Підвищення екологічної безпеки металургійного виробництва при переливах чавуну

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ПРИРОДООХОРОННОГО І КУРОРТНОГО БУДІВНИЦТВА

УДК 669.162.252

ПІДВИЩЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ МЕТАЛУРГІЙНОГО ВИРОБНИЦТВА ПРИ ПЕРЕЛИВАХ ЧАВУНУ

21.06.01 - екологічна безпека

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Кравець Василь Анатолійович

Сімферополь-2008



Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донбаській національній академії будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий консультант - Погребняк Володимир Григорович, д.т.н., проф., проректор Донецького національного університету економіки і торгівлі ім. Туган-Барановського, професор кафедри “Прикладна екологія і хімія” Донбаської національної академії будівництва і архітектури.

Офіційні опоненти: Чернятевич Анатолій Григорович - д.т.н., проф., завідуючий кафедрою руднотермічних процесів Дніпродзержинського державного технічного університету.

Андронов Володимир Анатолійович - д.т.н., доцент, начальник факультету цивільного захисту населення і територій Університету цивільного захисту України (МНС, м. Харків).

Куркчи Усейн Мустафаєвич - д.т.н., проф., завідуючий кафедрою хімії Кримського інженерно-педагогічного університету.

Захист дисертації відбудеться “ 18 ” січня 2008 р. о 13-00 години на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 52.079.03 в Національній академії природоохоронного і курортного будівництва, за адресою: 95493, м. Сімферополь, вул. Павленка, 5, кімната 102.

З дисертацією можна ознайомитися в науково-технічній бібліотеці за адресою: 95000, м. Сімферополь, вул. Київська, 181

Автореферат розісланий “____”____________ 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

к.т.н., доцент Пашенцев О.І



АНОТАЦІЯ

Кравець Василь Анатолійович. Підвищення екологічної безпеки металургійного виробництва при переливах чавуну. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за фахом 21.06.01 - екологічна безпека. Сімферополь. 2008.

Дисертація містить результати теоретичних і експериментальних досліджень механізму утворення бурого диму при переливах чавуну, аеродинаміки викидів, теорію придушення бурого диму нейтральним газом, розроблені на основі цієї теорії технології придушення бурого диму азотом і азотно-водяним аерозолем, і результати промислових випробувань і впровадження цих технологій. Встановлені закономірності впливу на ступінь пилозаглушення керованих технологічних і конструктивних параметрів: витрати нейтрального газу і швидкості його витікання, числа, діаметра і розташування сопів для подачі газу. Новизна розроблених технічних рішень підтверджена авторськими посвідченнями СРСР і патентами України.

Впровадження розроблених технологій здійснено в конвертерному і доменному цехах металургійного комбінату "Азовсталь", у конвертерних цехах №1 і №2 Західносибірського металургійного комбінату. У результаті впровадження: аерозоль дим чавун азот

- знизилися викиди бурого диму в атмосферу після циклонів без використання фільтрів на 80-87% при застосуванні пилоподавлення азотом і на 90-95% при застосуванні пилоподавлення азотно-водяним аерозолем;

- збільшився вміст карбону в пилу, що уловлюється циклонами з 13-20% до 30-40% за рахунок зниження частки оксидів заліза, що перетворило уловлений пил у товарний продукт;

- зменшився угар заліза при переливах, за рахунок чого досягнута економія чавуна;

- покращився санітарний стан робочих місць без збільшення продуктивності димососів.

Ключові слова: переливи чавуну, бурий дим, пилозаглушення, нейтральний газ, графіт.



АННОТАЦИЯ

Кравец Василий Анатольевич. Повышение экологической безопасности металлургического производства при переливах чугуна. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук по специальности 21.06.01 - экологическая безопасность.

Диссертация содержит результаты теоретических и экспериментальных исследований механизма образования бурого дыма при переливах чугуна, аэродинамики выбросов, теорию подавления бурого дыма нейтральным газом, разработанные на основе этой теории технологии подавления бурого дыма азотом и азотно-водным аэрозолем, и результаты промышленных испытаний и внедрения этих технологий. Установлены закономерности влияния на степень пылеподавления управляемых технологических и конструктивных параметров: расхода нейтрального газа и скорости его истечения, числа, диаметра и расположения сопел для подачи газа. Новизна разработанных технических решений подтверждена авторскими свидетельствами СССР и патентами Украины.

Внедрение разработанных технологий осуществлено в конвертерном и доменном цехах меткомбината “Азовсталь”, в конвертерных цехах №1 и №2 Западно-Сибирского металлургического комбината. В результате внедрения:

- снизились выбросы бурого дыма в атмосферу после циклонов без использования фильтров на 80-87% при применении пылеподавления азотом и на 90-95% при применении пылеподавления азотно-водным аэрозолем;

- увеличилось содержание углерода в пыли, улавливаемой циклонами с 13-20% до 30-40% за счёт снижения доли оксидов железа, что превратило уловленную пыль в товарный продукт;

- уменьшился угар железа при переливах, за счёт чего достигнута экономия чугуна;

- улучшилось санитарное состояние рабочих мест без увеличения производительности дымососов.

Ключевые слова: переливы чугуна, бурый дым, пылеподавление, нейтральный газ, графит.



ABSTRACT

Kravets Vasiliy Anatol'evich, The increase of ecological safety of metallurgical production at overflows of cast-iron. - The Manuscript.

Dissertation of the competition of graduate degree of doctor of engineering sciences on speciality 21.06.01 - ecological safety.

The dissertation contains the results of theoretical and experimental researches of the red fume formation mechanism, the emissions aerodynamics, theory of red fume suppression by the neutral gas, as well as this theory grounded and further on developed red fume suppression by nitrogen and nitrogen-water technologies and the resulting effects of their industrial tests and practical implementation. A number of regularities have been revealed concerning the dust suppression degree being influenced by the controllable technological and constructive specifications: the neutral gas expense and its flow-speed, the quantity, diameter and location of gas-supply muzzles. The novelty of the designed technological decisions has been confirmed by corresponding authorizing certificates of Patent Copyright Boards of both USSR and Ukraine.

