Конференциясының ЕҢбектері

82 
УДК.62-133.33  
 
ВЕРТИКАЛЬНО-ОСЕВАЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С УПРАВЛЯЕМЫМ 
ПОВОРОТОМ ЛОПАСТЕЙ 
 
Грибков С.В., 
Лапшин С.А., 
Харченко В.В. 
ООО «ВИНДЭК», Москва, ООО «ОКБ ВЭС», Калуга, Всероссийский институт электрификации сельского 
хозяйства ВИЭСХ, Москва, Россия 
 
Резюме 
Статья посвящена общим вопросам создания вертикально-осевой ветроэнергетической установки 
с  управляемыми  лопастями.  Авторы  рассматривают  причины,  по  которым  горизонтально-осевые 
ветроэнергетические установки  имеют преимущества перед вертикально-осевыми ветроэнергетическими 
установками. 
Приведены 
основные 
конструктивные 
особенности 
вертикально-осевой 
ветроэнергетической  установки  с  управляемым  поворотом  лопастей.  По  мнению  авторов  активное 
управление  поворотом  лопастей  вертикально-осевой  ветроэнергетической  установки  в  каждый  момент 
времени  позволит  создавать  такие  установки  больших  мощностей  и  успешно  конкурировать  с 
выпускаемыми в настоящее время ветроустановками большой мощности. 
Вертикально-осевая ветроэнергетическая установка с управляемым поворотом лопастей решает 
следующие основные задачи: 
- обеспечивает надежную ветрозащиту; 
- позволяет повысить коэффициент использования ветра. 
Надежная ветрозащита обеспечивается возможностью установки рабочих лопастей установки в 
положение «флюгер» к потоку ветра при достижении скорости ветра максимально допустимой величины 
для ветроустановки, после которой происходит ее повреждение. 
Повышение коэффициента использования ветра и общего КПД ветроустановки возможно за счет 
использования математического алгоритма, позволяющего оптимальным образом устанавливать рабочие 
лопасти к ветропотоку для максимально возможного использования энергии ветра в каждый конкретный 
момент. 
На  основе  алгоритмов  управления  лопастями  реализуются  принципы  запуска  вертикально-осевой 
двухлопастной  ветроэнергетической  установки  без  использования  дополнительных  источников  энергии 
путем  установки  лопастей  в  положение,  обеспечивающее  «страгивание»  и  начало  вращения 
ветротурбины. 
 
 
В  настоящее  время  рынок  ветроэнергетических  установок  представлен  двумя  основными 
типами-  это  установки с горизонтальной осью вращения (ГО ВЭУ) и установки с вертикальной 
осью  вращения  (ВО  ВЭУ).  Доминирующее  положение  занимает  ГО  ВЭУ  [1],  а  в  классе 
мощностью более 1 МВт ВО ВЭУ вообще не представлены. 
Причина  доминирующего  превосходства современных  ГО  ВЭУ  в  том,  что  теоретические 
основы  принципов  их  работы  базируются  на  научных  работах  специалистов  авиационной 
промышленности,  а  конструкторские  решения  прошли  многолетнюю  отработку  в  авиастроении. 
Несмотря  на  их  органические  недостатки  (необходимость  поворота  оси  ветротурбины  по 
направлению ветра и экологические проблемы- шум в плоскости вращения ветротурбины) у них 
нет конкурентов в классе установок, единичной мощностью более 1 МВт. 
Современные ВО ВЭУ лишены вышеназванных недостатков, присущих ГО ВЭУ. Им для 
нормальной  работы  безразлично  направление  ветра  и  они  практически  бесшумны.  На  практике 
применяются две схемы ветротурбин ВО ВЭУ - схема Савониуса и схема Дарье. 
Первоначально  были  созданы  ВО  ВЭУ  по  схеме  Савониуса  [2],  но  в  связи  с  их  низким 
КПД [3] на сегодняшний день они были «вытеснены» ВО ВЭУ по схеме Дарье. 
ВО  ВЭУ  по  схеме  Дарье  в  настоящее  время  серийно  выпускаются,  в  частности, 
итальянской фирмой Ropatec и немецкой Axeptor. 
Максимальная  мощность  установок,  выпускаемых  этими  фирмами  –  до  30  кВт  и  в  этом 
диапазоне мощностей они имеют преимущества перед ГО ВЭУ как более простые конструктивно 
и имеющие низкий уровень шума при работе. 
Хотя  выпускаемые  ВО  ВЭУ  и  не  имеют  аэродинамической  ветрозащиты  (имеют  только 
механическую и электрическую системы торможения), однако за счет прочности конструкции они 
обеспечивают надежность при эксплуатации. 
Несмотря  на  конструктивные  и  экологические  преимущества  ВО  ВЭУ  о  строительстве 
ветропарков  на  их  основе  с единичной  мощностью  1 МВт  и более  на  данный  момент  ничего не 
известно.  Все  попытки  построить  мощные  ВО  ВЭУ  заканчивались  либо  не  работоспособностью 

