденсато­ре. Металлический цинк отливают в слитки.

Полученные твердые отходы содержат в себе безопасный шлак, который может использоваться как строительный наполнитель. Захоронению подлежат отходы фтористого кальция и незначительное количество ртутных соедине­ний. Установка содержит необходимое оборудование для очистки отходящего газа при соблюдении требуемого ПДК.

Технологическая схема процесса представлена на рис. 14.18.

Основные узлы установки предназначены для подготовки сырья, транс­портировки и ввода его в печь, переработки плавлением, конденсации цинка и свинца, охлаждения и очистки газа, водоочистки. Плавильная шахта представ­ляет собой 12-метровый водоохлаждаемый кожух с огнеупорной футеровкой. Внутренний диаметр печи составляет 2 м, шахта полностью загружается кус­ковым коксом.

Энергия для нагрева реагентов и протекания эндотермических реакций поступает от трех плазмотронов мощностью по 6 МВт, установленных сим­метрично вокруг нижней части шахтной печи. Плазменные струи с удельной энергией 4...5 кВт-ч/м³ поступают в печь через водоохлаждаемые медные фурмы. Сырье также вводится через фурмы и перемешивается с плазменными потоками.

Восстановление металлов начинается в канале вблизи фурмы и доводит­ся до конца вдоль примыкающего объема кокса с образованием шлака. Около 50.. .70 % восстановления происходит за счет коксовой пыли, обеспечивающей термический баланс реакции. Верхняя часть коксовой загрузки шахты выпол­няет функцию фильтра для выходящего из печи газа. Испаренный металл вы­ходит из печи вместе с отходящими газами с температурой 1050... 1200 °С в зависимости от режима работы печи. Затем газ проходит через циклон для удаления крупных частиц и после конденсатора цинка поступает в трехсту­пенчатый скруббер Вентури с температурой около 500 °С. Содержание твер­дых частиц в очищенном газе составляет менее 5 мг на 1 м³. Часть газа воз­вращается в плазменную струю для производственного процесса, а оставшаяся часть поступает в бойлер для производства горячей воды для городской тепло­вой сети.

Конденсатор цинка и свинца основан на принципе охлаждения и погло­щения цинка из газообразной стадии в капельки свинца в процессе распыле­ния. Цинксодержащий свинец с конденсатора охлаждается в потоке и выдер­живается, чтобы разделить цинк и свинец. Затем свинец откачивается обратно в конденсатор, а цинк отливается в слитки или чушки.

Отработанная вода из скруббера проходит через песочный фильтр, охла­ждается до 40 °С в градирне и вновь возвращается в систему очистки газа. Не­значительные количества калия, натрия, хлора и фтора выходят с газом и со­держатся в воде скруббера. Цианид, образовавшийся в системе водоочистки, удаляется за счет подкисления и аэрации. После обработки воды гипохлори-дом содержание цианида уменьшается и становится менее 0,5 части на 1 млн частей воды.

Первая заводская установка на процессе «Плазмадуст» была введена в эксплуатацию в 1984 году для переработки около 66 ООО т пыли в год. Она ра­ботает непрерывно, используя поочередно пыль с производства углеродистых сталей и пыль с производства нержавеющей стали. В табл. 14.3 приведены со­ставляющие пыли от производства углеродистой и нержавеющей сталей.

¹ Таблица 14.3

Состав пыли с производства стали, % мае.

Пыль с производства углеродистой стали	Пыль с производства нержавеющей стали
ZnO 25...30 PbO 2...6 Fe203 25...30	Сг203 П...15 NiO 4...6 Fe203 20...50 Мо02 0,5... 1,5

В пыли от производства легированных сталей в основном содержатся хром, никель и молибден. Хотя в этой пыли и есть немного цинка и свинца, их выделение не оправдано экономически, поэтому отходящие из печи газы ухо­дят из циклона прямо на скруббер Вентури. Легкоплавкие металлы собирают­ся в скруббере и перерабатываются во время работы установки на цинксодер-жащей пыли.

