В современной цветной металлургии, где требования к эффективности, экологической безопасности и комплексности переработки сырья постоянно растут, автогенные процессы плавки занимают одно из ключевых мест. В этом контексте переработка медно-никелевых руд представляет собой стратегически важную задачу, поскольку медь и никель являются незаменимыми металлами для множества высокотехнологичных отраслей. Именно здесь в полный рост раскрывается потенциал метода Ванюкова, который, по мнению экспертов, является наиболее эффективным способом переработки металлургического сырья, превосходя по производительности отражательные печи в 15 раз, а другие плавки — в 4-8 раз.
Настоящая дипломная работа посвящена глубокому и всестороннему анализу процесса переработки медно-никелевых руд по методу Ванюкова. Цель исследования — разработка детального исследовательского плана для написания всеобъемлющей дипломной работы, которая охватит теоретические, технологические, расчетные, экологические и экономические аспекты, а также вопросы безопасности и перспективы развития. Для достижения этой цели в работе будут поставлены и решены следующие задачи:
- Рассмотреть теоретические основы, физико-химические принципы и кинетику процесса плавки медно-никелевых сульфидных руд по методу Ванюкова, а также его преимущества и недостатки по сравнению с альтернативными пирометаллургическими технологиями.
- Описать конструктивные особенности печи Ванюкова, принципы ее функционирования и влияние технологических параметров на эффективность процесса.
- Детально проанализировать методы расчета материального и теплового баланса, включая определение состава и количества штейна, шлака и отходящих газов.
- Выявить экологические аспекты эксплуатации печей Ванюкова, рассмотреть современные методы минимизации негативного воздействия на окружающую среду и утилизации отходов.
- Оценить экономическую эффективность процесса Ванюкова в условиях современного рынка, включая анализ затрат, себестоимости продукции и окупаемости инвестиций.
- Представить меры безопасности и охраны труда, необходимые при проектировании и эксплуатации производственных участков.
- Исследовать перспективы развития и модернизации метода Ванюкова, включая интенсификацию процесса и адаптацию к новым видам сырья.
Структура работы будет логично выстроена, чтобы обеспечить последовательное и глубокое раскрытие темы. Начиная с исторических предпосылок и фундаментальных научных принципов, исследование перейдет к конструктивным особенностям оборудования, затем к технологическим режимам и инженерным расчетам. Далее будет проведен анализ экологических и экономических аспектов, завершаясь вопросами безопасности и обзором перспектив развития. Такой подход позволит получить полное и многогранное представление о процессе Ванюкова, его роли в современной металлургии и потенциале для будущего.
Теоретические основы и историческое развитие процесса Ванюкова
История металлургии полна примеров, когда смелые инженерные решения и глубокое понимание физико-химических процессов приводили к революционным изменениям в отрасли. Процесс Ванюкова, названный в честь выдающегося советского металлурга Андрея Владимировича Ванюкова, является одним из таких примеров, перевернувшим представления об эффективности плавки цветных металлов, и его появление ознаменовало собой начало новой эры в пирометаллургии.
Исторический контекст и вклад А.В. Ванюкова
В середине XX века, когда промышленность требовала все более эффективных и ресурсосберегающих технологий, Андрей Владимирович Ванюков (1917–1986), профессор Московского института стали и сплавов (МИСиС), бросил вызов традиционным методам плавки сульфидных руд. Его новаторская мысль привела к созданию автогенной технологии плавки в жидкой ванне (ПЖВ), ключевой особенностью которой стало использование внутренних энергетических ресурсов сырья.
Хронология развития процесса Ванюкова — это путь от идеи до полномасштабного промышленного внедрения:
- 1949 год: Андрей Ванюков получает патент на свое изобретение. Это стало отправной точкой для многолетних исследований и разработок, в которых активно участвовали ведущие советские институты: МИСиС, Гипроникель, Гинцветмет, Стальпроект и многие другие.
- 1977 год: На Медном заводе в Норильске запускается первая опытно-промышленная печь Ванюкова. Этот этап позволил отработать технологические режимы и подтвердить жизнеспособность новой технологии в реальных производственных условиях.
- 1984 год: Процесс переходит в фазу полноценного промышленного внедрения, знаменуя собой новую эру в переработке медно-никелевых руд.
- 1985 год: Печь Ванюкова в Норильске выдает первые тонны металла, подтверждая свою промышленную значимость и открывая путь к широкому распространению.
Фундаментальные физико-химические принципы
В основе процесса Ванюкова лежит принцип автогенной плавки, что означает использование теплоты, выделяющейся в ходе экзотермических химических реакций, протекающих непосредственно в плавильной ванне. Это позволяет значительно снизить или полностью исключить потребность во внешних источниках топлива, делая процесс экономически более привлекательным и энергоэффективным.
Ключевые химические реакции, обеспечивающие автогенность процесса, включают:
- Окисление сульфида железа: Это главная реакция, генерирующая основное количество тепла.
2FeS + 3O2 → 2FeO + 2SO2
Тепловой эффект этой реакции составляет ΔH0 = -937,340 кДж, что является значительным источником энергии. - Образование силиката железа: Образующийся оксид железа (FeO) взаимодействует с кремнеземом (SiO2), который вводится в шихту в качестве флюса, образуя шлак.
2FeO + SiO2 → 2FeO·SiO2
Эта реакция также является экзотермической, выделяя ΔH0 = -92,950 кДж тепла.
Суммарная реакция окислительной плавки, интегрирующая эти два процесса, выглядит следующим образом:
2FeS + 3O2 + SiO2 → 2FeO·SiO2 + 2SO2
Общий тепловой эффект этой реакции составляет ΔH0 = -1,030,290 кДж, подчеркивая высокую энергетическую эффективность процесса.
В случаях, когда тепло от окисления сульфида железа недостаточно для поддержания необходимой температуры, может быть задействован дополнительный источник тепла — окисление двухвалентного железа до магнетита:
6FeO + O2 → 2Fe3O4
Эта реакция также экзотермична, выделяя ΔH0 = -635,560 кДж. Контроль за образованием магнетита является важным аспектом управления процессом, поскольку его избыток может повысить вязкость шлака и увеличить потери металлов.
Кинетические особенности и интенсивность процесса
Процесс Ванюкова отличается не только автогенностью, но и поразительной кинетической интенсивностью. Физико-химические превращения протекают с высокими скоростями, создавая условия, близкие к термодинамическому равновесию. Это достигается благодаря уникальному гидродинамическому режиму в плавильной ванне.
Ключевую роль в интенсификации играют:
- Скорость движения газовой струи: На срезе фурмы, через которую подается кислородно-воздушная смесь, скорость газовой струи достигает 150–220 м/с. Эта высокая скорость создает мощное турбулентное движение в расплаве.
- Турбулентное перемешивание в надфурменной зоне: Интенсивный барботаж в верхней (надфурменной) зоне печи обеспечивает сотни раз ускоренный тепло- и массообмен между твердыми частицами шихты, расплавом (штейна и шлака) и газовой фазой. Это приводит к:
- Быстрому и равномерному нагреву шихты до рабочей температуры.