83 
конструкции,  либо  их  разрушением,  в  частности  по  причине  отсутствия  простого  и  надежного 
способа ветрозащиты. Существует ли выход из данной ситуации? 
На  сегодняшний  день  создание  образца  сетевого  ВО  ВЭУ  мощностью  более    1  МВт  с 
надежной  аэродинамической  ветрозащитой,  способной  конкурировать  с  ГО  ВЭУ  можно  считать 
актуальной и интересной проблемой. 
Во время работы над установкой были определены конструктивные особенности основных 
узлов, которые выглядят следующим образом: 
-классическая мачта, используемая для современных ВЭУ мощностью 1 МВт и более; 
-на  вершине  мачты  располагается  обтекаемое  помещение  аэродинамической  формы 
диаметром 6м и высотой 4м; 
-внутри 
помещения  установлен  вертикально-осевой  генератор,  со  встроенным 
многопоточным мультипликатором; 
- на выходном валу мультипликатора устанавливается одна траверса, длина траверсы 60м, 
профиль  аэродинамический,  имеет  две  взаимно  перпендикулярные  оси  симметрии  длина  хорды 
профиля=5м,  материал-  армированный  углепластик.  На  концах  траверсы  устанавливаются  две 
лопасти.  Длина  лопастей=50м,  профиль  аэродинамический,  имеет  одну  ось  симметрии,  длина 
хорды профиля=5м, материал- армированный углепластик. 
После  этого  были  выполнены  предварительные  расчеты    основных  элементов 
ветротурбины на прочность. Результаты расчета показали, что при скорости ветра 25…30 м\с  (или 
при  оборотах  ~  10  об\мин)  конструкция  начинает  разрушаться.  Введение  в  силовую  схему 
ветротурбины второй траверсы или повышение прочности силовых элементов теоретически могло 
бы  увеличить  запас  прочности  примерно  на  50%,  но  при  этом  увеличилась  бы  сложность 
конструкции. Для конкуренции с ГО ВЭУ такие решения неприемлемы. 
Оптимальное решение - использовать ветрозащиту подобную ветрозащите ГО ВЭУ - при 
скорости ветра выше предельно допустимой переводить лопасти в положение «флюгер». В этом 
случае  граница  предельно  допустимой  скорости  ветра  отодвигается  до  величины  60…70  м\с  и 
предлагаемый  вариант  ветроустановки  не  уступает  ГО  ВЭУ  по  надежности.  Было  принято 
решение разработать специальный механизм поворота лопастей с управляемым электроприводом. 
Мощность,  потребляемая  электроприводом,  не  должна  превышать  1%  от  вырабатываемой 
электрической мощности всей установки. 
В  процессе  работы  над  созданием  ветроустановки  с  управляемым  поворотом  лопастей 
было  рассмотрено  около  400  действующих  патентов.  На  сегодняшний  день  подготовлено 
техническое  предложение  по  конструктивному  исполнению  механизма  поворота  лопастей, 
систему  управления  по  радиоканалу  для  обеспечения  перевода  лопастей  в  положении  «флюгер» 
используя информацию от датчика скорости ветра (анемометр). 
Наличие  системы  управления  поворотом  лопастей  в  целях  ветрозащиты  позволит 
использовать этот механизм для установки оптимального углового положения лопасти в каждой 
точке  траектории  их  движения  по  окружности.  Информацию  о  скорости  и  направлении  ветра 
планируется получать от анеморумбометра. Разумеется, блок управления усложняется, но данные 
усложнения могут быть оправданы результатом, т.к. оптимальное угловое положение лопастей во 
всем рабочем диапазоне их движения – это обеспечение максимального КПД ветротурбины. Один 
из вариантов закона поворота лопастей по траектории их движения показан на рисунке 2. 
В этом случае профиль лопасти аэродинамический, имеет две взаимно перпендикулярные 
оси  симметрии.  Значение  максимальной  величины  увеличения  КПД  будет  определено  только 
после выполнения НИР  при испытаниях первых опытных образцов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