Баланс представленных материалов и энергозатраты на работу с пылью от производства легированных сталей приведены в табл. 14.4.

В случае переработки пыли с производства углеродистых сталей в шлаке содержатся цинк, свинец и незначительное количество частиц из шахтной пе­чи: известь, кварц, коксовая мелочь и железо. ЭтОт шлак счищается с металли­ческих поверхностей и возвращается в оборот на подготовку сырья после от­деления капелек свинца. Пыль с циклона и шлак из скруббера также повторно перерабатывают.

Состав цинка, жидкого металла и произведенного шлака дан в табл. 14.5 для обоих типов загрузки.

Экономически самый важный продукт - это Цинк (18...23 % мае). Содер­жание свинца в пыли, полученной на плазменной установке, составляет 2...3,5 %, что обусловлено тем, что весь свинец испаряется и выходит из печи с уходящими газами и затем собирается в конденсаторе.

Таким образом, работа установки показывает, что пыль с дуговой элек­тропечи может быть эффективно переработана на коммерческом уровне с ути­лизацией основных металлов без нанесения вреда окружающей среде. Как ут­верждают разработчики, для установки производительностью 70000 т в год требуются инвестиции 30.. .40 млн долларов США.

Компания «Tetronics Research and Development, Ltd» (TRD) разработала плазменный процесс для переработки пыли с дуговых электропечей и утили­зации некоторых ценных металлов, а также для превращения отходов произ­водства в нетоксичные образования, безвредные для окружающей среды. Про­цесс эффективен в относительно малом масштабе, объем - несколько тысяч тонн в год. Таким образом, отходы в виде пыли на отдельных сталеплавиль­ных заводах могут перерабатываться на месте с коммерческой выгодой при минимальных транспортных и управленческих издержках.

Процесс основан на карботермическом восстановлении окисных пылей с дуговых электропечей и осуществляется селективно или в режиме общего вос­становления, в том числе восстанавливаются оксиды железа. Если необходи­мо, то остающиеся невосстановленные оксиды расплавляются вместе с посту­пающими в печь добавками для образования остеклованного шлака, который может быть захоронен без риска значительного выщелачивания токсичных элементов.

Принципиальная схема процесса представлена на рис. 14.19.

Цилиндрический кожух печи из малоуглеродистой стали футерован хро-момагнезитовым кирпичом. Чтобы не допустить проникновения воздуха в печь, свод печи герметизируется. Он имеет водяное охлаждение и футерован огнеупором из глинозема.

Печь разогревается плазмотроном прямого действия, установленным в своде в уплотнении, что позволяет прецессировать плазмотрон для того, чтобы распределять тепло по большей зоне расплавленной поверхности металла и для перемешивания расплава. Для предотвращения возможного попадания во­ды из системы охлаждения плазмотрона в расплав разработчики перешли на использование полого графитового электрода - катода вместо плавильного плазмотрона. При этой замене плазмообразующим газом стал азот вместо ар­гона, появилась возможность увеличения тока дуги, а короткая сильноточная дуга поддерживает перемешивание расплавленного металла и вполне удовле­творительно обеспечивает подвод тепла в расплав.

В технологическом процессе пыль со сталеплавильных заводов вводится через течки в своде вместе с угольным или коксовым восстановителем в рас­плавленный металл, где примесь быстро растворяется. Для поддержания тем­пературы расплава около 1500 °С регулируется мощность дугового разряда и выбираются добавки для получения шлака (соотношение CaO : S1O2 = 1,0... 1,2 при общем восстановлении), чтобы обеспечить высокий коэффициент актив­ности для оксида цинка. Оксиды цинка, свинца и кадмия восстанавливаются в печи и испаряются как пары металла и выходят из печи с уходящими газа­ми. Впоследствии металлы собираются в разбрызгивающем конденсаторе цинка.