- Оперативному плавлению твердых компонентов.
- Эффективному окислению сульфидов.
- Ускоренному растворению флюсов, таких как кварц.
- Оптимальному поддержанию состава шлака во всем объеме надфурменной зоны.
- Укрупнению мелких сульфидных капель, что способствует лучшему разделению фаз.
Такое интенсивное перемешивание, по сути, создает идеальные условия для максимально полной и быстрой реализации химических реакций, минимизируя диффузионные ограничения и значительно повышая производительность процесса.
Конструктивные особенности и принцип работы печи Ванюкова
Архитектура печи Ванюкова — это инженерное воплощение принципов интенсификации и автогенности, разработанных Андреем Владимировичем Ванюковым. Она представляет собой прямоугольную ванну, конструкция которой продумана до мелочей для обеспечения высокой эффективности и надежности работы.
Общая конструкция и элементы печи
Визуально печь Ванюкова представляет собой длинную, массивную ванну, в которой происходит непрерывный процесс плавки. Ее габариты варьируются в зависимости от требуемой производительности, но типичные размеры таковы:
- Длина: от 10 до 30 м.
- Ширина: 2,5–3,0 м.
- Общая высота шахты: 6,0–6,5 м.
Ключевые конструктивные элементы печи:
- Шахта: Ограждение шахты выполнено из водоохлаждаемых кессонов. Эти кессоны, как правило, медные и располагаются в три ряда. На их поверхности образуется так называемый гарнисаж — слой застывшего расплава, который служит дополнительной естественной защитой от высоких температур и эрозии, значительно продлевая срок службы кессонов.
- Свод: Верхняя часть печи, или свод, изготавливается из водоохлаждаемых чугунных панелей, которые дополнительно футеруются огнеупорным кирпичом. Такое двухслойное исполнение обеспечивает надежную теплоизоляцию и устойчивость к агрессивной среде.
- Фурмы: Это одна из важнейших частей печи, обеспечивающая подачу газового дутья и, при необходимости, топлива. Фурмы располагаются на разных уровнях:
- Нижний ряд фурм: Размещены на высоте 1,5–2,0 м от подины печи. Через них подается кислородно-воздушная смесь или чистый кислород, а также, при необходимости, углеродистое топливо (природный газ, мазут или угольная пыль) для компенсации дефицита тепла.
- Верхний ряд фурм: Используются для отопления печи природным газом в периоды останова, а также для дожигания элементарной серы, которая может образовываться в процессе плавки сульфидной шихты. Дополнительные фурмы для окончательного окисления элементарной серы могут быть установлены и в аптейке (газоотводе).
Зональное деление и динамика расплава
Процесс плавки в печи Ванюкова происходит в жидкой шлаково-штейновой ванне, куда через фурмы интенсивно подается газовое дутье. Подача дутья не только обеспечивает окислительные реакции, но и создает уникальную гидродинамическую обстановку, разделяющую расплав на две функциональные зоны:
- Надфурменная зона: Эта верхняя часть расплава, расположенная над плоскостью, проходящей через оси фурм, находится в состоянии интенсивного барботажа (перемешивания газами). Здесь происходят основные реакции:
- Нагрев и плавление свежей шихты, которая подается сверху.
- Интенсивное окисление сульфидов железа и других компонентов.
- Активный тепло- и массообмен между газами, твердыми частицами и расплавом.
- Укрупнение мелких капель сульфида, что крайне важно для последующего разделения фаз.
- Подфурменная зона: Нижняя часть расплава, расположенная под осями фурм, характеризуется относительно спокойным состоянием. Здесь происходит отстаивание и разделение фаз:
- Крупные капли сульфида (штейна) оседают на подину печи, формируя штейновый слой.
- Штейновые капли, проходя через шлаковый расплав, многократно «промывают» его, способствуя обеднению шлака ценными металлами.
Такое двухзонное деление позволяет максимально эффективно использовать объем печи, оптимизируя как химические реакции, так и физические процессы разделения продуктов.
Системы выпуска продуктов также тщательно продуманы:
- Выпуск штейна и шлака: Штейн и шлак из печи выпускаются непрерывно и раздельно через два самостоятельных сифона, расположенных на противоположных торцах печи. Сифоны выполнены из огнеупорного кирпича с водоохлаждаемыми элементами, что обеспечивает их надежность и безопасность эксплуатации.
- Газоотвод (аптейк) и котёл-утилизатор: Отходящие газы из печи поднимаются по газоотводу (аптейку) в котёл-утилизатор. Аптейк представляет собой вертикальную шахту прямоугольного сечения, стенки которой выполнены из огнеупорного кирпича. Котёл-утилизатор играет критическую роль в энергетической эффективности процесса, извлекая тепло из горячих газов и генерируя пар высокого давления.
Материалы и защита элементов
Выбор материалов для печи Ванюкова обусловлен экстремальными условиями эксплуатации: высокими температурами (до 1350°C), агрессивной химической средой и интенсивным эрозионным воздействием расплава и газов.
- Свод: Для свода используются водоохлаждаемые чугунные панели, что обеспечивает эффективное отведение тепла и поддержание структурной целостности. Футеровка огнеупорным кирпичом добавляет дополнительный слой защиты и теплоизоляции.
- Стенки (шахта): Медные кессоны, из которых смонтированы боковые стенки, являются ключевым элементом защиты. Медь обладает высокой теплопроводностью, что позволяет эффективно охлаждать стенки водой. На охлаждаемой поверхности кессонов образуется уже упомянутый гарнисаж — защитный слой из застывшего шлака или штейна. Этот слой предотвращает прямой контакт расплава с кессонами, снижая износ и увеличивая их ресурс.
- Фурмы: Фурмы также подвергаются значительному термическому и механическому воздействию. Их конструкция предусматривает внутреннее охлаждение, что позволяет им выдерживать высокую температуру и скорость газовой струи.
Такая продуманная конструкция и выбор материалов обеспечивают не только высокую производительность, но и долговечность, и безопасность эксплуатации печей Ванюкова.
Технологические параметры и особенности процесса плавки
Успешная эксплуатация печи Ванюкова опирается на точное управление комплексом технологических параметров, которые определяют эффективность плавки, качество продуктов и экологическую безопасность. Гибкость этого метода позволяет адаптировать его под различные виды сырья, что является одним из его ключевых преимуществ.
Состав шихты и ее подготовка
Одним из значимых достоинств процесса Ванюкова является его способность перерабатывать шихту с широким диапазоном крупности частиц – от мелких материалов (0,045 мм) до кусковой руды (до 100 мм). Это существенно упрощает требования к предварительной подготовке сырья и снижает операционные затраты.
Типичный состав шихты для плавки медно-никелевых руд включает:
- Сульфидные концентраты: Являются основным источником меди, никеля, железа и серы.
- Кварцевая руда (SiO2): Используется как флюс для образования легкоплавкого шлака, связывая оксид железа (FeO).
- Известняк (CaCO3): Также может использоваться как флюс для регулирования свойств шлака.
- Оборотные материалы: Включают пыль газоочистки, шламы, которые возвращаются в процесс для извлечения ценных компонентов.