84 
 
 
Рисунок 2. Прототип ВО ВЭУ с управляемым поворотом лопастей. 
 
Литература 
1.
 
Ветроэнергетика  в  России-  безальтернативная  технология  /  В.Я.  Родионов-  «Ветропарк 
инжиниринг» // Конструктор машиностроитель №5 2010г с. 28-29 
2.
 
Что лучше - вертикально или горизонтально-осевая ВЭУ? (по материалам специалистов по 
ветроэнергетике  КБ  «Южное»:  д.т.н.  М.И.Галась,  инж.  Ю.П.Дымковец,  Н.А.Акаев, 
И.Ю.Костюков) 
3.
 
Состояние  и  перспективы  развития  ветровых  систем  электроснабжения  малой  мощности  / 
Грибков С.В., к.т.н., НИЦ «ВИНДЭК» // Малая энергетика №1-2 2006 год 
 
 
 
 

85 
УДК 621.311.26 
 
СИСТЕМЫ ГАРАНТИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА БАЗЕ 
МНОГОМОДУЛЬНЫХ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК 
 
Грибков С.В., Лоренсо-Пакина А. 
ЗАО НИЦ «Виндэк», Всероссийский институт электрификации сельского хозяйства Москва, Россия 
 
Резюме 
Рассмотрены  основные  достоинства  и  недостатки  горизонтально-осевых  ветроэнергетических 
установок.  Рассмотрены  вертикально-осевые  ветроустановки  типа  «Н-Дарье».  Отмечены  их 
достоинства  и  недостатки.  Рассмотрены  ветроэнергетические  установки  модульной  конструкции. 
Отмечены их достоинства и недостатки. Приведены их аэродинамические характеристики. Рассмотрена 
структурная  схема  комплекса  гарантированного  электроснабжения  на  основе  многомодульной 
ветроэнергетической установки с солнечной батареей и резервным дизель-генератором. 
 