Шлак и некоторое количество жидкого металла (в основном железа) пе­риодически выпускают из печи через летку. Отходящие газы из конденсатора сжигаются в камере сгорания, а перед удалением пыли с рукавного фильтра в газ подмешивается воздух для охлаждения потока уходящего газа.

Типичные составы произведенного шлака, железа, окалины, цинка и пы­ли с рукавного фильтра в условиях общего восстановления приведены в табл. 14.6 и 14.7,

Как видно из табл. 14.7, металлическое железо содержит медь, серу, фосфор, но пригодно для использования в качестве сырья для электродуговых печей в составе других загружаемых материалов. Шлак удовлетворяет прово­димому в США тесту на выщелачивание методом выделения токсичных ве­ществ и может быть отправлен на захоронение. Цинк восстанавливается как высокоценный металл, содержание свинца и железа может быть уменьшено при очистке цинка.

Таблица 14.7

Типичный состав, %, мае., железа в печи и конденсированного сырого цинка (до очистки), образующихся при переработке пыли с дуговых электропечей

Продукт	Fe	С	Си	Si	Мп	Р	Zn	Pb
Железо из печи	95,6	1,3...1,5	1,45	0,02	0,50	0,15...0,24	:
Сырой цинк	0,28	-	<0,2	-	-	-	96,4	3,3

Пыль с рукавного фильтра и окалина с конденсатора, которые составля­ют 1...2 % от всего сырья, богаты цинком и также могут быть переданы для непосредственной переработки в печи для выплавки цинка или возвращены в печь (см. рис. 14.19) для дальнейшей переработки.

При оптимальной конденсации цинк восстанавливается более чем на 85 % без учета рециркуляции пыли с рукавного фильтра. Однако при сущест­вующих мировых ценах на цинк процесс Tetronics на основе одного восста­новления цинка с экономической точки зрения нецелесообразен. Реализация этого процесса оправдывается только экологическими соображениями для со­ответствия законодательству по защите окружающей среды.

Цех выплавки и непрерывной разливки компании «British Steel Stainless» (BSS) в Шеффилде (Великобритания) производит нержавеющую листовую сталь, используя 120-тонную дуговую электропечь и кислородно-аргоновые обезуглероживающие установки. Этот цех выплавляет около 335 тыс. т нержа­веющей стали и получает около 6500 т в год металлургической пыли, которая улавливается в тканевых (рукавных) фильтрах. Из нескольких предложенных технологий компания выбрала плазменный процесс TRD. Этот процесс на­правлен на решение двух задач:

1) выделение ценных легирующих элементов (хром, никель и молибден);

2) переработка отходов производства до безопасного состояния и хране- ния на открытой свалке, когда исключаются выщелачивание токсичных ве- ществ (свинец, кадмий, шестивалентный хром) и попадание их в грунтовые воды.

После проведения ряда экспериментов и получения положительных ре­зультатов компанией BSS было положено начало проекту SMACC. Разработка проекта началась в 1987 году и первая плавка была осуществлена в июле 1989 года. Процесс основан на общем карботермическом восстановлении ок­сидной пыли с электродуговой печи и по сути аналогичен технологии Tetronics Для переработки пыли со сталеплавильных заводов.

В печи используются магнезитохромовые огнеупоры для боковых стен, магнезитовая обмазка или плотный шамот в подине. В качестве подового электрода-анода используются пластины из нержавеющей стали размером 100x100 мм². Другие параметры этой установки приведены в табл. 14.8.

Во время эксплуатации в печь загружается перерабатываемая пыль, ан­трацитовый восстановитель или кварцевый песок (79,5; 18,5; 2 % соответст­венно, по массе) до 1,7 т/ч. Из-за необходимости регулирования времени обра­зования печного шлака также существует оборудование для подготовки и подачи извести и кварца. Для обеспечения низкой растворимости Сг₂0з в шла­ке и минимизации выделения из установки кислого газа регулируется моляр­ное соотношение CaO: Si02.

