Шахтинское дело

Лекция №4: Технология конструкционных материалов

Преподаватель:
Доцент кафедры Трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования, к.т.н. Буклаков Андрей Геннадьевич

Москва, 2020 год

Выплавка железа в 4-6 в.в. до н.э.

Предшественник доменной печи

Современное доменное производство

Схема доменного процесса

Колошниковое устройство и Засыпной аппарат

Шахта и распар заплечики

Чугунная летка

1. Кожух печи
2. Рама летки
3. Шамотная кладка
4. Холодильник летки
5. Леточная масса
6. Канал летки
7. Жидкий чугун

Гидравлический комплекс для обслуживания чугунной летки

Шлаковая летка

1. Фурма
2. Медный полый холодильник
3. Чугунный холодильник
4. Чугунная водоохлаждаемая амбразура
5. Рама

Фундамент доменной печи

Скип

Скиповый подъемник материалов и скип доменной печи

Схема очистки доменного газа

Кауперы

Внешний вид и устройство кауперов доменной печи

Схемы доменной печи

Физико-химические процессы

Горение углерода топлива

• Разложение компонентов шихты
• Восстановление окислов
• Науглероживание железа
• Шлакообразование

Поток восходящего газа

• Выделение газов
• Горение топлива
• Восстановление газов
• Выделение сажистого углерода

Шихта

• Испарение влаги и гидратной воды
• Разложение компонентов
• Восстановление железа

Завершение лекции

Спасибо за внимание!

Доменная печь

Доменная печь, также известная как высокая печь, является устройством для производства чугуна из железорудных материалов. Слово домна происходит от старославянского дмение – дутье. На других языках это устройство известно как дутьевая печь, высокая печь и т. д.

Строение доменной печи

Доменная печь состоит из нескольких зон:

1. Зона горячего дутья
2. Зона плавления (заплечики и горн)
3. Зона восстановления FeO (распар)
4. Зона восстановления магнетита (шахта)
5. Зона предварительного нагрева (колошник)
6. Загрузка железорудных материалов, известняка и кокса
7. Доменный газ
8. Столб шихты
9. Выпуск шлака
10. Выпуск жидкого чугуна
11. Сбор отходящих газов

История развития

Слово домна было введено в славянских языках для обозначения этой печи. Второй половине XIX века сталеплавильные технологии стали широко применяться, что привело к более формализованным требованиям к чугунам, подразделяющимся на передельные и литейные.

Выплавка чугуна

Процесс выплавки чугуна в доменной печи описывается как последовательная обработка сырья, включая нагрев, плавление, восстановление и вывод продуктов – шлака и готового жидкого чугуна. Руководство процессом осуществляется исследованием характеристик шлака, определяющих его состав оксидов.

Заключение

Доменная печь играет ключевую роль в производстве чугуна из железорудных материалов. Ее конструкция и процессы выплавки чугуна имеют значительное значение для производства стали и других металлических изделий.

Доменная печь

Доменная печь представляет собой непрерывно действующий аппарат шахтного типа. Загрузка шихты осуществляется сверху через типовое загрузочное устройство, которое одновременно является и газовым затвором доменной печи.

Рудные материалы

В домне восстанавливают богатую железную руду, агломерат или окатыши. Иногда в качестве рудного сырья используют брикеты.

Схема доменного производства

1. железная руда + известняк
2. колошник с аппаратом, предотвращающим уход доменного газа в атмосферу
3. слои известняка, оксида железа, руды
4. горячий воздух (с температурой около 1200 °C)
5. подача воздуха в регенераторы (кауперы)
6. резервуар для кокса
7. газоотвод для горячего колошникового газа

Строение доменной печи

Доменная печь состоит из пяти конструктивных элементов:

1. Верхняя цилиндрическая часть — колошник
2. Расширяющаяся коническая часть — шахта
3. Цилиндрическая часть — распара
4. Суживающаяся коническая часть — заплечики
5. Цилиндрическая часть — горна

Процесс в доменной печи

Верхняя часть горна оснащена фурмами, через которые подается нагретое до высокой температуры дутье — сжатый воздух, обогащенный кислородом и углеводородным топливом. Температура в печи изменяется в зависимости от высоты, благодаря чему происходят химические процессы восстановления руды в металл.