The newly-designed technologies introduction has been carried out in the converter and blast-furnace shops of the “Azovstal” and in the №1 and 2 converter shops of West Siberian steel-mills. The introduction results read as follows:

- the after-cyclone non-filtered atmosphere red fume emission index has been lowered by 80 through 87% on applying nitrogen dust suppression and 90 through 95% on applying nitrogen-water aerosol suppression;

- there is a sufficient growth of carbon concentration in the cyclone-caught dust from 13-20% up to 30-40% due to the decline of iron oxides share, which enables to convert the caught dust into a trade good;

- there has been a market decrease of iron intoxication at overflowing, resulting in the cast-iron economy;

- the sanitary conditions of work places have been significantly improved without any further growth of exhausters productivity.

Keywords: cast-iron overflows, red fume, dust suppression, neutral gas, graphite.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

Актуальність теми. Проблема забруднення атмосфери викидами пилу, що утворюється при переливах розплаву чавуну в доменних і сталеплавильних цехах, в даний час не вирішена і є чинником, що стримує розвиток чорної металургії. Рішення цієї задачі є умовою подальшого розвитку металургії, зокрема, у зв'язку з майбутньою сертифікацією згідно з ISO 14000, яка, мабуть, найближчими роками стане обов'язковою для підприємств, що випускають продукцію на експорт.

Кожна порція чавуну на шляху від доменної печі до сталеплавильного агрегату переливається 4 рази: при випуску на ливарному дворі доменної печі, при заливці і зливі металу в міксерному відділенні і при заливці в сталеплавильний агрегат.

Кожен перелив супроводжується викидом в атмосферу значної кількості пилу, що складається з трьох основних компонентів: крупнодисперсної фракції, що включає графітні пластини і металеві частки, а також з дрібнодисперсних оксидів заліза (бурого диму). Пил створює санітарні проблеми на робочих місцях і забруднює навколишнє середовище.

Для зниження викидів, як правило, здійснюють їх відведення за допомогою димососів великої потужності з подальшим очищенням від пилу і скиданням очищених газів в атмосферу. Очищення відведених газів повинне проводитися в два ступені, коли як перший ступінь застосовуються циклони, що уловлюють графітний пил (придатний для утилізації), а як другий ступінь, для уловлювання дрібнодисперсного бурого диму, застосовують рукавні фільтри або електрофільтри - дорогі, громіздкі і складні в експлуатації апарати. Пил, уловлений фільтрами, зазвичай вивозять у відвал.

Таким чином, використання традиційних методів зниження викидів при переливах металу вимагає значних капітальних і експлуатаційних витрат і приводить до утворення відходів. Внаслідок цього в даний час багато ливарних дворів і міксерних відділень, а також всі конвертери (з боку заливки) металургійних заводів України взагалі не обладнані ніякою системою аспірації, а викиди неорганізовано поступають в атмосферу без будь-якого очищення.

Тому робота, направлена на вирішення науково-технічної проблеми підвищення екологічної безпеки металургійного виробництва при переливах чавуну, розробки теорії утворення і придушення викидів і створення, на основі такої теорії, технологічних прийомів, що дозволяють подавити процес виникнення пилу і забезпечити зниження викидів в атмосферу без використання дорогих газоочисних агрегатів, а також на вирішення проблеми утилізації пилу, є актуальною.

Зв'язок з науковими програмами і темами. Основні дослідження теоретичного і прикладного характеру виконувалися відповідно до плану науково-дослідних робіт Мінпромполітики України (тема № 97/422). Частина роботи виконана в рамках міжнародних контрактів з металургійним комбінатом в м. Бенсі (Китайська народна республіка) в 1992-93 рр., і з Агентством міжнародного розвитку США в 1997 р. (№12-152), а також за прямими договорами з металургійними підприємствами - металургійним комбінатом “Азовсталь”, Західносибірським металургійним комбінатом і Череповецьким металургійним комбінатом. Державна реєстрація цих робіт не проводилася. Автор дисертації брав участь у виконанні робіт як науковий керівник і відповідальний виконавець.

Мета роботи. Розробка методів підвищення екологічної безпеки металургійного виробництва при переливах чавуну.

Поставлену мету досягнуто шляхом рішення наступних задач:

- оцінка доцільності використання різних методів зниження викидів при переливах чавуну;

- розробка теорії утворення бурого диму стосовно процесів переливу чавуну;

- теоретичне і експериментальне дослідження впливу на процес виникнення пилу різних чинників в умовах переливів чавуну;

- дослідження аеродинаміки процесів формування і виділення викидів;

- розробка, на основі теоретичних уявлень, технології придушення бурого диму шляхом подачі нейтрального газу;

- випробування розробленої технології в промислових умовах і впровадження її на підприємствах чорної металургії в Україні і за кордоном;

- дослідження властивостей пилу, що вміщує графіт, і розробка методів її збагачення і утилізації.

Об'єкт досліджень. Викиди в атмосферу і відходи, що утворюються, при переливах чавуну.

Предмет досліджень. Оцінка доцільності використання різних методів зниження викидів при переливах чавуну, закономірності утворення і виділення викидів і розробка ефективних технологічних методів їх зниження, а також проблема утилізації уловленого пилу.

Методи дослідження. Аналітичне математичне моделювання фізико-хімічних процесів, пов'язаних з виникненням і виділенням викидів при переливах чавуну, експериментальне дослідження параметрів викидів і властивостей пилу, зіставлення параметрів викидів при застосуванні різних методів їх зниження і при переливах без застосування таких методів.

Наукова новизна отриманих результатів.

1. Запропоновано новий метод оцінки доцільності застосування різних видів газоочистки, що полягає в зіставленні маси уловлених шкідливих речовин і викидів в атмосферу при виробництві енергії і матеріалів, необхідних для здійснення процесу газоочистки. Встановлено, що існують мінімальні значення вмісту шкідливих речовин в потоці викидів, при перевищенні яких очищення доцільне.

2. Отримала подальший розвиток і підтверджена експериментально теорія утворення бурого диму стосовно процесів переливу чавуну. Експериментально підтверджено, що одним з етапів виникнення бурого диму є вибух бризок металу при виділенні бульбашки монооксиду вуглецю на поверхні графітових включень. Вперше встановлено, що бризки діаметром менше 30 мкм при переливах не вибухають, краплі розміром більше 30 мкм вибухають із тим більшою вірогідністю, чим більший розмір мають краплі, а краплі розміром 250-2000 мкм вибухають з 100% вірогідністю.