Нелетучие металлы восстанавливают и получают в виде ферросплавов, металл из печи выпускают периодически, чтобы отливать примерно 5-тонные

чушки, которые возвращаются на основной процесс в электродуговуто печь. Также выпускается около 2 т шлака, который направляется в отвалы.

Концентрация цинка в пыли с печей завода по выплавке нержавеющих сталей ниже, чем в пыли с завода по производству нелегированных сталей, по­этому конденсатор цинка здесь не нужен. Следовательно, отходящие газы из печи сжигаются в камерах сгорания и некоторое количество металла перехо­дит обратно в оксиды.

Уходящие газы из камер сгорания охлаждаются потоком воздуха и перед выходом в атмосферу очищаются от пыли в тканевых фильтрах. Пыль с ру­кавного фильтра богата цинком и свинцом и может быть продана цинкопроиз-водителям. В табл. 14.9 приведены технические характеристики установки SMACC, полученные в течение первого года эксплуатации.

В первый период работы печь была оборудована плазмотроном прямого действия, но короткий срок его службы, обусловленный коррозией в результа­те конденсации паров металла и разбрызгивания шлака, привел к замене плаз­мотрона на графитовый электрод, как и во многих современных технологиях.

Суммарное потребление энергии на переработку 1 т пыли составляет 1600...2000 кВтч в зависимости от скорости подачи обрабатываемого мате­риала. Капитальные затраты составляют около 35 фунтов стерлингов (цены 1985 года) на 1 т отходящего газа. Всего на установку SMACC капитальные затраты составили примерно 2,2 млн фунтов стерлингов.

Кроме работающей установки в Шеффилде, построен завод в Тернии (Италия) производительностью 20 тыс. т в год, мощностью 7 МВт для перера­ботки пылевых отходов с производства нержавеющей стали.

Процесс, предложенный компанией Mintek and Pyromet для обработки пыли с дуговых электропечей, основан на той же технологии, которая успешно реализована в промышленном масштабе на плазменно-дуговой печи для рас­плава кускового материала мощностью 10...30 МВт - эта печь эксплуатирует­ся в Южной Африке.

Особенность технологии - в использовании полого угольного электрода в печи постоянного тока с подачей мелкого обрабатываемого материала в дугу непосредственно через полость электрода. Плазменная струя, которая генери­руется под концом электрода, непрерывно втягивает газы в плазменно-дуговую зону. Взвешенная пыль в непосредственной близости от зоны привяз­ки дуги к электроду также втягивается обратно в эту зону, что приводит к значительному сокращению пыли, вовлекаемой в уходящие из печи газы.

Схема плазменной электропечи показана на рис. 14,20.

Такое конструктивное решение привело к исключению аргона для пла­вильного плазмотрона, отсутствует опасность попадания воды в расплав. Из­вестно, что в дуговом разряде около 80 % энергии рассеивается на аноде. Ис­пользование дуги постоянного тока привело к снижению расхода графитового электрода-катода примерно на 60 % относительно традиционной трехфазной дуговой электропечи.

Подача обрабатываемого материала в плазменно-дуговую зону увеличи­вает термическую инерционность печи, стабилизирующую процесс в широком диапазоне загружаемого материала и уровня мощности. Нет необходимости в гранулировании и брикетировании исходного сырья, потому что в плазменную печь можно непосредственно загружать пылевидный материал.

Под электродом существует эффективный перенос тепловой энергии не­посредственно в электропроводящую ванну расплавленного металла, и ток проходит по всей глубине жидкой ванны, добавляя джоулев нагрев к энергии плазменной дуги.

Регулирование химического состава ванны, например, при селективном вос­становлении, становится доступным при соответствующем подборе подаваемых

компонентов. Это позволяет в случае переплавки пыли со сталеплавильного производства отбирать только нейтральный шлак или селективно выделять металлы из шлака, исходя из конкретной экономической ситуации.

