Максименко В.Л., Иванов А.Ю. - Исследование автоколебаний при моделировании гармонического осциллятора с использованием комплексов моделирования

Суммарное потребление энергии черной металлургией в мире в настоящее время составляет 26 ЭДж (1 ЭДж составляет 1018 Дж) при производстве 1,344 млрд т стали. Потери энергии в черной металлургии на переделах связаны с высокой температурой процессов, необходимостью многократного нагрева и охлаждения продуктов передела, потерями энергии в виде излучения, конвекции, физической и химической теплоты технологических газов и продуктов плавки, необратимостью химических реакций и теплообмена при высокой температуре и т. д. Поэтому для уменьшения расхода энергии необходимо сокращать количество стадий температурных изменений в виде нагрева и охлаждения и максимально полно использовать теплоту технологических газов и продуктов передела.
В последние 30 лет в индустриально развитых странах велись поиски прямого, внедоменного способа получения стали, минуя три наиболее тяжелых в экологическом отношении передела – агломерационный, доменный и коксохимический. Известно, что наибольшие резервы в снижении выхода вредных веществ и уменьшении затрат на их обезвреживания скрыты в совершенствовании самого технологического процесса. Поэтому возможность организации рентабельного процесса прямого получении железа непосредственно из железной руды, минуя доменную печь, представляет собой заманчивую научно-исследовательскую задачу. При этом необходимо принять во внимание также следующее:

развитие способов глубокого обогащения железных руд обеспечивает сегодня получение не только высокого содержания железа в концентратах, но и заметное очищение их от серы и фосфора. При обычной доменной плавке эти преимущества не могут быть использованы (особенно учитывая содержание серы и фосфора в коксе);
материал, полученный непосредственно из железных руд, практически не содержит примесей цветных металлов.

Такие материалы незаменимы при производстве сталей ответственного назначения, требующих высокой чистоты по примесям цветных металлов.
Однако основную массу используемого человечеством железа получают восстановлением из железной руды в доменных печах. Традиционное производство первичного металла в доменной печи характеризуется высокой производительностью и эффективностью, однако сопровождается колоссальными выбросами обеспечивающих его производств кокса и агломерата. Для коксохимического производства необходимы высокококсующиеся угли, хорошего качества, запасы, которых с каждым годом исчерпываются.
Основываясь на исследованиях характеристик, как классической схемы производства стали (доменная печь-конвертер), так и альтернативной (металлизованные окатыши-ДСП), были получены сравнительные данные по вредным выбросам, которые наиболее наглядно показывают степень экологической безопасности данных производственных схем.
Таблица. Сравнительные данные о вредных выбросах при выплавке стали по традиционной схеме и с применением металлизованных окатышей

Производство стали по схемам	Вредные выбросы, г/с
Производство стали по схемам	Пыль	CO	SO2	прочие газы
Домна – конвертер	150	1250	180	17
Металлизованные окатыши – электропечь	37	126	5	3,5

Количественные результаты показателей экологического преимущества заключаются в следующем: меньше выбросы пыли в 11,2 раз, по оксиду углерода (II) в 26,2, по сернистому ангидриду в 144,1, по оксидам азота в 55,3 раза в сравнении с классической схемой производства стали при одинаковом объеме выпускаемой продукции. Важным преимуществом данного способа является то, что в составе выбросов отсутствуют такие вредные вещества, неизбежно сопутствующие производствам кокса и агломерата, как фенол, бензол, толуол и др.
В связи с этим имеют исключительную эколого-экономическую привлекательность производство и использование прямовосстановленного железа в агрегатах получения твердого или жидкого металлизованного продукта. Аппаратурное оформление этого способа в разных странах несколько различается, но во всех случаях сохраняется его основа – предварительное восстановление железорудного сырья (металлизация) и его последующая плавка в дуговых сталеплавильных печах.
Прямое получение электростали из металлизованного сырья обладает рядом принципиальных преимуществ:

позволяет сократить традиционную схему получения стали, прямая экономия материальных ресурсов и энергии;
уменьшает удельные капитальные затраты на производство более чем в 2 раза;
дает возможность исключить «грязные» производства кокса и агломерата;
компенсировать возрастающий дефицит металлолома в стране, поскольку новый первичный продукт восполняет недостающие ресурсы вторичных черных металлов;
повысить ритмичность металлургических предприятий;
получить суперчистую сталь особоважного назначения для использования в оборонной промышленности, для производства ответственных деталей машин и оборудования;
снижает количество вредных выбросов, образующихся на 1 т стали, и облегчает их обезвреживание.

Конечно получение стали из губчатого железа это не панацея которая может решить все экологические проблемы, так как данный способ имеет серьезные ресурсные ограничения. Реализация в промышленности внедоменных способов получения стали, наиболее экономически целесообразна лишь в случае наличия на данной территории источника качественного исходного сырья, конечно любую руду можно обогатить до нужной концентрации железа, но не всегда это является экономически выгодно, что тоже является серьезным ограничивающим фактором. Но возвращаясь к проблеме защиты окружающей среды, при правильной экологической политике и экономическом стимулировании эко-чистых производств, реализация внедоменных способов получения стали, в будущем, может иметь ключевое место.