Процесс переработки медно-никелевых руд по методу Ванюкова: комплексное исследование теоретических, технологических, экологических и экономико-инновационных аспектов

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:

1. Количество штейна: Определяется на основе содержания меди (или никеля) в исходной шихте и желаемого содержания этих металлов в штейне, с учетом коэффициента извлечения.
2. 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.
3. 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%.

1. Расчет меди:
   Масса Cu в концентрате: 1000 кг × 0,20 = 200 кг.
   Cu в штейне: 200 кг × 0,95 = 190 кг.
2. 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.
3. 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.
4. 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:

• Q_шихты: Теплотворная способность шихты, обусловленная экзотермическими реакциями окисления сульфидов.
• Q_дутья: Физическая теплота технологического дутья (подаваемого кислорода и/или воздуха), если оно нагрето.
• Q_{топлива}: Теплота от сжигания дополнительного топлива (природный газ, мазут, уголь), если автогенности недостаточно.
• Q_потерь: 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:

1. 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.
2. Башня охлаждения: Из котла газы поступают в башню охлаждения, где их температура дополнительно снижается за счет испарительного охлаждения.
3. 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:

1. 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.
2. 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.
3. 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 (Q_шихты + Q_дутья + Q_{топлива} — Q_потерь ≥ 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

1. Ванюков А.В., Зайцева В.Я. Шлаки и штейны цветной металлургии. М.: Металлургия, 1969.
2. Ванюков А.В., Уткин Н.И. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. М.: Металлургия, 1988.
3. Худяков И.Ф., Кляйн С.Э. Металлургия меди, никеля, сопутствующих элементов и проектирование цехов. М.: Металлургия, 1993.
4. Гальнбек А.А., Шалыгин Л.М. Расчеты пирометаллургических процессов и аппаратуры цветной металлургии. М.: Металлургия, 1993.
5. Потоцкий Е.П., Гриценко Н.В., Мануев Н.В. Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие. М.: МИСиС, 1993.
6. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1995.
7. Развитие плавки Ванюкова с обеднением шлаков / В. Лазарев, А. Спесивцев, В. Быстров и др. // Цветные металлы. 2000. № 6. С. 33-35.
8. Федеральный закон №123-Ф3. Технический регламент о требования пожарной безопасности. М.: ФГУ ВНИИПО, 2009.
9. ГОСТ 12.1.007-76. ССБТ. Вредные вещества, классификация и общие требования безопасности. М.: Издательство стандартов, 2009.
10. СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной безопасности. М.: Издательство стандартов, 2009.
11. 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).
12. 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).
13. 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).
14. 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).
15. 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).
16. 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).
17. 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).
18. 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).
19. Печи для автогенных процессов плавки сырья // Инфоурок. URL: https://infourok.ru/pechi-dlya-avtogennyh-processov-plavki-syrya-6688320.html (дата обращения: 10.10.2025).
20. 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).
21. 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).
22. Байтаулов Е. Дипломная работа. Satbayev University. URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_30594348_46499317.pdf (дата обращения: 10.10.2025).
23. 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).
24. Металлургия — Комплексное использование минерального сырья // КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metallurgiya-kompleksnoe-ispolzovanie-mineralnogo-syrya-1 (дата обращения: 10.10.2025).
25. 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).
26. Участок плавки медного концентрата в печи Ванюкова // Homework.ru. URL: https://www.homework.ru/docs/176391/ (дата обращения: 10.10.2025).
27. 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).
28. 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).
29. 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).
30. 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).