В  последние  10-15  лет  наметилась  тенденция  развития  применения  ветроэнергетических 
установок  для  электроснабжения  объектов  сельскохозяйственного  назначения,  частных  жилых 
комплексов,  малых  промышленных  предприятий  с  установленными  мощностями  от  500  Вт  до 5 
кВт. В основном это происходит за счет применения горизонтально-осевых ветроэнергетических 
установок (ВЭУ). Эти установки очень популярны. Они хорошо ориентируются на ветер, имеют 
высокий  коэффициент  преобразования  энергии,  достигающий  до  0,5-0,53,  имеют  сравнительно 
малые удельно-массовые характеристики. 
Вместе  с  тем  они  имеют  повышенный  шум  (45-65  дБА),  который особенно  заметен   при 
регулировании частоты вращения, они предполагают применение токосъемников, либо устройства 
раскручивания кабеля, обеспечивающего переход от горизонтально расположенного генератора на 
вертикальную  мачту.      При  ориентации  ветроколеса    на  ветер  несколько  снижается  выработка 
энергии, а в ряде случаев, что бывает при постоянно меняющемся направлении ветра, применение 
горизонтально-осевых ВЭУ становится невозможным.   
При недостатках мощности, увеличение установленной мощности однотипных установок 
возможно  за    счет  установки  дополнительных  ВЭУ,  что  ведет  к  увеличению  площади 
отчуждаемой земли под ветропарк. 
В последние годы повысился интерес к вертикально-осевым установкам типа «Н-Дарье».  
Это вызвано тем, что они мало шумят, не имеют систему ориентации на ветер, у них отсутствует 
токосъемник,  но  вместе  с  тем  -    они  плохо  пускаются,  на  лопасти  действует  знакопеременные 
нагрузки,  что  приводит  к  их  поломке.  Кроме  того,  они  имеют  консольно  закрепленную  ось 
вращения, из-за чего часто происходит ее деформация и, как следствие этого, выход ВЭУ из строя. 
Эти ВЭУ имеют сравнительно-низкий коэффициент преобразования энергии ветра (0,25-0,4).    
Вопросы  запуска  сравнительно  легко  решаются  за  счет  применения  пускового  колеса 
Савониуса,  но  это  усложняет  конструкцию.  Проблема  же  прочности  лопастей  и  поломки  осей 
вращения - не решается.    
В связи с этим  предлагается модульная конструкция  ВЭУ, которая состоит из статора  и 
ротора,  имеющего  двухточечную  опору  вала,  на  котором  закреплены  реактивные  или  активные 
лопатки. Этот же вал соединяется с многополюсным магнитоэлектрическим генератором. 
Ротор может иметь лопатки  простой дугообразной формы в виде сегмента цилиндра,  это 
так  называемые  реактивные  лопатки,  вращение  ротора  будет  осуществляться  за  счет  давления 
воздушного  потока  на  лопатки  ротора.  Ротор  может  иметь  лопатки,  уже  называемые лопастями, 
симметричного двояковыпуклого профиля. В этом случае ветроколесо будет называться активным 
и  вращение  его  будет  осуществляться  за  счет  подъемной  силы  и  вращаться  оно  будет  уже 
навстречу ветра. 
Ветроколесо  с  реактивными  лопатками  прекрасно  пускается,  но  оно  имеет  невысокий 
коэффициент  преобразования  ветра,  который  может  быть  увеличен  до  0,15-0,18  за  счет 
применения направляющего аппарата, легко устанавливаемого на статоре (рисунок 1). 
Применение  активных  лопастей  с  симметричным  профилем  и  рационально  выбранном  
числом  лопастей  позволяет  решить  проблему  запуска  и  повысить  коэффициент  преобразования 
энергии ветра и довести его за счет применения направляющего аппарата до 0,45. Направляющий 
аппарат реактивной и активной турбин имеет разную форму. 
 

86 
 
Рисунок 1 ВЭУ модульного типа с реактивными лопатками. 
Отличительной  особенностью  таких  ветроколес  является  то,  что  они  являются 
нерегулируемыми. А, следовательно, они не производят шума при вращении. 
Регулирования  частоты  вращения  ветроколеса    возможно  за  счет  ограничения  объема 
поступающего воздушного потока. 
Мощность электрической энергии, вырабатываемая модулем, определится выражением 
                                                     Р
модуля
= 0,5ρξ SV
3
, 
Где ρ=1,225 кг/м
3
- удельная плотность воздуха при t=18°C; 
      ξ-коэффициент использования энергии ветра; 
       –КПД генератора; 
     S=DH – максимальная площадь сечения ветроколеса; 
     D – диаметр ветроколеса; 
     Н – длина лопастей ветроколеса; 
     V –скорость воздушного потока. 
 Модули  могут  изготовляться  на  разную  мощность.  Целесообразно  ограничить 
номенклатуру их мощностей мощностным рядом 200 Вт, 1 кВт и 5 кВт.  
Характеристики  модулей,  снятые  в  аэродинамической  трубе  ЦАГИ,  представлены  на 
рисунке 2. 
а)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0
0.05
0.1
0.15
0.2
       -30
-24
0
+30
Z
рк
= 
   б) 
 