3. Вперше отримана залежність поверхні випаровування бризок металу від параметрів подачі нейтрального газу. Встановлено, що при збільшенні швидкості нейтрального газу до критичної величини відбувається коагуляція крапель і зменшення поверхні випаровування, а при перевищенні критичної швидкості відбувається диспергування металу і збільшення поверхні випаровування.

4. Вперше отримано вираз, що описує вплив на процес утворення бурого диму керованих технологічних і конструктивних параметрів подачі нейтрального газу, і теоретично встановлено екстремальний характер залежності ступеня пилоподавлення від витрати нейтрального газу. Отримані залежності підтверджені експериментально в промислових умовах.

5. Експериментально в промислових умовах досліджені газодинамічні процеси формування факела викидів при переливах чавуну і вперше встановлено, що зовнішнє повітря надходить в об'єм ковша через дві зони, одна з яких розташована навколо струменя металу, а інша - в пристінній області , а між цими зонами розташована зона викидів.

6. Вперше показано, що наявність в газоподібному азоті краплинної води в кількості 100-250 г/м³ азоту підсилює ефект придушення процесу утворення бурого диму.

7. Уточнені властивості великодисперсної, що вміщує графіт, фракції пилу - другого, після бурого диму, компонента викидів. Встановлено, що крупнодисперсна фракція складається з двох різнорідних компонентів: бризок чавуну і частинок графітної піни, причому бризки металу переважно зосереджені в дрібних фракціях, а графітна піна - у великих фракціях. Встановлено, що при подачі нейтрального газу збільшується вміст графіту в пилу з 13-20% до 30-40%, а у поєднанні з відділенням дрібних фракцій до 50-60%, що перетворює цей пил на товарний продукт і вирішує проблему її утилізації.

Практичне значення отриманих результатів. Полягає в тому, що на основі теоретичних і експериментальних результатів розроблена технологія придушення утворення бурого диму шляхом подачі нейтрального газу. Новизна технічних рішень підтверджена авторськими свідоцтвами СРСР і патентом України.

Для випадків, коли необхідно забезпечити підвищений ступінь пилоподавлення при нестачі нейтрального газу, вперше розроблена і теоретично обґрунтована технологія придушення бурого диму азотно-водним аерозолем, що отримується шляхом добавки в газоподібний азот невеликих кількостей розпиленої води.

Реалізація результатів роботи. Розроблену технологію придушення бурого диму азотом впроваджено в міксерному відділенні конвертерного цеху №1 Західносибірського металургійного комбінату і на ливарному дворі доменної печі №3 комбінату “Азовсталь”.

Технологію придушення бурого диму азотно-водяним аерозолем впроваджено в міксерному відділенні конвертерного цеху і на ливарному дворі доменної печі №3 металургійного комбінату “Азовсталь”.

В результаті впровадження розроблених технологій досягнуто зниження викидів бурого диму в атмосферу на 85-95% без застосування додаткових газоочисних апаратів і поліпшення санітарного стану робочих місць без збільшення потужності димососу. На ливарному дворі доменної печі №3 металургійного комбінату “Азовсталь” зниження викидів і поліпшення санітарного стану на робочих місцях було досягнуто взагалі без застосування системи аспірації.

Застосування розроблених технологій дозволило перетворити уловлений пил, що містить графіт, на товарний продукт і вирішити проблему його утилізації.

Результати роботи використані при виконанні робочого проекту реконструкції конвертерного цеху металургійного комбінату в Бенсі (Китай) і при виконанні пілотного проекту в рамках контракту з Агентством міжнародного розвитку (АМР США). За виконання робіт в рамках міжнародних контрактів до України надійшло 78 тис. доларів США.

Розроблені технології придатні для широкого впровадження на металургійних підприємствах СНД і в далекому зарубіжжі.

Результати дисертаційної роботи використані Донбаською національною академією будівництва і архітектури, Донецьким національним технічним університетом і Донецьким національним університетом в навчальному процесі при підготовці студентів, магістрантів і аспірантів за спеціальностями, пов'язаними із захистом навколишнього середовища в чорній металургії.

Особистий внесок здобувача.

Наведені в дисертації результати отримані автором протягом приблизно 15 років в рамках договорів з Мінпромом України, міжнародних контрактів з КНР і США, а також за прямими договорами з металургійними заводами. Особистий внесок здобувача полягає в наступному:

сформульовані постановки завдань по всіх розділах дисертації;

безпосередньо претендентом отримані основні аналітичні вирази, які описують процеси утворення і придушення бурого диму і формування факела викидів;

брав безпосередню участь в проведенні промислових і лабораторних досліджень;

претендентові належить провідна роль у впровадженні розроблених технологій;

проведена систематизація, науковий аналіз і інтерпретація отриманих результатів.

У всіх публікаціях із співавторами основні ідеї належать авторові даної роботи.

В той же час слід зазначити, що спільно з автором в роботі брали участь Джепа Т.І., Саржевський В.М., Тимаков В.В., Бодряга В.В. і Якуніна Л.В. Користуючись випадком, автор приносить всім їм щиру подяку за надану допомогу.

Апробація результатів дисертації

Основні результати і матеріали досліджень доповідалися і обговорювалися:

- на засіданнях науково-технічної ради Українського наукового центру технічної екології;

- на міжнародному симпозіумі “Проблеми екології в металургійному виробництві” в 1990 р. в м. Маріуполі;

- на міжнародних конференціях “Екологія і теплотехніка” в 1996 р. в м. Дніпропетровську, “Тепло і масообміні процеси в металургійних системах” в 2006 в м. Маріуполі, “Екологічна безпека: проблема і шляхи вирішення” в 2007 р. в м. Алушта;

- на українських конференціях “Охорона навколишнього середовища і раціональне використання природних ресурсів” в 1993 р. в м. Донецьку, “Екологія промислового міста” в 1997 р. в м. Маріуполі, Всеукраїнській науково-практичній конференції “Екологія. Людина. Суспільство” в 2000 р. в м. Києві і “Розвиток, пріоритети, реалізація та перспективи процесу “Довкілля для Європи”” у 2004 р. в м. Донецьку;

- у повному обсязі закінчена дисертаційна робота докладалася на засіданні науково-технічної ради Українського наукового центру технічної екології, на наукових семінарах кафедри безпеки життєдіяльності і екології Донбаської державної академії будівництва і архітектури і кафедри руднотермічних процесів і маловідходних технологій Донецького національного технічного університету.

