Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов

Abstract

Сформулирована аппаратурно-технологическая классификация плазменных процессов в металлургии и при обработке материалов, позволившая оценить перспективы их практического применения и пути оптимизации конструктивно-технологического оформления. Оборудование для шахтных печей с плазменным нагревом и процессы воздействия плазмы на металлургические расплавы имеют близкие прототипы в классической металлургии. Струйно-плазменные процессы, ориентированные на получение веществ в дисперсном состоянии, требуют создания оригинального оборудования. Авторами реализованы процессы плазменно-водородного восстановления оксидов тугоплавких металлов, плазменной восстановительной плавки оксидов группы железа, получения соединений металлов (карбиды, нитриды, оксиды и др.), позволяющие производить продукты в виде дисперсных порошков. Они отличаются возможностью энерго- и ресурсосбережения, получения продуктов с особыми эксплуатационными свойствами и совместимостью с окружающей средой. Предложена концепция модульного энерготехнологического комплекса, объединяющего на базе плазменной техники производство энергии и химико-металлургическое изготовление металлов, сталей и сплавов из природного и техногенного сырья. Такой экологически чистый комплекс позволит снизить энерго- и ресурсозатраты.

Equipment-technology classification of plasma processes in metallurgy and in material processing has been established that allowed evaluation of the prospects for their practical application and means of optimization of design-technological characteristics. Equipment for shaft furnaces with plasma heating and processes of plasma action on metallurgical melts have close prototypes in classical metallurgy. Plasma-jet processes oriented to production of materials in the dispersed state, require development of original equipment. The authors have implemented processes of plasma-hydrogen reduction of refractory metal oxides, plasma reducing smelting of iron group oxides, producing metal compounds (carbides, nitrides, oxides, etc.), allowing manufacturing products in the form of dispersed powders. They feature the capability of energy and resource saving, making products with special service properties and environmental compatibility. A concept of modular energy technological complex is proposed, which combines generation of energy and chemico-metallurgical production of metals, steels and alloys from natural and technogenic raw materials on plasma technology base. Such a non-polluting complex will allow lowering energy and resource consumption.