 
Рисунок 2. а) Аэродинамические характеристики модуля с реактивными лопатками; 
б) Аэродинамические характеристики ротора с активными лопастями. 
Модули устанавливаются на специальные башни. 
Для  увеличения  мощности  ВЭУ  необходимо  увеличить  количество  модулей, 
установленных на одной башне. Таким образом, наращивание мощности ВЭУ возможно без 
увеличения занимаемой площади.  
Установленная мощность ММВЭУ из N модулей определится как 
P
ММВЭУ
= Р
модуля
·N 
Наиболее рациональное число модулей, смонтированных на одной башне, по условиям 
устойчивости  конструкции,  составляет  шесть  модулей  ,  т.е.  возможен  выпуск 
многомодульных ветроэнергетических установок (ММВЭУ) мощностью от 0,2 до 30 кВт.  На 

87 
базе  таких  ММВЭУ,  могут  создаться  комплексы  гарантированного  электроснабжения  с 
солнечными батареями и резервным дизель-генератором.  
 Структурные схемы комплексов на основе ММВЭУ инвариантны. Один из вариантов 
структурной схемы комплекса гарантированного электроснабжения представлен на рисунке 3. 
Такие  ММВЭУ  с    мощностью  до  30  кВт  могут  найти  самое  широкое  применение  в 
различных уголках Казахстана, РФ и государствах дальнего зарубежья. 
Следует  отметить,  что  все  модули  энергонезависимы  друг  от  друга.  Каждый  модуль 
имеет  свой  контроллер  заряда  аккумуляторной  батареи,  что  позволяет  избежать 
уравнительных  токов  и  позволяет  наиболее  полно  использовать  энергию  ветра  на  каждом 
вертикальном эшелоне воздушного потока. 
Внешний  вид  ВЭУ  модульной  конструкции  представлен  на  рисунке  4а,  а  ММВЭУ 
представлен на рисунке 4б. 
ММВЭУ содержит заградительный огонь красного цвета и активный молниеприемник. 
Все  электротехническое  оборудование,  включая  контроллеры,  аккумуляторные  батареи, 
дизель-генератор находятся в специальном стационарном контейнере. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 3 Структурная схема комплекса гарантированного электроснабжения на базе 
ММВЭУ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ВЭУ 
Модуль 1 
ВЭУ 
Модуль  №n 
 
Контроллер 
заряда АБ от 
ВЭУ №1 
Контроллер 
заряда АБ от 
ВЭУ № 
Солнечная 
батарея СБ 
Контроллер  
Заряда АБ от СБ 
Дизель 
генератор 
ДГ 
Контроллер  
Заряда АБ от ДГ 
 
Аккумулятор 
 
Инвертор 
=/≈ 
Нагрузка 
постоянного 
тока 
Нагрузка 
переменного 
тока 

88 
а
    б
 
 
Рисунок 4 а-ВЭУ модульной конструкции с активным ротором; 
б – конструкция  многомодульной ВЭУ (ММВЭУ). 
 
Литература 
1.
 
Грибков С. В. Состояние и перспективы развития ветровых систем электроснабжения малой 
мощности Текст. / С. В. Грибков // Малая энергетика. 2006. - №1-2. - С.67-76. 
2.
 
Грибков  С.В.Достижение  ветроэнергетики  в  мире.  Российские  ветроэнергетические 
системы.  IV  Международная  конференция.  Возобновляемая  и  малая  энергетика.  24-25 
октября 2007 г. ЦДП. ЗАО Дельконт. С.36-39. 
3.
 
Грибков  С.В.  Сценарий  развития  ветроэнергетики  в  России,  оборудование  для  ветро-
дизельных и системных ветростанций. Год 2009.  
4.
 
Материалы  Международной  научно-практической  конференции  "Энергоэффективность  и 
энергосбережение. Законодательная и нормативная база. Новые энергоресурсосберегающие  
технологии и оборудование. 19-20 ноября 2009 г. г. Пермь.  
5.
 
Материалы  VI  Международной  научно-практической  конференции  "Возобновляемая  и 
малая энергетика-2009. 10 июня 2009г., г. Москва.с221-229. 
 