Диапазоны содержания основных компонентов шихты могут быть следующими:
- Медь (Cu): 16–20%
- Кремнезем (SiO2): 10–12%
- Сера (S): 28–31%
- Железо (Fe): 26–28%
- Свинец (Pb): 1–2%
- Цинк (Zn): 2–3%
Важной особенностью является высокая толерантность печи Ванюкова к влажности шихты. В отличие от многих других автогенных процессов, требующих практически сухих концентратов (менее 1% влажности), метод Ванюкова способен перерабатывать шихту с влажностью до 6–8%. Это значительно снижает затраты на сушку и упрощает технологическую схему.
Температурные режимы и кислородное дутье
Плавление шихты и окисление сульфидов осуществляются в слое готового перегретого расплава, что обеспечивает быстрый нагрев и эффективное протекание реакций. Температурные режимы строго контролируются для достижения оптимального разделения фаз и минимизации потерь:
- Температура штейна: порядка 1180–1250°C.
- Температура шлака: 1250–1350°C.
Ключевым фактором, определяющим автогенность и производительность процесса, является обогащение дутья кислородом. Подача кислорода в дутье может варьироваться от 22% (обычный воздух) до 90%. Повышение концентрации кислорода:
- Повышает температуру плавки: Интенсифицирует окислительные реакции, увеличивая количество выделяемого тепла.
- Снижает объем отходящих газов: Уменьшает количество азота, что приводит к меньшим тепловым потерям с газами и снижает нагрузку на газоочистку.
- Обеспечивает автогенность: Позволяет поддерживать процесс без дополнительного топлива даже при переработке влажных и низкокалорийных материалов, включая твердые бытовые отходы (ТБО).
Например, для переработки концентрата с влажностью 1-2% требуется 40-45% кислорода в дутье, тогда как при влажности 6-8% содержание кислорода должно составлять 56-65% для сох��анения автогенности.
Удельная производительность печей Ванюкова, работающих, например, в Норильске, Балхаше и Ревде, достигает 60–80 т/(м²·сут) при содержании кислорода в дутье 60–65%. Это значительно превосходит показатели других плавильных агрегатов.
Характеристики продуктов плавки
Основными продуктами плавки являются штейн и шлак, а также отходящие газы, содержащие SO2.
- Штейн: Представляет собой сплав сульфидов меди, никеля, железа. Содержание меди в штейне после плавки может достигать 40–60%, а при дальнейшем обогащении — 60–75%, что делает его ценным полупродуктом для дальнейшей переработки.
- Шлак: Содержание меди в шлаке после плавки на штейн обычно составляет 2,5–3,5%. Однако уникальные особенности печи Ванюкова позволяют значительно снизить эти потери. Благодаря многократной «промывке» шлака каплями штейна в подфурменной зоне, а также возможности дополнительного обеднения, содержание меди в шлаке может быть снижено до 0,5–0,6%, а при отстаивании — до 0,3–0,4%.
Потери цветных металлов со шлаками складываются из механических (унесенные капли штейна) и химических (растворенные металлы) потерь. До 75% потерь меди могут быть химическими, а 25% — механическими. Для минимизации этих потерь важно:
- Поддерживать низкий уровень магнетита (до 5-7%) в шлаке, так как его избыток увеличивает вязкость и затрудняет оседание штейна.
- Обеспечивать достаточное время отстаивания расплава для эффективного разделения фаз.
- Контролировать коэффициент избытка кислорода (α) и температуру расплава, поскольку они напрямую влияют на растворенные потери.
Эксплуатационные вызовы и методы их решения
Несмотря на высокую эффективность, процесс Ванюкова, как и любая сложная технология, сталкивается с определенными эксплуатационными вызовами. Одним из таких является образование тугоплавкого «промежуточного слоя» при переработке малосернистого или техногенного сырья с пониженным энергетическим потенциалом. Этот слой может затруднять проток расплавов и нарушать стабильность процесса.
Причины образования промежуточного слоя:
- Недостаток тепла для полного расплавления всех компонентов шихты.
- Избыток тугоплавких оксидов (например, Fe3O4), приводящий к повышению вязкости расплава.
- Неоптимальный состав шихты, особенно при вовлечении нестандартного сырья.
Методы предотвращения и устранения:
- Дополнительное топливо: При переработке малосернистого сырья может потребоваться подача дополнительного топлива (уголь, мазут, природный газ) через фурмы для компенсации дефицита тепла и поддержания необходимой температуры расплава.
- Оптимизация состава шихты: Тщательный контроль и регулирование соотношения флюсов (SiO2, CaO) для обеспечения формирования легкоплавкого шлака.
- Регулирование кислородного дутья: Адаптация концентрации кислорода в дутье к изменяющемуся составу шихты.
- Интенсификация перемешивания: Поддержание высокой скорости газовой струи и турбулентности в надфурменной зоне для предотвращения локального образования тугоплавких фаз.
Экологическая безопасность процесса также является важной особенностью. Высокие температуры (не менее 1200°C) в горячей зоне, избыток окислителя и достаточное время пребывания газов (не менее 2 с) обеспечивают полный распад высокотоксичных органических соединений при утилизации отходов, что позволяет получать плавленый шлак, свободный от органических веществ, и снижает образование оксидов азота.
Металлургические расчеты и контроль процесса
Глубокое понимание и эффективное управление процессом плавки в печи Ванюкова невозможны без точных металлургических расчетов и современных систем контроля. Эти инструменты позволяют прогнозировать поведение системы, оптимизировать технологические режимы и минимизировать потери.
Материальный баланс процесса
Материальный баланс является основой для понимания того, как исходные материалы трансформируются в продукты плавки, и позволяет оценить эффективность использования сырья. Он строится на законе сохранения массы и включает в себя учет всех входящих и выходящих потоков: шихта, дутье, флюсы, топливо (если используется), а также штейн, шлак, пыль и отходящие газы.
Методики определения состава и количества продуктов:
Для составления материального баланса необходимо знать точный химический состав исходного сырья (руд, концентратов), флюсов и добавок. Затем, исходя из стехиометрии химических реакций, протекающих в печи, и заданных технологических параметров (например, степени извлечения металлов в штейн, содержания FeO в шлаке), можно рассчитать:
- Количество штейна: Определяется на основе содержания меди (или никеля) в исходной шихте и желаемого содержания этих металлов в штейне, с учетом коэффициента извлечения.
- Количество и состав шлака: Рассчитывается исходя из количества железа, кремнезема и других компонентов, переходящих в шлак. Важным параметром является отношение FeO/SiO2, которое определяет вязкость и температуру плавления шлака.
- Количество и состав отходящих газов: Основными компонентами являются SO2, N2, CO2 (при использовании углеродистого топлива) и избыточный O2. Количество SO2 определяется исходя из содержания серы в шихте и степени ее окисления. Объем азота зависит от расхода воздуха в дутье.
Пример расчета материального баланса (упрощенный):
Предположим, мы имеем 1000 кг медного концентрата со следующим составом: Cu — 20%, Fe — 28%, S — 30%, SiO2 — 10%, остальное — пустая порода.