Публікації

Основні положення дисертації опубліковані в 27 працях, зокрема в 1 монографії, 24 статтях в спеціалізованих наукових українських і зарубіжних журналах і збірниках наукових праць і в 2 винаходах. Кількість публікацій без співавторів - 10. Дані публікації не включені в кандидатську дисертацію і в її автореферат.

Структура і обсяг дисертації.

Дисертація складається із введення, восьми розділів, висновків, списку використаної літератури з 164 найменувань і додатків. Загальний обсяг дисертації становить 292 сторінки, зокрема основна частина - 273 сторінки, з яких літературний огляд - 43 сторінки (приблизно 15,7 %).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У першому розділі „Стан питання” вивченням проблеми по науково-технічній і патентній літературі і обстеженням підприємств встановлено:

1. Переливи чавуну, що є необхідною ланкою в технологічному ланцюзі чорної металургії, супроводжуються викидами в атмосферу значної кількості пилу, що полягає, головним чином, з двох компонентів - крупнодисперсного пилу, що вміщує графіт, і дрібнодисперсних оксидів заліза - бурого диму.

2. Традиційні рішення по відведенню викидів з їх подальшим уловлюванням вимагають значних витрат, оскільки для ефективного відведення пилу необхідні великі витрати аспіраційного середовища, а для уловлювання бурого диму - громіздкі і дорогі електрофільтри або тканинні фільтри. В той же час для уловлювання крупнодисперсного пилу, що містить графіт, достатньо відносно дешевих і компактних циклонів.

3. Механізм походження бурого диму на сьогоднішній день остаточно не ясний. Існує декілька теорій, які описують утворення бурого диму в сталеплавильних агрегатах, проте жодна з них не є загальновизнаною. Відсутність теорії процесу утворення бурого диму при переливах чавуну обмежує можливість розробки ефективних методів боротьби з викидами.

4. З практики відомо, що, зменшуючи концентрацію кисню в газовій фазі, можна істотно понизити викиди бурого диму. Проте відомий досвід потребує узагальнення і теоретичного осмислення.

5. Розробка методу придушення бурого диму при переливах чавуну дозволить вирішити проблему зниження викидів без застосування фільтрів і з меншим витрачаннями аспіраційного середовища - тобто з меншими витратами.

У другому розділі „Екологічна доцільність застосування різних методів зниження викидів при переливах чавуну” виконано аналіз доцільності застосування різних методів очищення для різних компонентів викидів при переливах чавуну.

Запропоновано новий метод оцінки екологічної доцільності заходів щодо захисту атмосфери. Застосування різних методів очищення від того або іншого компонента вимагає витрати енергії і матеріалів, при виробництві яких, у свою чергу, утворюються викиди в атмосферу. Застосування очищення доцільне, тільки якщо кількість уловлюваних викидів перевищує кількість викидів, що утворюються при виробництві енергії і матеріалів, необхідних для очищення. Виходячи з цього набуті значення мінімальних концентрацій шкідливих речовин в потоці викидів, при перевищенні яких очищення стає доцільним.

Критерій доцільності є відношення фактичної концентрації шкідливої речовини в потоці викидів до мінімальної, при якій очищення ще є доцільним

К= ; (1)

де К - критерій доцільності очищення; z_ф - фактична концентрація шкідливої речовини, мг/м³; z_min - мінімальна концентрація шкідливої речовини, при якій очищення доцільне, мг/м³.

При К>1 очищення, з екологічного погляду, є доцільне, при К<1 застосування даного типу газоочистки принесе, кінець кінцем, тільки шкоду навколишньому середовищу.

z_min = ; (2)

де m_i^э, m_i^м - питомі викиди на одиницю енергії і матеріалів, відповідно, г/(кВтч) і г/т матеріалу; ^э,г ^м - питомі витрати енергії і матеріалів, відповідно, кВтч/1000 м³ і т/1000 м³ газу, що очищається; - ступінь очищення газу; - відносна частка часу уловлювання викидів в загальному часі роботи газоочистки; А_i = 1/ГДК_i - коефіцієнт відносної небезпеки i-ї речовини, м³/мг; A = 1/ГДК - коефіцієнт відносної небезпеки речовини, від якої проводиться очищення, м³/мг.

Виконані розрахунки показали, що основна частина викидів утворюється під час виробництві енергії, необхідної для здійснення очищення.

На основі розробленого критерію виконаний аналіз доцільності використання різних типів газоочисток для зниження викидів при переливах чавуну. Встановлено, що очищення від газоподібних домішок недоцільне, а для уловлювання пилу можна застосовувати циклони, електрофільтри, тканинні фільтри або пилоподавлення.

У третьому розділі ”Дослідження процесу утворення бурого диму при переливах чавуну” в результаті теоретичних досліджень встановлено, що утворення бурого диму при переливах чавуну відбувається в під час взаємодії бризок металу з киснем газової фази. Механізм взаємодії бризок з киснем носить різний характер, залежно від розміру бризок. Крупні бризки вибухають в результаті виникнення всередині краплі, на поверхні графітових включень, бульбашки монооксиду вуглецю. Дрібні бризки, що виникли при вибуху, згорають з утворенням бурого диму.

Для перевірки цього висновку виконані дослідження бризок чавуну, що утворюються при зливі металу в ківш. Бризки, уловлені за допомогою спорудженого на комбінаті “Азовсталь” спеціального уловителя бризок, досліджувалися у відбитому світлі за допомогою растрового електронного мікроскопа JSM-T300. Встановлено, що частина бризок мала явні наслідки вибуху бульбашки газу: у бризках були порожнини, рвані отвори, багато частинок були як осколки крупніших порожнистих сфер. Частка бризок, що вибухнули, збільшувалася із зростанням розміру. На рис.1 і 2 представлені фотографії різних фракцій бризок металу. У правому нижньому кутку фотографії лінією показаний масштаб знімка. Цифрами вказані, зліва направо: довжина характерного розміру (у мкм), збільшення об'єктива, дата і номер кадру.

Процес вибуху бризок чавуну був також безпосередньо зафіксований при кінозйомці зливу чавуну з міксера в ківш.

Таким чином, вивчення бризок металу, що утворюються при переливах чавуну, показало, що існують критичні розміри крапель, що визначають вірогідність вибуху. Так, бризки розміром менше 30 мкм не вибухають. Краплі розміром більше 250 мкм вибухають з 100% вірогідністю. Бризки чавуну проміжних розмірів від 30 до 250 мкм вибухають з тим більшою вірогідністю, чим більший розмір краплі.