 
УДК 669.431.2+669.332 
 
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОДОСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ В КАЧЕСТВЕ ФЛЮСА ДЛЯ 
ПЕРЕРАБОТКИ АККУМУЛЯТОРНОГО ЛОМА 
 
Даулетбаков Т.С., Интыкбаев А.М., Джолдасов А.А. 
Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева, Алматы, Казахстан 
 
Түйін 
Жүргізілген  зерттеулер  нәтижесінде,  соданың  аз  мӛлшерін  сурьма  концентратын  электрлі 
балқыту  процессінің  шлагымен  алмастырып  қорғасын  аккумулятор  қалдығын  тиімді  балқытуға 
болатындығы  анықталды,  бұл  жағдайда  балқытуға  жұмсалатын  соданың  мӛлшері  3  есе  азаяды  және 
кремний тотығы мен әктас шығындалмайды. 
 
Summary 
As the result of research found that the melting of lead battery scrap can be successfully implemented with 
the partial replacement of soda, to the slag of electro-melting antimony concentrate, with the consumption of soda 
to melt reduced by 3 times and is completely eliminated consumption of silica and limestone. 
 
Разработана  технология переработки аккумуляторного  лома  с  использованием  в  качестве 
содосодержащих реагентов шлаков электроплавки сурьмянистых концентратов. 
Установлено,  что  при  температуре  переработки  –  1200 
0
С,  расходе  шлака  электроплавки 
сурьмяного концентрата 10 – 14 %, угля 6 % и соды 2 % от веса аккумуляторного лома, степень 

89 
извлечения  свинца  в  черновой  металл  составляет  91  –  92  %,  при  этом  расход  соды  на  плавку 
сокращается в 3 раза и полностью исключается расход кремнезема и известняка. 
В  настоящее  время  производство  свинца  из  вторичного  свинец  содержащего  сырья 
занимает значительное место в общем объеме его добычи. В настоящее время более 35 % свинца в 
мире производится из вторичного сырья [1] 
Свинец и его сплавы из вторичного сырья получают в основном пирометаллургическими 
способами  –  восстановительной  плавкой  в  шахтных  печах,  в  коротко  –  барабанных  печах, 
электропечах и котлах. Основным источником производства свинца из вторичного сырья является 
аккумуляторный лом и отходы аккумуляторной промышленности. 
Переработка 
металлизированной 
фракции 
свинцового 
аккумуляторного 
лома 
осуществляется восстановительной электроплавкой шихты определенного состава с последующим 
рафинированием полученного чернового свинца до требуемого содержания компонентов сплава. 
При  этом  технология  предусматривает  производство  свинцово  –  сурьмяных  сплавов  путем 
введения  легирующих  добавок  в  шихту  электроплавки  в  виде  полупродуктов  и  отходов 
производств. [2] 
Такая технология внедрена на ОАО «Казцинк». 
Обычно шихта для электроплавки аккумуляторного лома включает соду, уголь, известняк, 
кварцевый  песок  и  железный  скрап.  [3]  Указанные  компоненты  шихты,  кроме  угля  и  железного 
скрапа, содержатся в шлаках электроплавки сурьмяного концентрата. Здесь необходимо отметить 