Предполагаем, что:
- В штейн переходит 95% меди, 5% железа, 50% серы.
- В шлак переходит 95% железа, 50% серы, весь SiO2.
- В газы переходит 50% серы в виде SO2.
- Используется дутье, обогащенное кислородом до 60%.
- Расчет меди:
Масса Cu в концентрате: 1000 кг × 0,20 = 200 кг.
Cu в штейне: 200 кг × 0,95 = 190 кг. - Расчет железа:
Масса Fe в концентрате: 1000 кг × 0,28 = 280 кг.
Fe в штейне: 280 кг × 0,05 = 14 кг.
Fe в шлаке: 280 кг × 0,95 = 266 кг. - Расчет серы:
Масса S в концентрате: 1000 кг × 0,30 = 300 кг.
S в штейне: 300 кг × 0,50 = 150 кг.
S в газах (SO2): 300 кг × 0,50 = 150 кг S. Масса SO2 = 150 кг × (64 / 32) = 300 кг. - Расчет SiO2:
Масса SiO2 в концентрате: 1000 кг × 0,10 = 100 кг.
Вся SiO2 переходит в шлак: 100 кг.
Для получения штейна с определенным содержанием меди (например, 40%) и шлака с заданным соотношением FeO/SiO2 (например, 1,2), потребуется дополнительно рассчитать количество флюсов и их влияние на массу конечных продуктов. Это требует итеративного подхода и учета множества переменных.
Тепловой баланс и автогенность
Тепловой баланс позволяет оценить энергетическую эффективность процесса и определить условия его автогенности. Он строится на законе сохранения энергии: сумма прихода тепла должна быть равна сумме расхода тепла.
Уравнение теплового баланса для автогенной плавки:
Qшихты + Qдутья + Qтоплива - Qпотерь ≥ 0
Где:
- Qшихты: Теплотворная способность шихты, обусловленная экзотермическими реакциями окисления сульфидов.
- Qдутья: Физическая теплота технологического дутья (подаваемого кислорода и/или воздуха), если оно нагрето.
- Qтоплива: Теплота от сжигания дополнительного топлива (природный газ, мазут, уголь), если автогенности недостаточно.
- Qпотерь: Потери теплоты в окружающую среду (с охлаждающей водой, излучением, конвекцией, с отходящими газами и продуктами плавки).
Статьи прихода тепла:
- Теплота экзотермических реакций (окисление FeS, FeO).
- Физическая теплота нагретой шихты, флюсов, возвращаемых оборотных материалов.
- Теплота сгорания дополнительного топлива.
- Физическая теплота нагретого дутья.
Статьи расхода тепла:
- Теплота на нагрев и плавление шихты.
- Теплота на разложение карбонатов (например, известняка).
- Теплота, уносимая отходящими газами.
- Теплота, уносимая жидкими продуктами плавки (штейн, шлак).
- Потери тепла с охлаждающей водой кессонов и свода.
- Потери тепла через футеровку и излучением.
Условия обеспечения автогенности: Процесс считается автогенным, если суммарный приход тепла от реакций и физической теплоты шихты способен покрыть все тепловые потери без использования дополнительного топлива. Для переработки малосернистого сырья или техногенных материалов с низким энергетическим потенциалом, как правило, требуется компенсация дефицита тепла за счет сжигания угля, мазута или природного газа.
Автоматизация и управление технологическими параметрами
Для поддержания стабильной и эффективной работы печи Ванюкова критически важны современные системы автоматизации и управления. Они позволяют оперативно реагировать на изменения, оптимизировать режимы и минимизировать человеческий фактор.
Системы автоматического управления (ИАСУ, SCADA):
- Измерение и контроль: Включают локальные средства для непрерывного измерения ключевых параметров:
- Температура расплава: Определяется по температурным датчикам в кессонах, а также вручную с помощью пирометра излучения через смотровое окно.
- Давление: В газоходах и в системе подачи дутья.
- Уровни шихты: В бункерах и расплава в печи.
- Расходы материалов: Подача концентрата, флюсов, дутья, топлива.
- Состав технологических газов: Анализаторы SO2, O2, CO2 в отходящих газах.
- Работа газоочистки: Контроль эффективности улавливания пыли и SO2.
- Стабилизация технологических переменных: Осуществляется путем согласованного изменения подачи шихты и окислительного дутья. Например, при снижении температуры расплава система может увеличить подачу кислорода или дополнительного топлива, или скорректировать состав шихты.
- Интеллектуальные АСУ (ИАСУ): Современные системы, использующие экспертные системы (например, Gensym G2), способны объединять опыт операторов с автоматическим управлением. Они выявляют закономерности, вырабатывают решения в условиях неопределенности и автоматизируют пополнение базы знаний, что значительно повышает общую эффективность плавильного передела и снижает зависимость от человеческого фактора.
- SCADA-системы: Используются для сбора, обработки и визуализации информации, а также для осуществления оперативного управления режимом плавки медно-никелевых материалов.
Контроль содержания SO2 в отходящих газах: Это критически важный параметр, поскольку он напрямую связан с экологическими показателями и химическими потерями цветных металлов со шлаком. Оптимальное регулирование содержания SO2 в отходящих газах позволяет минимизировать потери. Управляющей переменной в контуре регулирования SO2 может быть выбрано соотношение между расходом кислорода и природного газа. Снижение химических потерь достигается за счет контроля коэффициента избытка кислорода (α) и температуры расплава, поскольку содержание цветных металлов и железа в шлаке напрямую зависит от этих факторов.
Экологические аспекты и утилизация отходов
В условиях растущего внимания к охране окружающей среды, металлургические процессы подвергаются строгой оценке на предмет их экологического следа. Процесс Ванюкова, благодаря своим конструктивным и технологическим особенностям, обладает рядом преимуществ, которые делают его одним из наиболее экологически приемлемых методов переработки сульфидных руд. Однако, действительно ли эта технология способна полностью нивелировать негативное воздействие на природу?
Выбросы и газоочистка
Одной из главных экологических проблем при плавке сульфидных руд являются выбросы диоксида серы (SO2), который является основным компонентом кислотных дождей и опасен для здоровья человека. В этом аспекте печь Ванюкова демонстрирует значительное преимущество:
- Высокая концентрация SO2: Печь Ванюкова обеспечивает получение технологических газов с высокой концентрацией сернистого ангидрида – от 20% до 40%. Это не просто показатель, это технологическое преимущество! Высокая концентрация SO2 делает газы идеальным сырьем для дальнейшей переработки.
- Утилизация серы: Высокое содержание SO2 в отходящих газах благоприятно для эффективной утилизации серы и производства серной кислоты, которая является ценным химическим продуктом. Это не только решает проблему выбросов, но и создает дополнительную экономическую ценность.
Система газоочистки на производствах с печами Ванюкова многоступенчата и высокоэффективна:
- Котёл-утилизатор: Отходящие газы из плавильной зоны, имеющие температуру около 1250°C, поступают в котёл-утилизатор. Здесь происходит теплообмен, в результате которого газы охлаждаются до 400°C, а выделяющееся тепло используется для получения пара высокого давления. Это значительно повышает энергетическую эффективность всего комплекса.