Образование чугуна

Кокс сгорает в горне, образуя диоксид углерода и выделяя тепло. Диоксид углерода взаимодействует с коксом и оксидами железа, восстанавливая железо до металлического состояния. Полученное железо стекает вниз по коксу, образуя сплав – чугун. В процессе образуется также шлак, в котором накапливаются вредные примеси.

Ранее шлак выпускался через отдельную шлаковую лётку. В настоящее время и чугун, и шлак выпускают через чугунную лётку одновременно. Разделение чугуна и шлака происходит уже вне доменной печи — в жёлобе, при помощи разделительной плиты. Отделённый от шлака чугун поступает в чугуновозные ковши, либо в ковши миксерного типа и вывозится либо в сталеплавильный цех, либо в разливочные машины.

Автоматизация доменного производства

Замена огнеупорной кладки в горне доменной печи

Современная печь вместе со всеми сооружениями и металлоконструкциями, футеровкой (огнеупорной кладкой) и находящимися в ней шихтовыми материалами и продуктами плавки может иметь массу свыше 30 тыс. т при общей высоте в несколько десятков метров. Эта масса должна быть равномерно передана грунту. Нижнюю часть фундамента (подошву) делают в виде массивной бетонной плиты толщиной до 4 м. На подошву опираются колонны, поддерживающие металлические конструкции печи (кожух). Верхняя часть фундамента (пень) представляет собой монолитный цилиндр из жароупорного бетона, на котором находится горн печи.

Горн доменной печи

Горн доменной печи — нижняя часть доменной печи, цилиндрическая по внутреннему очертанию и коническая (иногда цилиндрическая) по наружной форме. Горн оснащён устройствами для выпуска чугуна и шлака (чугунными и шлаковыми летками), приборами (фурмами) для вдувания нагретого воздуха. Горн доменной печи — наиболее ответственная часть её конструкции. Внутри горна непрерывно движутся и обновляются кокс, жидкие чугун и шлак, горновые газы. По сути это мощный непрерывно движущийся реактор. Основные конструктивные элементы горна — кожух, холодильники, чугунная и шлаковая летка, фурменные приборы.

Выпуск чугуна из доменной печи

Это канал прямоугольной формы шириной 250—300 мм с высотой 450—500 мм. Канал делают в огнеупорной кладке горна на высоте 600—1700 мм от поверхности лещади. Каналы для шлаковых лёток выкладывают на высоте 2000—3600 мм. Канал чугунной лётки закрыт огнеупорной массой. Открывают чугунную лётку путём высверливания бурильной машиной отверстия диаметром 50—60 мм. После выпуска чугуна и шлака (на современных больших доменных печах выпуск чугуна и шлака осуществляется через чугунные лётки) отверстия забивают с помощью электрической пушки. Носок пушки вводят в лётку и в неё из пушки под давлением подают лёточную огнеупорную массу. Шлаковая лётка на доменной печи защищена водоохлаждаемыми элементами, которые в совокупности называют шлаковыми стопорами, и рычажной конструкцией с пневматическим приводом, управляемым дистанционно. Доменные печи большого объёма (3200—5500 м3) оборудованы четырьмя чугунными лётками, работающими попеременно, и одной шлаковой лёткой. Выпуск чугуна и шлака из доменной печи включает в себя следующие операции:

В геральдике и филателии

Плавильная печь — редкая негеральдическая фигура, символизирующая отношение к металлургической, рудодобывающей и рудоперерабатывающей промышленности. Используется в гербах Екатеринбурга (1783, 1998 гг.) и гербах Луганска (1903, 1992 гг.), а также в гербе Барнаула.

«Ша́хтинское дело» (официально: «Дело об экономической контрреволюции в Донбассе») — судебно-политический процесс, проходивший с 18 мая по 6 июля 1928 года в московском Доме Союзов. В рамках процесса группа из 53-х руководителей и специалистов угольной промышленности СССР, входившая как в ВСНХ и трест «Донуголь», так и в управляющие органы ряда шахт Донбасса, обвинялась во вредительстве и саботаже. Кроме того, участников процесса, являвшихся преимущественно представителями старой (дореволюционной) технической интеллигенции, обвиняли в создании подпольной контрреволюционной организации, связанной с зарубежными антисоветскими центрами, в частности, с «парижским центром». Первые аресты отдельных участников произошли в июне-июле 1927 года, в марте 1928 года. После того, как Политбюро ЦК приняло версию о «заговоре», дело стало политическим.