На основі виконаних розрахунків і експериментальних даних можна зробити наступні висновки щодо механізму утворення бурого диму при переливах чавуну.

1. Бурий дим утворюється в результаті взаємодії бризок металу з киснем газової фази. Наявність бризок і окислювальної атмосфери є обов'язковою умовою утворення бурого диму.

2. Першим етапом утворення диму є вибух крупних бризок в результаті виділення бульбашки монооксиду вуглецю на поверхні пластин графіту в об'ємі краплі. Факт вибуху крапель при переливах чавуну доведений експериментально. Встановлено, що вірогідність вибуху залежить від розміру краплі. Бризки більше 250 мкм вибухають завжди, бризки менше 30 мкм - не вибухають, бризки проміжних розмірів вибухають з тим більшою вірогідністю, чим більший їх розмір. Вірогідність вибуху пов'язана з вірогідністю наявності в об'ємі краплі частинки графіту.

3. Другим етапом виникнення бурого диму є окислення крапель діаметром менше 30 мкм, що утворюються в результаті вибуху крупних крапель, киснем газової фази. Відбувається розігрів крапель до температур, які перевищують 2500єС, близьких до температури кипіння розплаву, що викликає руйнування закисної плівки, інтенсивне випаровування заліза і його оксидів з поверхні краплі. Процес окислення дрібних крапель йде в режимі тотального горіння.

4. Третім, таким, що завершує, етапом є окислення пари заліза і закису заліза в газовій фазі до Fe₂O₃, конденсація і утворення частинок бурого диму.

У четвертому розділі „Теоретичні основи подавлення бурого диму при переливах чавуну” теоретично встановлено, що, знижуючи концентрацію кисню в газовій фазі шляхом подачі нейтрального газу, можна істотно зменшити кількість бурого диму.

Отримана залежність ступеня придушення бурого диму від концентрації кисню в газовій фазі і встановлені витрати нейтрального газу необхідні для досягнення заданих величин ступеня пилоподавлення. Ступінь пилоподавлення пов'язаний з інтенсивністю випаровування заліза

; (3)

де - ступінь пилоподавлення, в долях від одиниці; z, z₀ - концентрація бурого диму з пилоподавленням і без пилоподавлення; Р, Р₀ - пружність пари заліза, з пилоподавленням і без пилоподавлення; S, S₀ - поверхня випаровування, з пилоподавленням і без пилоподавлення; Т, Т₀ - температура розігрівання краплі металу в процесі окислення, з пилоподавленням і без пилоподавлення, відповідно.

Парціальний тиск пари заліза експоненціально залежить від температури розігрівання краплі, яка може бути знайдена з теплового балансу краплі в процесі окислення і залежить від вмісту кисню в газовій фазі.

Встановлено, що струмені нейтрального газу в результаті аеродинамічної дії впливають на процеси коагуляції і диспергування бризок чавуну, що впливає на ефективність процесу подавлення бурого диму. При дробленні струменя чавуну, в результаті удару об футеровку або об дзеркало металу, утворюється велика кількість бризок, які у момент виникнення набувають приблизно однакової швидкості. Надалі, проте, в результаті опору навколишнього середовища, дрібні бризки швидко втрачають швидкість. Крупні краплі, навпаки, практично не втрачають швидкості при проходженні через зону, прилеглу до зони утворення бризок. Таким чином, виникає відмінність швидкостей бризок, що приводить до їх зіткнень між собою і коагуляції. Найбільш вірогідні процеси осадження найдрібніших крапель на крупніших, які неначе “вимітають” простір за собою від бризок. Подача нейтрального газу назустріч аерозольній хмарі прискорює процеси коагуляції, оскільки посилюється гальмуючий вплив навколишнього середовища на дрібні бризки. З іншого боку, збільшення критичної величини швидкості нейтрального газу приводить до дроблення найбільш крупних крапель, тобто до процесу, зворотному коагуляції.

Зміна поверхні випаровування в результаті аеродинамічної дії струменів нейтрального газу виражається залежністю

; (4)



де - швидкість струменя газу в зоні утворення бризок, - критична швидкість нейтрального газу, при якій починається розбризкування крапель чавуну, м/с.

Підставляючи (4) в (3) з урахуванням залежності тиску і температури від концентрації кисню, після перетворень отримаємо

; (5)

де О_об - концентрація кисню в газовій фазі % об.

Концентрація кисню залежить від співвідношення витрати нейтрального газу і кількості повітря, що надходить в ківш в результаті природних процесів ежекції і конвекції. Швидкість струменя газу в місці зустрічі з дзеркалом металу може бути виражена через витрату нейтрального газу і конструктивні параметри - число і діаметр сопел для подачі азоту, відстань від зрізу сопла до дзеркала металу.

Підставляючи ці співвідношення в (5) отримаємо

(6)

де - Q - витрата нейтрального газу, м³/с; - витрата повітря, що надходить в результаті процесів ежекції і конвекції, м³/с; n-число сопел для подачі нейтрального газу, S_с - відстань від зрізу сопла до верхнього рівня металу, м; -діаметр сопла, м.

Формула (6) виражає зв'язок між ступенем пилоподавлення і керованими технологічними і конструктивними параметрами: витратою нейтрального газу, числом сопел, їх діаметром, кутом нахилу і відстанню до струменя металу.

З формули (6) виходить, що подача азоту впливає на два чинники, що визначають процес заглушення бурого диму: концентрацію кисню і поверхню випаровування. Спочатку подача азоту призводить тільки до зниження концентрації кисню і зростання ступеня пилозаглушення, але після того, як буде перевищено критичне значення швидкості струменя газу, почнеться розбризкування металу, що приводить до падіння ступеня пилозаглушення. Збільшення поверхні випаровування пропорційне квадрату витрати газу (кінетична енергія струменя), а зростання ступеня пилозаглушення за рахунок зниження концентрації кисню підпорядковане експоненціальній залежності від витрати газу. Тому при подальшому зростанні витрати азоту ступінь пилозаглушення знов росте.

В розділі 5 „Аеродинаміка газових потоків при переливах чавуну і розробка ефективних методів подачі нейтрального газу” досліджувалися аеродинамічні процеси, що відбуваються при переливах металу.