- Башня охлаждения: Из котла газы поступают в башню охлаждения, где их температура дополнительно снижается за счет испарительного охлаждения.
- Электрофильтры: После охлаждения газы направляются в электрофильтры для тщательной очистки от пыли. Вынос пыли из печи Ванюкова относительно низок, составляя около 1%, что упрощает процесс газоочистки. Электрофильтры улавливают мельчайшие частицы, предотвращая их выброс в атмосферу.
Утилизация шлаков и других отходов
Помимо газовых выбросов, еще одним значительным экологическим аспектом является образование твердых отходов — металлургических шлаков. Печь Ванюкова и здесь демонстрирует прогрессивные решения:
- Шлаки, свободные от органики: Одним из уникальных преимуществ процесса Ванюкова, особенно при утилизации твердых бытовых отходов (ТБО), является получение шлаков, полностью свободных от органических веществ. Высокие температуры (не менее 1200°C), избыток окислителя и достаточное время пребывания газов (не менее 2 с) обеспечивают полный распад высокотоксичных органических соединений, таких как диоксины и фураны. Это делает шлаки безопасными и пригодными для дальнейшего использования.
- Инертность металлов в шлаке: Содержащиеся в шлаках оксиды металлов распределены в стабильной силикатной матрице. Это предотвращает их выщелачивание и переход в окружающую среду, что делает шлаки экологически безопасными для хранения и использования.
- Вторичное использование шлаков: Шлаки плавки Ванюкова могут служить ценным сырьем для производства строительных и конструкционных материалов. Из них изготавливают брусчатку, плиты, трубы, желоба, футеровочные плиты, строительные блоки, облицовочную плитку и даже абразивный инструмент. Это воплощает принципы циркулярной экономики, превращая отход в ресурс.
- Обеднение шлаков флотацией: Для дополнительного извлечения ценных металлов из шлаков они могут быть подвергнуты флотационному процессу, что позволяет снизить содержание меди до 0,3–0,4%, тем самым увеличивая общее извлечение металлов и уменьшая потери.
Уникальная способность к утилизации широкого спектра отходов: Процесс Ванюкова обладает огромным технологическим преимуществом — способностью к комплексной высокотемпературной утилизации разнообразных отходов, включая:
- Твердые бытовые отходы (ТБО)
- Промышленная пыль
- Зола ТЭЦ
- Автомобильные покрышки
- Литейные земли
- Отработанные горюче-смазочные материалы
- Шламы гальванического производства
- Отходы нефтяной и угольной промышленности
- Медицинские и биологически опасные отходы
Эта особенность делает печь Ванюкова не только металлургическим агрегатом, но и мощным инструментом для решения глобальных проблем утилизации отходов, что значительно повышает ее экологическую и социальную значимость.
Сравнительная экологическая оценка
В сравнении с другими пирометаллургическими технологиями, процесс Ванюкова демонстрирует ряд экологических преимуществ, но также имеет и свои особенности:
Преимущества:
- Низкие выбросы SO2 на единицу продукции: Высокая концентрация SO2 в отходящих газах упрощает его улавливание и производство серной кислоты, что значительно снижает выбросы серы в атмосферу по сравнению с отражательными печами.
- Энергоэффективность: Автогенный характер процесса снижает потребление внешних энергоресурсов, что приводит к уменьшению выбросов парниковых газов, связанных с их производством.
- Комплексная утилизация отходов: Возможность переработки широкого спектра отходов делает процесс Ванюкова лидером в области сокращения объемов свалок и загрязнения почв.
Особенности для учета:
- Производство кислорода: Использование обогащенного кислородом дутья требует значительных энергозатрат на производство кислорода. Однако эти затраты компенсируются общей эффективностью процесса и снижением других видов загрязнений.
- Потребление воды: Водоохлаждаемые кессоны и котлы-утилизаторы требуют значительных объемов воды, что необходимо учитывать в водном балансе предприятия.
- Выбросы NOx: Несмотря на снижение концентрации азота в дутье, высокие температуры плавки могут способствовать образованию оксидов азота. Необходим постоянный контроль и оптимизация режимов для минимизации их образования.
Таким образом, ��роцесс Ванюкова представляет собой высокоэффективную и экологически ориентированную технологию, способную не только производить ценные металлы, но и решать серьезные проблемы обращения с отходами, что делает его стратегически важным в контексте устойчивого развития.
Экономическая эффективность и преимущества
В жестких условиях современного рынка металлургические предприятия постоянно ищут способы повышения экономической эффективности. Процесс Ванюкова не просто обеспечивает высокую производительность, но и демонстрирует значительные конкурентные преимущества, выделяясь среди других автогенных методов переработки сырья.
Производительность и сравнительный анализ
Одной из самых ярких характеристик процесса Ванюкова является его выдающаяся удельная производительность. Это не просто цифры, это экономическое превосходство:
- Удельная производительность: составляет 60–80 т/(м²·сутки) и в некоторых случаях может достигать 100 т/(м²·сутки) и более. Этот показатель является одним из самых высоких среди всех существующих автогенных технологий.
- Превосходство над аналогами:
- Отражательная печь: Плавка Ванюкова в 15 раз превышает производительность устаревших отражательных печей, что наглядно демонстрирует ее превосходство в масштабах современного производства.
- Другие плавки: Производительность печи Ванюкова в 4-8 раз выше, чем у многих других плавильных агрегатов.
Для понимания истинной ценности процесса Ванюкова необходимо провести детальный сравнительный анализ с его основными конкурентами в мире пирометаллургии, такими как:
- Взвешенная плавка Outokumpu: Эффективна, но требует мелкоизмельченного и сухого концентрата.
- Процессы Ausmelt и Isasmelt: Отличаются гибкостью к сырью и высокой производительностью, но могут иметь более высокие капитальные затраты.
- Кислородно-взвешенная плавка Inco, Mitsubishi, Noranda, Teniente: Каждая из них имеет свои уникальные особенности, но процесс Ванюкова часто превосходит их по гибкости к сырью и способности к автогенной работе на влажных концентратах.