Очистка и переплавка металлургической мелочи были среди первых ис­следований технологических процессов на печи мощностью в 3 МВт, что при­вело к созданию промышленных плазменных агрегатов мощностью 16 МВт, а позднее - до 40 МВт. Эксперименты показали, что феррохромовая мелочь может не только легко переплавляться, но и достаточно эффективно очищать­ся от примесей (например, содержание кремния снижается с 3 до 0,11 %, а уг­лерода - с 6,6 до 4 %). Успешно реализуются и технологии переплава ферро-марганцевой и кремниевой мелочи с получением материалов Лучшего качества.

Разработана плазменная технология Davy МсКее для переработки пыли с производства углеродистых и нержавеющих сталей с целью утилизации фер­росплавов, металлических цинка и свинца и обеззараживания шлака.

В 1989 году в г. Стоктон-он-Тис (Австралия) смонтирована плазменная печь мощностью 1 МВт для переработки металлургической пыли. Принцип эксплуатации печи изображен на рис. 14.21. Дуговой разряд зажигается между катодом плавильного плазмотрона и ванной расплава на подине печи. Дуга стабилизируется аргоном, анодная связь осуществляется через подовый элек­трод. Самая важная особенность конструкции печи - водоохлаждаемый рукав (стабилизирующее сопло), который окружает дуговой столб на значитель­ную длину. Загружаемый материал вводится транспортирующим газом танге-циально в этот рукав через несколько каналов сверху плазмотрона. Такая кон­струкция обеспечивает полный и сплошной охват внутренней стенки рукава свежими порциями вводимого материала.

Под действием тепловых потоков загружаемый материал в рукаве расплавляется и образует стекающую пленку. Из выходного отверстия рукава слой расплавленных реагентов стекает в ванну жидкого металла, где завер­шается процесс плавки. Таким образом, перерабатываемый материал вводится в зону вокруг анодного пятна на поверхность металла - тем самым удается из­бежать частичного перегрева металла.

Преимущество этой системы заключается в том, что плазмотрон может работать с очень длинной дугой (обычно 800 мм или больше) и соответствен­но - с высоким напряжением. Поэтому становится возможным разработать печь с высокой номинальной мощностью при достаточно низком номинальном токе и тем самым увеличить срок службы электрода. Кроме того, плазмотрон как наиболее уязвимый узел эксплуатируется вдалеке от поверхности расплав­ленного металла и вследствие этого брызги шлака не являются причиной его износа.

Другое преимущество заключается в высоком коэффициенте использо­вания электрической мощности, вводимой в дугу. Теплопередача к стенкам и к своду печи минимизируется вследствие того, что дуга стабилизируется закру­ченным потоком газа внутри рукава и незначительно колеблется турбулент­ными газовыми потоками в зоне поверхности расплава. Наблюдается также очень незначительный унос загружаемой пыли из-за способа введения перера­батываемого материала.

Полный процесс переработки пыли поясняется технологической схемой (рис. 14.22).

Дугу зажигают при опущенном к поду лечи плазмотроне, затем его пе­ремещают назад в рукав, чтобы растянуть дугу до рабочей длины. Градиент потенциала столба дуги - около 200 В/м в чистом аргоне, но во время работы может возрасти до 1000 В/м, хотя обычно он составляет 500...700 В/м. Значит, при мощности 1 МВт процесс протекает при токе 2 кА и напряжении около 500 В.

В процессе работы пыль со сталеплавильного цеха, угольный или коксо­вый восстановитель и шлакообразующие материалы пневматически вводятся в реакционную зону путем вдува в рукав. В качестве транспортирующего газа обычно используется азот.

Оксиды металлов, содержащихся в пыли (обычно 50...60 % по массе) и шлакообразующие оксиды восстанавливаются при температуре около 1600 °С, а нелетучие металлы образуют ферросплав, который периодически выпускает­ся из печи через летку.