Потік повітря доставляє кисень в зону диспергування струменя металу, потім відбувається взаємодія кисню газової фази з бризками чавуну, і бурий дим, що утворився, виноситься з ковша потоком викидів. Тому організація подачі нейтрального газу з урахуванням газодинамічних процесів виявляється одним з чинників, що забезпечує ефективність заглушення бурого диму.

Повітря, що поступає в об'єм ковша, і потік викидів повинні мати різний вміст кисню і інших компонентів. Для перевірки цього висновку були поставлені промислові експерименти по вивченню складу газової фази в об'ємі ковша при зливі в нього чавуну. Було встановлено, що на рівні верхньої кромки ковша поблизу струменя металу концентрація кисню становила 19,7%, на відстані приблизно половини радіуса ковша - 14,0%, а в пристінній зоні - 19,3%. Це говорить про наявність двох зон всмоктування: навколо струменя металу і в області поблизу стінки ковша, а також зони викидів між цими зонами.

Таким чином, з метою створення в ковші атмосфери з пониженим вмістом кисню, газ доцільно подавати на струмінь металу.

Для перевірки цього висновку були поставлені промислові експерименти, коли в 350-тонний ківш подавали газоподібний азот при зливі металу із 2500-тонного міксера на комбінаті “Азовсталь”. Було встановлено, що при подачі азоту в промислових умовах на струмінь чавуну під кутом 30⁰ до горизонталі викиди знижуються в найбільше число разів, в порівнянні з іншими випробуваними варіантами подачі нейтрального газу.

У шостому розділі „Дослідження процесу подавлення бурого диму нейтральним газом при переливах чавуну в промислових умовах” наведені результати застосування способу придушення бурого диму газоподібним азотом або азотно-водяним аерозолем в промислових умовах.

Досліджувався вплив на процес придушення бурого диму керованих конструктивних і режимних чинників: режиму подачі нейтрального газу, кількості і конструкції подаючих сопел, випробовувався також варіант подачі в струмені нейтрального газу тонко розпорошеної води.

Промислові дослідження здійснювалися на одинадцяти об'єктах, розташованих в шести цехах трьох металургійних заводів. Зокрема, в міксерних відділеннях конвертерних цехів Західносибірського металургійного комбінату (на двох міксерах місткістю 1300 т) і МК “Азовсталь” (на двох міксерах місткістю 2500 т), відділеннях переливу чавуну конвертерних цехів ЗСМК (на двох постановочних місцях) і Череповецького МК (на двох постановочних місцях), на ливарних дворах доменних печей ЗСМК (при розливанні чавуну із жолоба, що коливається, в міксерні чавуновози) і МК “Азовсталь” (при розливанні з двох жолобів, що коливаються, в ковші). Таким чином, теоретичні висновки пройшли практичну перевірку на різних об'єктах в широкому діапазоні зміни впливаючих чинників.

Залежність ступіню пилозаглушення від витрати азоту під час подачі його через сопла діаметром 150 мм, отримана при зливі чавуну з 2500-тонного міксера в 350-тонний ківш. При цьому більшість експериментальних точок потрапили в розрахунковий інтервал. Таким чином, експериментально підтверджений екстремальний характер залежності ступеня пилоподавлення від витрати азоту, що витікає з формули (6).

Експериментальні результати, в основному, потрапляють в розрахунковий інтервал. Таким чином, розроблена теорія застосована при переливах чавуну в міксерних відділеннях, відділеннях переливу і на ливарних дворах.

З метою підвищення ступіню пилозаглушення і зниження витрати азоту були виконані дослідження по застосуванню у міксерних відділеннях і на ливарних дворах для подавлення бурого диму азотно-водяного аерозолю. В струмень азоту добавлялася розпилена вода в кількості 100-250 г/м³ азоту, за рахунок чого ступінь пилозаглушення зростала з 0,80-0,87 до 0,90-0,95 при зниженні витрат азоту приблизно на 50%.

Експериментально встановлено, що подача газоподібного азоту або азотно-водяного аерозолю практично не впливає на хімічний склад і температуру чавуну і сталі, яка виплавляється з нього.

Встановлено, що застосування пилоподавлення веде не тільки до зниження викидів в атмосферу після газоочистки, але і до зниження неорганізованних викидів, внаслідок чого на усіх об'єктах впровадження поліпшився стан робочих місць.

Минулі роки успішної експлуатації установок на різних заводах показали, що технології пилозаглушення азотом або азотно-водяним аерозолем досить ефективні, прості, надійні і придатні для широкого впровадження на металургійних підприємствах.

В сьомому розділі „Уловлювання графіту і утилізація вловленого пилу” розглянуто проблему уловлювання і утилізації пилу, що містить графіт. Досліджувалася крупнодисперсна фракція пилу доменних і конвертерних цехів різних металургійних заводів.

Встановлено, що пил, який виділяється під час переливу чавуну, вміщує три компоненти: дрібнодисперсний бурий дим і крупнодисперсну фракцію, що містить графітну піну і бризки металу.

Дослідження крупнодисперсної фракції із застосуванням ситового аналізу і магнитної сепарації показало, що металеві бризки зосереджені переважно в дрібних фракціях, а графітна піна - у великих.

Фракція 140-315 мкм. РЕМ. Контраст у вторинних електронах (а), і в характеристичному випромінюванні Fe-k (б). х1500. Горизонтальний розмір кадру відповідає розміру 90 мкм. Видно, що вкраплення заліза зосереджені в нерівностях рел'єфу.

Встановлено також, що залізо перебуває в графітній піні у вигляді дрібних часточок сферичної форми діаметром до 0,36 мкм, які адсорбовані на поверхні пластин в місцях нерівностей рел'єфу.

Для зниження викидів пилу в атмосферу пропонується пригнічувати утворення бурого диму шляхом подачі азоту або азотно-водяного аерозолю, а крупнодисперсну фракцію уловлювати в циклонах ЦН. Уловлений циклонами пил, при застосуванні пилозаглушення азотом або азотно-водяним аерозолем, містить більше 30% вуглецю і вже не є відходом, а перетворюється на товарний продукт - цінну сировину для графітової промисловості, яка виготовляє з такого пилу високотемпературне мастило для авіаційно-космічної техніки. Таким чином, повністю вирішується проблема утилізації уловленого пилу.