Ключевые показатели сравнительного анализа:
Показатель | Метод Ванюкова | Отражательная печь | Взвешенная плавка (Outokumpu) | Ausmelt/Isasmelt |
---|---|---|---|---|
Удельная производительность | 60–100+ т/(м²·сутки) (высочайшая) | 4–7 т/(м²·сутки) (очень низкая) | 30–50 т/(м²·сутки) (высокая) | 40–70 т/(м²·сутки) (высокая) |
Гибкость к крупности шихты | 0,045–100 мм (очень высокая) | До 10 мм (средняя) | < 0,1 мм (очень строгие требования) | До 20 мм (высокая) |
Толерантность к влажности | До 6-8% (высокая, автогенная) | До 8-10% (неавтогенная, требует сушки) | < 1% (очень строгие требования) | До 10% (средняя, с доп. топливом) |
Расход топлива | Минимальный, автогенный на сернистом сырье | Высокий (потребляет много топлива) | Минимальный, автогенный | Низкий, автогенный |
Содержание Cu в шлаке | 0,3–0,6% (очень низкое) | 0,8–1,5% (высокое) | 0,5–1,0% (низкое) | 0,5–1,0% (низкое) |
Энергопотребление | Низкое (за счет автогенности и утилизации тепла) | Высокое (значительные потери тепла) | Низкое | Низкое |
Капитальные затраты | Конкурентоспособные | Низкие (но высокие эксплуатационные) | Высокие | Средние-высокие |
Экологический след | Высокая концентрация SO2, утилизация отходов | Низкая концентрация SO2, большие объемы газов | Высокая концентрация SO2, требует мелкоизмельчения | Высокая концентрация SO2, утилизация отходов |
Затраты и окупаемость инвестиций
Экономическая привлекательность процесса Ванюкова формируется не только высокой производительностью, но и оптимизацией затрат:
- Капитальные затраты: Хотя первоначальные инвестиции в печь Ванюкова могут быть значительными, они оправдываются долговечностью оборудования (благодаря водоохлаждаемым кессонам) и низкой потребностью в ремонте.
- Эксплуатационные затраты:
- Энергоресурсы: Минимальные затраты на топливо благодаря автогенности процесса. Основные энергозатраты связаны с получением кислорода и компрессорного воздуха. Однако высокий уровень автоматизации и оптимизация процессов снижают эти расходы.
- Материалы: Эффективное использование сырья и низкие потери ценных компонентов в шлак снижают потребность в дополнительных материалах.
- Заработная плата: Высокий уровень автоматизации производства минимизирует долю ручного труда, что сокращает расходы на персонал.
- Себестоимость продукции: Благодаря высокой производительности, низким эксплуатационным затратам и эффективному извлечению металлов, себестоимость продукции, полученной методом Ванюкова, часто оказывается ниже, чем у конкурентов.
- Окупаемость инвестиций: Учитывая все вышеперечисленные факторы, а также возможность получения дополнительного дохода от утилизации отходов и производства серной кислоты, окупаемость инвестиций в печи Ванюкова является весьма привлекательной, особенно в долгосрочной перспективе. Сценарии с учетом утилизации отходов могут значительно сократить срок окупаемости.
Преимущества в использовании сырья и ресурсов
Гибкость к используемому сырью и способность эффективно использовать различные ресурсы являются еще одним столпом экономической эффективности процесса Ванюкова:
- Дешевые энергоносители и восстановители: Метод позволяет использовать широкий спектр дешевых углеродосодержащих материалов в качестве дополнительного топлива или восстановителя, таких как уголь, сланцы, углеродосодержащие отходы угольных ТЭЦ и металлургические шламы. Это снижает зависимость от дорогих традиционных видов топлива.
- Гибкость к крупности и влажности шихты: Как было отмечено, процесс Ванюкова выгодно отличается от многих плавок по крупности перерабатываемого сырья (до 100 мм) и толерантности к влажности шихты (до 6-8%). Это минимизирует затраты на предварительную подготовку сырья (измельчение, сушка).
- Низкие потери ценных компонентов со шлаком: Процесс Ванюкова позволяет получать шлаки с низким содержанием меди (обычно не превышающим 0,5-0,6%, а при отстаивании до 0,3-0,4%). Это означает максимальное извлечение ценных металлов из сырья, что напрямую влияет на рентабельность производства.
- Автоматизация и интеллектуальные системы управления: Использование интеллектуальных автоматизированных систем управления (ИАСУ), в том числе экспертных систем (например, Gensym G2), позволяет не только повысить эффективность работы печи, но и снизить зависимость от человеческого фактора. Эти системы, объединяющие опыт операторов и автоматическое управление, выявляют закономерности, вырабатывают решения в условиях неопределенности и автоматизируют пополнение базы знаний, что в конечном итоге повышает общую экономическую эффективность плавильного передела.
В совокупности эти факторы делают процесс Ванюкова не просто передовой технологией, но и мощным экономическим инструментом, способным обеспечить высокую рентабельность и конкурентоспособность в современном металлургическом производстве.
Безопасность жизнедеятельности и перспективы развития
Любое крупномасштабное промышленное производство, особенно связанное с высокотемпературными процессами и агрессивными средами, требует пристального внимания к вопросам безопасности жизнедеятельности и охраны труда. Процесс Ванюкова, несмотря на свою инновационность, не является исключением. Одновременно с этим, непрерывное развитие науки и техники открывает новые горизонты для модернизации и совершенствования этой уникальной технологии.
Промышленная безопасность и охрана труда
Эксплуатация производственных участков с печами Ванюкова сопряжена с рядом потенциально опасных и вредных производственных факторов. К ним относятся:
- Высокие температуры: Расплавы штейна и шлака, а также отходящие газы достигают температур до 1350°C, что создает риск термических ожогов и теплового удара.
- Токсичные газы: Образующийся диоксид серы (SO2) и другие газообразные продукты плавки представляют опасность при превышении предельно допустимых концентраций.
- Расплавы: Выплески расплавов, прогары и другие аварийные ситуации с жидким металлом и шлаком.
- Пыль: Образование и вынос пыли, содержащей тяжелые металлы и сернистые соединения.
- Шум и вибрация: Работа компрессоров, воздуходувок и других агрегатов генерирует повышенный уровень шума и вибрации.
Для минимизации этих рисков и обеспечения безопасности труда внедряется комплекс мер:
- Конструктивные решения:
- Водоохлаждаемые элементы: Ключевая роль в обеспечении безопасности отводится водоохлаждаемым кессонам и фурмам. Они защищают персонал и оборудование от высоких температур и эрозии, предотвращая прогары и выход расплава.
- Герметичность агрегата: Конструкция печи обеспечивает максимальную герметичность, минимизируя утечки газов в рабочую зону.
- Раздельный и непрерывный выпуск: Выпуск шлака и штейна осуществляется непрерывно и раздельно через специальные сифоны, что исключает необходимость прямого контакта с расплавом и снижает риски аварий.
- Автоматизация и контроль:
- Высокий уровень автоматизации: Процесс Ванюкова характеризуется высокой степенью автоматизации, что позволяет свести долю ручного труда в опасных зонах к минимуму. Это обеспечивает безопасность функционирования объекта и снижает риск возникновения аварий по вине человеческого фактора. Автоматизированные системы контроля и управления режимами плавки снижают вероятность ошибок оператора.
- Системы мониторинга: Постоянный мониторинг температуры, давления, состава газов, уровня расплава и других параметров позволяет оперативно выявлять отклонения и предупреждать аварийные ситуации.
- Организационные и нормативные меры:
- Соответствие нормативно-правовым актам: Проектирование и эксплуатация производственных участков с печами Ванюкова должны строго соответствовать требованиям нормативно-правовых актов в области промышленной безопасности и охраны труда (ГОСТ, СНиП, Федеральные законы, отраслевые правила безопасности).
- Обучение и аттестация персонала: Регулярное обучение, инструктаж и аттестация персонала по вопросам промышленной безопасности, оказания первой помощи и действий в аварийных ситуациях.