следующее:  показатели  содово  –  восстановительной  электроплавки  свинец  содержащих 
материалов улучшаются при увеличении содержании оксида натрия в получающихся шлаках, так 
как наиболее важными свойствами их при ведении процесса электроплавки, является повышение 
электропроводности  и  вязкости.  Известно,  что  шлаки  электроплавки  должны  обладать 
электропроводимостью,  обеспечивающей    наилучшие  электротермические  режимы  и  полное 
протекание  осуществляемых  процессов.  Шлаки  с  высокой  электропроводимостью  позволяют 
вести плавку при низком напряжении тока, что способствует снижению расхода электроэнергии. 
Другим  важным  свойством  шлаков  является  вязкость,  с  которой  в  достаточной  мере 
определяются потери металлов в них. О положительном влиянии оксида натрия в составе шлаков 
на указанные свойства посвящены работы. [3,4]. 
Кроме того, использование шлаков электроплавки сурьмяного концентрата с содержанием 
сурьмы  1,0  –  1,5  %  в  шихте  для  переработки  аккумуляторного  лома,  дает  возможность  при 
получении  свинцово  –  сурьмяных  сплавов  исключить  введение  легирующей  добавки    в  виде 
сурьмы,  а  также  –  это  наиболее  простой  и  эффективный  путь  утилизации  отходов.  Поэтому, 
учитывая  ценность  полученных  техногенных  полупродуктов,  особенно  шлаков  электроплавки 
сурьмянистых  концентратов,  из  –  за  значительного  содержания  в  них  сурьмы  и  оксида  натрия, 
становится важной проблема их рациональной и эффективной переработки. 
В  связи  с  этим  значительный  интерес  представляет  шихта  для  переработки 
аккумуляторного  лома,  включающая  в  свой  состав  шлак  электроплавки  сурьмяного  концентрата 
[5]. 
Целью  данной  работы  является  упрощение  и  удешевление  процесса  электроплавки 
аккумуляторного лома. 
Шихта для электроплавки, применяющая на заводе ОАО «Казцинк», содержит соду, уголь, 
известняк, песок и железный скрап. Поэтому, для снижения расхода соды и исключения из состава 
шихты песка, известняка и железного скрапа были проведены плавки в лабораторных условиях. 
Опытные плавки проводили в алундовых тиглях в силитовой электропечи сопротивления, 
снабженной контрольно – измерительными приборами. Шихту после тщательного перемешивания 
помещали  в  тигель,  а  затем  в  разогретую  до  определенной  температуры    электропечь.  Навеска 
шихты во всех опытах была одинаковой и составляла – 200 г. 
Плавки  в  лабораторной  печи  проводили  с  исходными  материалами  следующего  состава, 
%: - аккумуляторный лом (не содержащий органики и хлорвиниловых прокладок) Pb – 90,8; Sb – 
4,9; As – 0,01; S – 0,60  и шлак электроплавки сурьмяного концентрата (Pb – 0,4; Sb – 1,1; СаО – 
20,1;  SiO
2
  –  42,5;  Na
2
O  –  28,5).  В  качестве  восстановителя  использовали  древесный  уголь. 
Результаты лабораторных плавок приведены в таблице 1. 
 