Итоговые обвинения, за отсутствием улик, строились на компрометирующих показаниях и самооговорах. В связи с арестом ряда граждан Германии, дело стало причиной серьёзного дипломатического кризиса. «Шахтинский процесс» над группой представителей «буржуазной» интеллигенции стал знаковым событием в истории СССР, обозначив переход от НЭПа к «социалистическому наступлению» в экономике. В 2000 году Генеральной прокуратурой РФ все осуждённые были реабилитированы за отсутствием состава преступления.

Истоки дела. Следствие

Демонстрация в городе Шахты

Группа рабочих, свидетелей обвинения по Шахтинскому делу (1928)

Группа, родственно связанная между собой, а также связанная между собой деловыми дореволюционными связями во главе с Емельяном Колодубом, в прошлом известным шахтовладельцем.

Доставка в суд обвиняемых по «Шахтинскому делу»

Доставка папок с документами по Шахтинскому делу на процесс (1928)

Кризис в советско-германских отношениях

что если мы приписываем совершенно точные преступления лицу, которое оказывается несуществующим, то какова же ценность всей нашей информации и всех наших обвинений

Президиум суда по Шахтинскому делу (1928)

Предварительное следствие прокуратуры

Подсудимых конвоируют сотрудники ОГПУ (1928)

Горные техники, механики и технические специалисты

Защитники на «Шахтинском процессе» знакомятся с документами обвинения. Май 1928 г.

Вышинский зачитывает решение суда

Обвиняемые в Шахтинском деле: приговоренные к смертной казни (справа).

Оценки и влияние

Шахтинцы и промпартийцы были открыто чуждыми нам людьми. Это были большей частью бывшие владельцы предприятий, бывшие управляющие при старых хозяевах, бывшие компаньоны старых акционерных обществ, либо просто старые буржуазные специалисты, открыто враждебные нам политически. Никто из наших людей не сомневался в подлинности политического лица этих господ.И. Сталин «О недостатках партийной работы и мерах ликвидации троцкистских и иных двурушников» (3 марта 1937)

В рассказе Михаила Зощенко "Честное Дело": "Настройщик говорит: — Это не моё постороннее дело — входить в психологию отъезжающих. Раз, говорит, у меня на руках наряд, то я и должен этот наряд произвести, чтоб меня не согнали с места службы, как шахтинца или вредителя"

Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист

Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым).

Ученые ПНИПУ предложили метод более эффективного проветривания шахт

Исследование опубликовано в сборнике материалов конференции «Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых», том № 2, 2023.

Основная задача рудничной вентиляции – сделать так, чтобы действующие подземные горные выработки наполнялись необходимым количеством свежего воздуха, а ядовитые и горючие газы в них разбавлялись до допустимых для человека концентраций.

В шахтах происходят выбросы выхлопных газов от техники или продуктов взрывных работ. Ученые ПНИПУ исследовали способ проветривания при помощи вентиляторов-эжекторов: в его основе лежат процессы диффузии – естественного воздухообмена за счет энергии сквозного потока воздуха.

Они изучили тупиковые камеры длиной до 50 метров, чтобы определить наиболее эффективный режим их проветривания. Эжекторные установки представляют собой вентиляторы с камерой смешения. Вынос газа усиливается, если использовать их на транспортно-вентиляционном штреке, который предназначен для перемещения полезного ископаемого и проветривания очистных забоев.

– С помощью вычислений в специальном ПО мы создали трехмерную модель горизонтальной выработки (штрека) и прилегающей к ней тупиковой камеры. Затем провели расчет и выяснили, что разница объемных расходов воздуха с эжектором и без него составила 120 м3/мин, – рассказывает студент 6 курса горно-нефтяного факультета ПНИПУ Илья Козунин.

Кроме того, ученые ПНИПУ определили оптимальное расположение установок, при котором они работают с максимальной эффективностью.