Уловлений пил можна додатково збагатити, застосовуючи інерційний бризковловлювач, вбудований перед циклонами (що було здійснене в міксерному відділенні ККЦ МК “Азовсталь”), відокремлюючи графітну піну від металевих бризок шляхом магнітної сепарації і/або видаляючи дрібні фракції, в яких зосереджена основна маса металевих бризок.

Таким шляхом можна отримати пил із вмістом вуглецю 50-60%, що підвищить прибуток металургійних підприємств від продажу пилу.

У восьмому розділі „Техніко-економічні показники різних методів зниження викидів при переливах чавуну” виконаний порівняльний аналіз техніко-економічних і еколого-економічних показників різних засобів зниження викидів при переливах чавуну.

Для зіставлення враховувалися наступні показники, що впливають на економічну ефективність:

- капітальні і експлуатаційні витрати на газоочистку або пилозаглушення;

- плату за викиди в навколишнє середовище;

- плату за розміщення відходів на полігонах або економічний ефект від утилізації відходів;

- зниження втрат заліза з пилом при застосуванні пилозаглушення.

Капітальні витрати на установки пилозаглушення не залежать від обсягу аспірації, практично однакові за умови існуючого підведення азоту до цеху і складають 100-125 тисяч грн. при пилозаглушенні азотом і 150-180 тис. грн. при пилозаглушенні азотно-водяним аерозолем. У випадку, якщо підведення азоту до цеху відсутнє, необхідно також додатково враховувати витрати на спорудження азотопроводу, а в деяких випадках - і на спорудження компресорної станції.

Аналіз екологічної ефективності капіталовкладень показав, що найбільший екологічний ефект з розрахунку на одиницю капітальних витрат досягається при застосуванні пилозаглушення азотом або аерозолем у поєднанні із уловлюванням графіту в циклонах.

Експлуатаційні витрати на пилозаглушення переважно складаються з витрат на газоподібний азот і воду (при використанні аерозолю), не залежать від обсягу аспірації, а залежать від кількості чавуну, який переливається на даній ділянці, і складають 0,031-0,035 грн. на тонну чавуну при пилозаглушенні азотом і 0,027-0,037 грн. на тонну чавуну при пилозаглушенні аерозолем.

Суми платежів за забруднення атмосфери стаціонарними джерелами і за розміщення відходів на полігонах визначаються згідно з “Інструкцією про порядок нарахування і сплати збору за забруднення навколишнього природного середовища”, введеного ухвалою Кабміну України № 303 від 1 березня 1999 р. з поправками від 18.04.2007 р.

У разі застосування пилозаглушення відходи в місця складування не вивозяться, а перетворюються на товарний продукт. Ціна залежить від вмісту графіту у відходах. Застосування пилозаглушення нейтральним газом приводить до зменшення втрат заліза з бурим димом.

Загальний економічний ефект обчислюється шляхом складання економічних ефектів за всіма показниками.



ВИСНОВКИ

Основні наукові і практичні результати дисертаційної роботи полягають в наступному:

1. Розроблений новий метод оцінки екологічної доцільності застосування різних методів зниження викидів, заснований на зіставленні приведеної маси уловлених викидів і маси шкідливих речовин, що виділяються при виробництві енергії і матеріалів, витрачених в процесі очищення. Методика застосована для оцінки доцільності очищення при переливах чавуну. Показано, що очищення викидів від газоподібних компонентів екологічно недоцільне, а очищення від пилу доцільне в циклонах, із застосуванням фільтрів або технологічним шляхом.

2. Встановлено, що пил, який утворюється при переливах чавуну, складається з трьох компонентів, що мають різне походження і різні властивості:

- бурого диму, що є дрібнодисперними частинками оксидів заліза випарного походження;

- крупнодисперних сферичних частинок, що є частково окисленими бризками чавуну;

- крупнодисперсних пластин графітної піни.

Найбільші проблеми для навколишнього середовища представляє бурий дим у зв'язку з труднощами при уловлюванні, а графітна піна є цінним компонентом і її доцільно утилізувати.

3. На основі теоретичного аналізу умов утворення бурого диму і експериментально, шляхом дослідження пилу, який утворюється при переливах чавуну, встановлено, що бурий дим утворюється в результаті взаємодії бризок металу з киснем газової фази. Наявність бризок і окислювальної атмосфери є обов'язковою умовою виникнення диму, яке є складним, багатостадійним процесом, що включає наступні етапи:

- вибух крупних бризок в результаті виділення бульбашки монооксиду вуглецю на поверхні пластин графіту в об'ємі краплі. Факт вибуху крапель при переливах чавуну доведений експериментально. Процес вибуху крапель чавуну при переливах металу в промислових умовах зафіксований на фотографіях. Доведено, що вірогідність вибуху залежить від розміру краплі. Вперше встановлено, що бризки більше 250 мкм вибухають завжди, бризки менше 30 мкм - не вибухають, бризки проміжних розмірів вибухають з тим більшою вірогідністю, чим більший їх розмір. Вірогідність вибуху пов'язана з вірогідністю наявності в об'ємі краплі частинки графіту;

- другим етапом виникнення диму є окислення крапель діаметром менше 30 мкм, що утворюються в результаті вибуху крупних крапель, киснем газової фази. Відбувається розігрів крапель до температур, що перевищують 2500єС, близьких до температури кипіння розплаву, що викликає руйнування закисної плівки, інтенсивне випаровування заліза і його оксидів з поверхні краплі. Процес окислення дрібних крапель йде в режимі тотального горіння;

- третім, таким, що завершує, етапом є окислення пари заліза і закису заліза в газовій фазі до Fe₂O₃, конденсація і утворення частинок бурого диму.

4. На основі вищевикладених уявлень про механізм виникнення бурого диму розроблена теорія придушення бурого диму при переливах чавуну, яка показує, що викиди бурого диму можна істотно понизити шляхом зменшення концентрації кисню в газовій фазі. Досягти цього можна, подаючи в наповнювану металом ємність газоподібний азот або азотно-водяний аерозоль. Розрахунковим шляхом отримані залежності ступеня пилоподавлення від конструктивних і технологічних параметрів - витрати нейтрального газу, кількості і діаметра сопел, їх розташування. В отриманих залежностях враховані як вплив на процес пилозаглушення зниження концентрації кисню в газовій фазі, так і процеси, пов'язані із зміною поверхні випаровування в результаті динамічної дії струменів газу. Таким чином, вперше теоретично обгрунтовано встановлений автором факт впливу на ступінь пилозаглушення швидкості струменя нейтрального газу.