Цинк, свинец и другие летучие металлы в виде паров выходят из печи с отходящими газами. При пыли с низким содержанием цинка (обычно это пыль из цехов по выплавке нержавеющих сталей с содержанием ZnO 1... 10 %) вы­ходящие газы сжигают в камере сгорания, охлаждают до рукавных фильтров перед выбросом в атмосферу. Для пыли со сталеплавильных заводов с содер­жанием ZnO 15...25 % пары металлов сначала конденсируют в цинкоразбрыз-гивающем конденсаторе до того как отходящие газы поступят в камеру сго­рания.

Характерные нормы потребления для процесса Hi-Plas Davy МсКее при­ведены в табл. 14.10. Фактические нормы могут изменяться в соответствии с определенным составом пыли.

Основные компоненты пыли с производства нелегированных сталей, %: 37,5 - РегОз, 2,6 - MnO, 23,9 - ZnO и 4 - РЬО, и компоненты пыли с производ­ства нержавеющих сталей, %: 40 - РегОз, 15 - СГ2О3, 7 - MnO, 3,5 - NiO, l,2-Mo0₃H7,5-ZnO.

Металл в зоне пода печи содержит в себе ценные легирующие элементы, которые восстановливаются с получением ферросплава, который можно непо­средственно возвратить на технологические линии производства стали. Цинк восстанавливают также как высокоценный металлический продукт. Твердый оставшийся шлак достаточно устойчив к выщелачиванию токсичных веществ, поэтому его можно захоронить на открытой свалке.

Плазменная технология Hi-Plas Davy МсКее для переработки пыли со сталеплавильного производства была успешно продемонстрирована в ком­мерческом масштабе при 1 МВт номинальной мощности электропечи. В ко­рейской компании Pohang Iron and Steel также смонтирована аналогичная ус­тановка мощностью 1 МВт. В Австралии в промышленном масштабе работает установка мощностью 5 МВт для переработки рудной и металлической мело­чи. Следовательно, доказана жизнеспособность этой плазменной технологии.

На фирме Kawasaki Steel разработан плавильно-восстановительный про­цесс хромовой руды, чтобы производить нержавеющую сталь без использова­ния феррохрома.

Технологические испытания проведены на дуговой плазменной электро­печи постоянного тока мощностью 1,5 МВт. Пыль подается в печь через по­лый графитовый электрод-катод.

Процесс начинается расплавлением 3 т металла. После образования шла­ка пыль с производства нержавеющей стали, смешанная с небольшим количе­ством кокса, непрерывно загружается через полый катод в анодную область дуги. Дальнейший процесс восстановления оксидов металлов проводится в шлаке без добавления пыли.

Технологические параметры печи: ток дуги - 10 к А при напряжении 150 В; наружный диаметр графитового электрода - 170 мм, а его внутренний диаметр - 25 мм; диаметр печи - 970 мм, ее высота — 1900 мм. Количество жидкого металла составляет 3 т с температурой 1450... 1550 °С. Этот металл содержит, %: 3,8...5 - С, 0,2...2- Сг, 0,1...0,2- Si. Количество шлака состав­ляет 100...300 кг, расход пыли - 5...20 кг/мин, расход транспортирующего га­за (азот) - 400 л/мин.

Потребление электроэнергии в технологическом процессе составляет 2,3 кВт-ч на 1 кг перерабатываемой пыли. Содержание Сг₂0з в шлаке во время добавления пыли может быть снижено менее чем на 1 % даже при температуре ниже 1550 °С. После завершения процесса восстановления содержание СГ2О3 может снизиться менее чем на 0,3 %, когда пыль загружают вместе с 4,3 % уг­лерода при температуре 1450 °С.

По мнению авторов разработки, преимущество данного технологическо­го процесса заключается в высокой гибкости относительно выбора объема за­гружаемого металла, в высокой плотности энергии печи, обеспечивающей требуемую скорость плавки оксидов легирующих элементов, которые содер­жатся в пыли, и в низком расходе электродов и электроэнергии.