- Средства индивидуальной защиты (СИЗ): Обеспечение работников специальной одеждой, обувью, средствами защиты органов дыхания, глаз и кожи.
Перспективы развития и модернизации процесса
Процесс Ванюкова, несмотря на свою зрелость, не стоит на месте. Активно ведутся исследования и разработки, направленные на его дальнейшее совершенствование и адаптацию к новым вызовам.
Направления совершенствования конструкции агрегатов:
- Двухзонные печи с графитовыми электродами: Для интенсификации процесса и повышения гибкости к сырью рассматривается возможность комбинирования автогенной плавки с электротермическим нагревом, особенно при переработке низкосернистого или трудноплавкого сырья.
- Улучшение методов обработки шлаков: Разработка новых технологий обеднения шлаков, например, более эффективных флотационных или восстановительных процессов, для максимально полного извлечения ценных компонентов и получения инертных отходов.
- Оптимизация систем охлаждения: Повышение эффективности водоохлаждаемых элементов и снижение потребления воды.
Возможности интенсификации процесса:
- Повышение комплексности переработки сырья: Адаптация печей Ванюкова для переработки еще более широкого спектра низкоэнергетического и техногенного сырья (например, электронных отходов, катализаторов).
- Использование альтернативных окислителей: Исследования по применению, помимо чистого кислорода, других окислителей или их комбинаций.
- Оптимизация гидродинамики: Моделирование гидродинамической обстановки в печи Ванюкова с использованием CFD-моделирования (Computational Fluid Dynamics) имеет важное значение для более глубокого понимания процессов перемешивания, тепло- и массообмена. Это позволит оптимизировать расположение и конструкцию фурм, а также параметры дутья для дальнейшего повышения эффективности.
Перспективы непрерывного конвертирования:
- Процесс Ванюкова рассматривается как подходящая платформа для осуществления непрерывного конвертирования медных штейнов. Это позволит объединить процессы плавки и конвертирования в единый агрегат, что значительно упростит технологическую схему, снизит капитальные и эксплуатационные затраты, а также улучшит экологические показатели.
Развитие систем управления:
- SCADA-системы нового поколения: Продолжается разработка и внедрение более интеллектуальных SCADA-систем для сбора информации, анализа данных в реальном времени и автоматизированного управления режимами плавки медно-никелевых материалов. Эти системы будут использовать элементы искусственного интеллекта и машинного обучения для прогнозирования и оптимизации работы агрегата.
- Системы поддержки принятия решений: Внедрение систем, которые будут предоставлять операторам и инженерам аналитическую поддержку, основанную на больших данных и экспертных знаниях, для принятия наиболее эффективных решений в сложных и нестандартных ситуациях.
Эти направления развития подчеркивают, что процесс Ванюкова остается динамично развивающейся технологией, способной адаптироваться к изменяющимся требованиям промышленности и решать новые, более сложные задачи, сохраняя при этом свою лидирующую позицию в мировой металлургии цветных металлов.
Заключение
Процесс переработки медно-никелевых руд по методу Ванюкова представляет собой одну из наиболее значимых инноваций в пирометаллургии XX века, продолжающую оказывать существенное влияние на развитие отрасли и в XXI веке. Проведенное комплексное исследование позволило всесторонне рассмотреть теоретические, технологические, экологические, экономические аспекты, а также вопросы безопасности и перспективы развития этой уникальной технологии. Поставленные цели и задачи работы были успешно достигнуты.
В ходе исследования было установлено, что в основе процесса Ванюкова лежат фундаментальные физико-химические принципы автогенной плавки, где тепло выделяется за счет экзотермических реакций окисления сульфидов железа и образования силикатов. Интенсивность процесса обеспечивается турбулентным движением газовой струи со скоростью 150–220 м/с, что многократно ускоряет тепло- и массообмен в жидкой ванне и создает условия, близкие к термодинамическому равновесию. Это фундаментальное понимание объясняет высокую производительность и эффективность метода.
Конструктивные особенности печи Ванюкова, представляющей собой прямоугольную ванну с водоохлаждаемыми медными кессонами и огнеупорным сводом, обеспечивают ее долговечность и надежность. Зональное деление расплава на надфурменную (интенсивный барботаж) и подфурменную (отстаивание и обеднение шлака) зоны является ключевым фактором, определяющим эффективность плавки и разделения продуктов.
Анализ технологических параметров показал исключительную гибкость процесса Ванюкова к составу и крупности шихты (от 0,045 до 100 мм), а также высокую толерантность к влажности (до 6–8%), что значительно снижает затраты на предварительную подготовку. Обогащение дутья кислородом (до 90%) является мощным инструментом для интенсификации процесса, обеспечения автогенности и повышения удельной производительности до 60–100 т/(м²·сутки). При этом содержание меди в штейне достигает 40–60%, а в обедненном шлаке — до 0,3–0,4%, что свидетельствует о высоком извлечении ценных компонентов. Были рассмотрены и методы решения эксплуатационных вызовов, таких как образование «промежуточного слоя».
Металлургические расчеты, включающие материальный и тепловой балансы, являются краеугольным камнем для оптимизации процесса. Уравнение теплового баланса (Qшихты + Qдутья + Qтоплива — Qпотерь ≥ 0) позволяет точно оценить энергетику процесса и условия автогенности. Современные интеллектуальные автоматизированные системы управления (ИАСУ, SCADA) играют решающую роль в стабилизации технологических переменных, минимизации потерь и повышении общей эффективности.
С экологической точки зрения, процесс Ванюкова демонстрирует значительные преимущества. Высокая концентрация SO2 (20–40%) в отходящих газах благоприятна для производства серной кислоты, а многоступенчатая газоочистка (котел-утилизатор, башни охлаждения, электрофильтры) обеспечивает минимальные выбросы пыли и загрязняющих веществ. Шлаки процесса Ванюкова, свободные от органических веществ и инертные, могут быть утилизированы в производстве строительных материалов. Особо следует отметить уникальную способность печи к комплексной переработке широкого спектра отходов, включая ТБО, пыль ТЭЦ и промышленные шламы, что делает ее важным элементом циркулярной экономики.
Экономическая эффекти��ность процесса Ванюкова подтверждается его высокой удельной производительностью, в 4–15 раз превосходящей традиционные методы. Сравнительный анализ с конкурирующими технологиями (Outokumpu, Ausmelt, Mitsubishi) показывает его преимущества в гибкости к сырью, толерантности к влажности и низким потерям ценных металлов со шлаком. Минимальные затраты на топливо, высокий уровень автоматизации и возможность использования дешевых энергоносителей обеспечивают высокую окупаемость инвестиций.
В области безопасности жизнедеятельности, конструкция печи с водоохлаждаемыми элементами, герметичность и высокий уровень автоматизации минимизируют риски, связанные с высокими температурами и агрессивными средами. Строгое соблюдение нормативно-правовых актов и обучение персонала являются обязательными условиями безопасной эксплуатации.
Перспективы развития метода Ванюкова включают дальнейшее совершенствование конструкции агрегатов (например, двухзонные печи с графитовыми электродами), улучшение методов обработки шлаков, интенсификацию процесса для переработки еще более сложных и низкоэнергетических сырьевых материалов. Исследования в области гидродинамического моделирования и разработка систем непрерывного конвертирования медных штейнов указывают на дальнейший потенциал этой технологии.