– Моделирование показало, что их размещение у «ближней» стенки выработки улучшает интенсивность проветривания камер в 2-3 раза по сравнению с размещением у «дальней». Максимальная разница расхода воздуха между двумя этими вариантами составила порядка 250%, – подводит итог научный руководитель, кандидат технических наук, доцент кафедры разработки месторождений полезных ископаемых ПНИПУ Станислав Мальцев.

Ученые считают, что самый эффективный способ проветривать тупиковые камеры длиной до 50 метров за счет процессов диффузии – размещать эжекторы у ближайшей к ним стенки. Более интенсивное проветривание таких выработок улучшает условия труда горнорабочих, а также позволяет уменьшить суммарное энергопотребление вентиляторных установок в шахте. Результаты проведенного исследования уже применяются на одном из горнодобывающих предприятий.

Александр Бочкарев из ТГУ – инженер года в России, Тольяттинский государственный университет, 22:45, 06.03.2024, Россия

Старший преподаватель кафедры «Сварка, обработка материалов давлением и родственные процессы» Тольяттинского государственного университета стал одним из победителей XХIV Всероссийского конкурса «Инженер года-2023».

Ученые Пермского Политеха повысили точность нейросетей для распознавания изображений, ПНИПУ, 22:41, 06.03.2024, Россия

Одно из популярных направлений нейросетей – распознавание изображений.Требуется постоянная модификация и улучшение методов для снижения ошибок. Ученые ПНИПУ разработали подсистему машинного зрения, которая обеспечивает надежное распознавание мелких и разноудаленных от камеры объектов. Предложенная схема поможет, например, обнаружить оружие или опасные предметы в толпе.

В Алтайском ГАУ прошла серия образовательных мероприятий по тематике No-Till, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 18:53, 02.03.2024, Россия

В рамках сотрудничества с инженерно-агрономическим центром «Амиготерра» в Алтайском государственном аграрном университете во время проходящей на базе вуза XII ежегодной конференции сторонников ресурсосберегающей технологии No-Till «Развитие и применение технологии No-Till в хозяйствах Сибири» состоялось несколько образовательных мероприятий

Ученые ПНИПУ нашли способ сделать транспортировку водорода тише, ПНИПУ, 22:13, 26.02.2024, Россия

Водород, вероятно, станет источником энергии будущего. Но при его транспортировке возникает повышенный шум, который вредит органам слуха и негативно влияет на работу оборудования. Ученые ПНИПУ изучили поведение звуковых волн во время течения водорода по трубам и протестировали перегородки из разных материалов. Результаты исследования помогут снизить уровень шума до безопасного.

Наличие колодца на участке частного дома или дачи предусматривает проведение мероприятий и работ по очистке и уходу. Как понять, что пора чистить колодец, как часто и правильно это делать?

В каких случаях требуется откачка воды из колодца

Чистка колодцев с питьевой водой производится в следующих случаях:

Изменение качества воды, ее химического состава грозит проблемами со здоровьем. Поэтому колодец надо чистить, либо оборудовать новый.

Как правильно откачать всю воду из колодца

Для решения проблем с колодезной водой надо для начала ее выкачать из него. Выкачивание производится вручную или при помощи насосов:

В зависимости от состояния колодца, откачка воды проводится в следующем порядке. Первоначально проверяется наличие газов в шахте колодца, для этого в нее опускается зажженная свеча к срезу воды.

С поверхности воды удаляется крупный мусор, ряска, листья сачком или ведром. Это нужно сделать для того, чтобы сор не препятствовал работе насоса.

Затем нужно определиться с местом для откачанной воды. Не следует выливать ее рядом с колодцем. Подойдет любая канава, емкости для полива.

Следующий шаг – подготовка насоса, а именно оборудование его фильтром, защитой от мусора, находящегося в колодезной воде. Попадание мелких камней и частиц в насос может служить причиной его поломки.

Для дальнейших работ по очистке стенок и дна колодца понадобятся лестница, страховочный трос, непромокаемый костюм. Все работы по откачке и очистке нужно производить вдвоем или втроем.

Если самостоятельно откачать воду затруднительно, можно обратиться в специализированную фирму.