Вперше теоретично отримана екстремальна залежність ступеня пилозаглушення від витрати нейтрального газу. Показано, що, при заданих конструктивних параметрах установки пилоподавлення, збільшення витрати нейтрального газу спочатку сприяє зростанню ступеня пилозаглушення, потім призводить до різкого зниження ефективності цього процесу, а потім знов до зростання ступеня пилозаглушення. Запропонована нова формула для розрахунку ступеня пилозаглушення залежно від керованих конструктивних і технологічних параметрів.

5. Експериментально в промислових умовах досліджена аеродинаміка газових потоків і шляхи формування факела викидів при наповненні ковша чавуном. Вперше встановлено, що зовнішнє повітря поступає в об'єм ковша через дві зони, одна з яких розташована навколо струменя металу, а інша - в пристіночній області, а між цими зонами розташована зона викидів.

6. У промислових умовах досліджений вплив подачі азоту на властивості крупнодисперсної фракції пилу, що містить графіт. Встановлено, що при застосуванні пилозаглушення азотом змінюється хімічний склад ГСП - знижується вміст заліза і зростає вміст вуглецю з 13-20% до 30-40%, що перетворює цей пил на товарний продукт і повністю вирішує проблему її утилізації. Показано також, що шляхом магнітної сепарації і/або відділенням дрібних фракцій можна додатково збагатити пил, довівши вміст вуглецю приблизно до 60%, що підвищить його товарну ціну і забезпечить підвищення прибутку підприємств.

7. На основі теорії пилоподавлення розроблена технологія придушення бурого диму азотом. Технологія упроваджена при переливах чавуну в міксерному відділенні конвертерного цеху №1 Західносибірського меткомбінату на міксерах №1 і №2. Проведені промислові дослідження у відділенні переливу чавуну конвертерного цеху Череповецького меткомбінату (постановочні місця №1 і №2), на ливарному дворі доменної печі №3 Західносибірського металургійного комбінату (на жолобах, що коливаються №1 і №2). Проект установки пилозаглушення азотом придбаний металургійним комбінатом в Бенсі (Китай).

8. В результаті впровадження способу придушення бурого диму газоподібним азотом:

- знизилися викиди бурого диму в атмосферу після циклонів на 80-86% без використання другого ступеня газоочистки;

- збільшився вміст вуглецю в пилу, що уловлений циклонами, з 13-20% до 30-40% за рахунок зниження частки оксидів заліза, що перетворило уловлений пил на товарний продукт;

- зменшився чад заліза при переливах, за рахунок чого досягнута економія чавуну на кожному об'єкті;

- покращав санітарний стан робочих місць без збільшення продуктивності димососів.

Встановлено також, що застосування азоту не приводить до істотних змін хімічного складу і температури металу і не впливає на технологічний процес переробки чавуну.

9. З метою підвищення ефективності пилозаглушення і скорочення витрати азоту була розроблена теорія і технологія пилозаглушення азотно-водяним аерозолем, випробувана в промислових умовах і упроваджена в міксерному відділенні конвертерного цеху металургійного комбінату “Азовсталь” на міксерах №1 і №2 і на ливарному дворі доменної печі №3 меткомбінату “Азовсталь” на жолобах, що коливаються №1 і №2. Розробка технології пилозаглушення азотно-водяним аерозолем проводилася за рахунок гранту, наданого Агентством міжнародного розвитку США.

10. В результаті впровадження технології пилозаглушення азотно-водяним аерозолем був досягнутий ступінь пилозаглушення 90-95% при скороченні витрати азоту на 50% в порівнянні з пилозаглушенням азотом. Досягнення високої ефективності методу при малих витратах азоту робить можливим широке впровадження цієї технології, оскільки незначні витрати азоту є практично на всіх металургійних заводах України.

11. Впровадження технологій пилозаглушення азотом і азотно-водяним аерозолем забезпечило підвищення екологічної безпеки при переливах чавуну і економічний ефект на об'єктах впровадження. За виконання робіт в рамках міжнародних контрактів до України поступило 78 тис. доларів США.



СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ЩО ОПУБЛІКОВАНІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Кравец В.А. Подавление бурого дыма при переливах чугуна: Монография. - Донецк: Издательство “УкрНТЭК”, 2002 - 186 с.

Левитасов Я.М., Кравец В.А., Джепа Т.И., Рехтин Н.Е., Стариченко А.С. Подавление бурого дыма азотом при сливе чугуна в ковш // Сталь. - 1990, №9 - С.18-21.

А.с. 1603778 СССР, МКИ С 21 С. Устройство для заливки жидкого чугуна сверху / Левитасов Я.М., Кравец В.А., Седов Г.Н., Рехтин Н.Е., Суетов В.Г. (СССР). - 1991, ДСП.

Кравец В.А. Подавление бурого дыма азотом при разливке чугуна // Метроном (Россия). - 1993. - №1 - С.28-30.

Кравец В.А. Подавление бурого дыма азотом при переливах чугуна (на китайском языке) // Ventilation and dust control (Китай) - 1994 - №1 - р.52-53.

Патент 20376 А Украина. Спосіб заглушення утворення бурого диму при наповненні місткості рідким металом / Кравец В.А., Файнерман В.Б., Джепа Т.И., Заруев А.В. (Украина). - 1995, Бюл. №2.

Кравец В.А. Изменение поверхности испарения капельного аэрозоля в результате внешнего динамического воздействия // Вестник ДонГАСА. - 1998 - №2 - С.92-94.

Кравец В.А., Недопёкин Ф.В., Саржевский В.Н., Белоусов В.В. Механизм образования бурого дыма при переливах чугуна // Вісник Донецького університету. - 1998 - №2 - С.145-149.

Кравец В.А., Недопёкин Ф.В., Саржевский В.Н. Подавление выбросов при наполнении ковша металлом с учётом аэродинамических факторов // Известия вузов. Чёрная металлургия. - 1998 - №9 - С.69-71.

Недопёкин Ф.В., Кравец В.А., Саржевский В.Н., Погребняк В.Г. Модель процесса пылеподавления при переливах металла путём подачи нейтрального газа. // Вестник ДонГАСА, выпуск 98-2, 1998. - С.127-133.