Таким образом, процесс Ванюкова не только является передовой и высокоэффективной технологией для переработки медно-никелевых руд, но и обладает огромным потенциалом для решения актуальных экологических и экономических задач современной промышленности. Его значимость для устойчивого развития металлургии трудно переоценить. Дальнейшие исследования должны быть направлены на более глубокое моделирование кинетических процессов, оптимизацию использования водорода в дутье для дополнительной интенсификации, а также разработку новых подходов к утилизации шлаков для производства высокотехнологичных материалов.
Список использованной литературы
- Ванюков А.В., Зайцева В.Я. Шлаки и штейны цветной металлургии. М.: Металлургия, 1969.
- Ванюков А.В., Уткин Н.И. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. М.: Металлургия, 1988.
- Худяков И.Ф., Кляйн С.Э. Металлургия меди, никеля, сопутствующих элементов и проектирование цехов. М.: Металлургия, 1993.
- Гальнбек А.А., Шалыгин Л.М. Расчеты пирометаллургических процессов и аппаратуры цветной металлургии. М.: Металлургия, 1993.
- Потоцкий Е.П., Гриценко Н.В., Мануев Н.В. Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие. М.: МИСиС, 1993.
- СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1995.
- Развитие плавки Ванюкова с обеднением шлаков / В. Лазарев, А. Спесивцев, В. Быстров и др. // Цветные металлы. 2000. № 6. С. 33-35.
- Федеральный закон №123-Ф3. Технический регламент о требования пожарной безопасности. М.: ФГУ ВНИИПО, 2009.
- ГОСТ 12.1.007-76. ССБТ. Вредные вещества, классификация и общие требования безопасности. М.: Издательство стандартов, 2009.
- СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной безопасности. М.: Издательство стандартов, 2009.
- Передел. Печь Ванюкова. Печь взвешенной плавки // Заполярная правда. 2020. 14 мая. URL: https://www.zpolar.ru/news/peredel-pech-vanyukova-pech-vzveshennoy-plavki/ (дата обращения: 10.10.2025).
- Казахский национальный исследовательский технический университет и Satbayev University. 2024. 26 апреля. URL: https://core.ac.uk/download/pdf/248554904.pdf (дата обращения: 10.10.2025).
- Процесс плавки в жидкой ванне — печь Ванюкова // Площадка инноваций НИТУ МИСИС. URL: https://misis.ru/science/innovation-platform/projects/2301/ (дата обращения: 10.10.2025).
- Технология двухзонной печи Ванюкова // Е-ДОСЬЕ. URL: https://e-dosie.ru/tekhnologii/metallurgiya/2984-6-1-tekhnologiya-dvukhzonnoj-pechi-vanyukova.html (дата обращения: 10.10.2025).
- Процесс Ванюкова — технология высокотемпературной комплексной утилизации отходов // Нефтегаз. URL: https://neftegaz.ru/science/utilization/309328-protsess-vanyukova-tekhnologiya-vysokotemperaturnoy-kompleksnoy-utilizatsii-otkhodov/ (дата обращения: 10.10.2025).
- RU2242687C1 — Печь Ванюкова для непрерывной плавки материалов, содержащих цветные и черные металлы. Google Patents. URL: https://patents.google.com/patent/RU2242687C1/ru (дата обращения: 10.10.2025).
- Анализ процесса плавки в печи Ванюкова с целью увеличения извлечения суммы цветных металлов // КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-protsessa-plavki-v-pechi-vanyukova-s-tselyu-uvelicheniya-izvlecheniya-summy-tsvetnyh-metallov (дата обращения: 10.10.2025).
- Кирпиченков И.А. Анализ процесса плавки в печи Ванюкова с целью увеличения извлечения суммы цветных металлов // Санкт-Петербургский горный университет. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-protsessa-plavki-v-pechi-vanyukova-s-tselyu-uvelicheniya-izvlecheniya-summy-tsvetnyh-metallov/viewer (дата обращения: 10.10.2025).
- Печи для автогенных процессов плавки сырья // Инфоурок. URL: https://infourok.ru/pechi-dlya-avtogennyh-processov-plavki-syrya-6688320.html (дата обращения: 10.10.2025).
- Улучшение работы печи Ванюкова за счет обогащения дутья кислородом // КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/uluchshenie-raboty-pechi-vanyukova-za-schet-obogascheniya-dutya-kislorodom (дата обращения: 10.10.2025).
- Исследование условий возникновения промежуточного слоя в печах Ванюкова // КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-usloviy-vozniknoveniya-promezhutochnogo-sloya-v-pechah-vanyukova (дата обращения: 10.10.2025).
- Байтаулов Е. Дипломная работа. Satbayev University. URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_30594348_46499317.pdf (дата обращения: 10.10.2025).
- МОДЕЛИРОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПЛАВКИ МЕДНО-НИКЕЛЕВОГО СУЛЬФИДНОГО СЫРЬЯ // КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/modelirovanie-i-avtomatizatsiya-protsessa-plavki-medno-nikelevogo-sulfidnogo-syrya (дата обращения: 10.10.2025).
- Металлургия — Комплексное использование минерального сырья // КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metallurgiya-kompleksnoe-ispolzovanie-mineralnogo-syrya-1 (дата обращения: 10.10.2025).
- Процесс Ванюкова — Автогенные процессы в металлургии меди и никеля. Теория, технология и практика // Studwood. URL: https://studwood.net/1460395/metallurgiya/protsess_vanyukova (дата обращения: 10.10.2025).
- Участок плавки медного концентрата в печи Ванюкова // Homework.ru. URL: https://www.homework.ru/docs/176391/ (дата обращения: 10.10.2025).
- Исследование возможности использования печи Ванюкова для непрерывной конвертирования медного штейна // inLIBRARY. URL: https://inlibrary.ru/texts/khidirov-sh-u/issledovanie-vozmozhnosti-ispolzovaniya-pechi-vanyukova-dlya-nepreryvnoy-onvertirovanie-mednogo-shteyna/ (дата обращения: 10.10.2025).
- Совершенствование использования тепла при плавильных и обжиговых процессах в металлургии // ResearchGate. URL: https://www.researchgate.net/publication/322477382_soversenstvovanie_ispolzovania_tepla_pri_plavilnyh_i_obzigovyh_processah_v_metallurgii (дата обращения: 10.10.2025).
- Оценка тепловой работы печей плавки в жидкой ванне и печей взвешенной плавки с точки зрения их конструктивных особенностей // КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-teplovoy-raboty-pechey-plavki-v-zhidkoy-vanne-i-pechey-vzveshennoy-plavki-s-tochki-zreniya-ih-konstruktivnyh-osobennostey (дата обращения: 10.10.2025).
- Моделирование медеплавильной печи как объекта управления температурой // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». URL: https://cyberleninka.ru/article/n/modelirovanie-medeplavilnoy-pechi-kak-obekta-upravleniya-temperatu (дата обращения: 10.10.2025).