 
 
 

90 
Таблица 1 
№ плавки
 
Состав шихты 
Результаты опытов 
Аккум. лом 
Шлак 
электроплавки 
получено 
И
зв
лечени
е 
сви
нц
а, %
 
г 
% 
г 
% 
шлак 
свинец 
Кол-
во, г 
Состав, % 
Кол-
во, г 
Состав, 
% 
Pb 
Sb 
СаО   SiO
2
 
Na
2
O 
Pb 
Sb 
1 
168 
84 
16 
8 
15,2 
1,8  1,4 
20,0 
44,5 
18,8 
138,0 
96,2  1,9  86,8 
2 
165 
82 
20 
10 
21,1 
1,1  1,2 
18,6 
46,1 
19,4 
132,9 
94,8  2,2  90,1 
3 
167 
83,5 
24 
12 
25,0 
1,0  0,9 
20,1 
49,6 
20,4 
140,1 
98,0  2,1  91,1 
4 
158 
81,0 
28 
14 
29,8 
1,0  0,8 
19,0 
48,1 
20,8 
132,4 
98,2  1,7  92,1 
5 
154 
77 
32 
16 
33,5 
1,2  1,9 
19,4 
50,1 
22,5 
126,1 
98,4  1,6  89,2 
 
Извлечение свинца в металл в зависимости от состава шихты. Условие опытов: t – 1200 
0
С, 
выдержка  –  60  мин,  расход  угля  –  6  %,  сода  –  2  %.  Анализ  данных,  приведенных  в  таблице  1, 
показывает,  что  плавка  аккумуляторного  лома  (не  содержащего  органики  и  хлорвиниловых 
прокладок) с отходом сурьмяного производства – шлаком электроплавки сурьмяного концентрата 
с присадкой незначительного количества соды – 2 % от веса шихты, позволяет извлекать в металл 
свинца 86,6 – 92,1 %. Наиболее высокие показатели достигаются при добавки в шихту плавки 10 – 
14 % шлаков электроплавки сурьмяного концентрата. Полученные результаты свидетельствуют о 
том,  что  при  переработке  аккумуляторного  лома  содовой  электроплавкой  можно  заменить 
дефицитные  материалы  такие  как  сода,  кремнезем,  известняк  на  натрийсодержащие  отходы  – 
шлак электроплавки сурьмяного концентрата, не ухудшая показатели при содовой электроплавке. 
Рассматривая  проблему  совершенствования  электротермического  способа  переработки 
аккумуляторного  лома  приведены  также  исследования  влияния  состава  шихты  и  температуры 
процесс плавки на степень извлечения свинца в металл. Результаты плавки приведены на рисунках 
1,2. 
 
 
Рис.1 Зависимость извлечения свинца от состава шихты (при 6 % угля и t – 1200 
0
С) 
Из рисунка 1 видно, что наиболее высокое извлечение свинца 90 – 92 % при переработке 
аккумуляторного  лома  достигается  при  добавке  в  шихту  10  –  14  %  шлака  от  электроплавки 
сурьмяного  концентрата.  Увеличение  же  расхода  шлака  электроплавки  до  16  %  снижает 
извлечение  свинца  до  89,2  %,  что  связано,  вероятно,  с  увеличением  вязкости  шлака  за  счет 
значительного роста содержания кремнезема. 
Влияние  температуры  на  процесс  аккумуляторного  лома  при  постоянном  расходе  шлака 
электроплавки (12 % от веса шихты) и постоянном расходе угля (6 % от веса шихты) показано на 
рисунке  2,  из  которого  видно,  что  при  температуре  1150  –  1250 
0
С  извлечение  свинца  в  металл 
составляет 90,1 – 92,1 %. 

91 
 
Рис. 2 Зависимость извлечения свинца от температуры при содержании в шихте шлака 
электроплавки сурьмяного концентрата (12 % от веса шихты и 6 % расходе угля) 
 
Повышение температуры до 1250 
0
С проводит к снижению извлечения свинца в металл до 
88,2  %  за  счет  большего  перехода  его  в  возгоны.  Таким  образом,  в  результате  проведенных 
исследований установлено, что плавка аккумуляторного лома может успешно осуществляться при 
частичной замене соды, на шлак электроплавки сурьмяного концентрата, при этом расход соды на 
плавку сокращается в 3 раза и полностью исключается расход кремнезема и известняка. 
 
Выводы: 
-  Проведены  лабораторные  плавки  шихты  для  переработки  аккумуляторного  лома  с 
использованием  в  качестве  содосодержащих  реагентов  –  шлаков  электроплавки  сурьмянистых 
концентратов 
-  Установлены  оптимальные  условия  по  электроплавке  аккумуляторного  лома: 
температура расплава – 1200 
0
С, расход шлака электроплавки сурьмяного концентрата 10 – 14 % 
от веса аккумуляторного лома при расходе угля 6 % и незначительного расхода соды 2 % от веса 
шихты, при этом извлечение свинца составляет 91,1 – 92,1 %. 
-  Использование  данного  состава  шихты  для  переработки  аккумуляторного  лома  дает 
возможность  упростить  плавку  за  счет  ликвидации  отдельных  узлов  подготовки  составляющих 
шихты  (известняка,  песка  и  железного  скрапа),  а  также  удешевить  процесс  за  счет  сокращения 
расхода соды в 3 раза и полностью исключить расход кремнезема и известняка. Кроме того, при 
дальнейшем  рафинировании  полученного  чернового  свинца  с  целью  получения  свинцово  – 
сурьмянистых сплавов возможно исключение легирующей добавки сурьмы. 
 

жүктеу/скачать 7,95 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: