На данный период более 95 % выпускаемого в мире чугуна производится в доменных печах. Современные доменные печи — мощные агрегаты, производящие в сутки тысячи тонн чугуна. Доменная печь требует подготовленного высококачественного сырья — агломерата, окатышей и кокса. Переработка железосодержащих техногенных отходов, которых только на российских предприятиях ежегодно образуется более 5 млн т, в доменных печах либо невозможна, либо технологически и экономически нецелесообразна.
В металлургии черных и цветных металлов, химической промышленности накоплено сотни миллионов тонн отходов в виде шламов, пылей, огарков и т.д. Эти отходы содержат большое количество металлов, извлечение которых на настоящий момент не осуществляется из-за отсутствия эффективных промышленных технологий раздельного извлечения полезных компонентов. В этой связи актуальной стала задача производства чугуна и концентрата цветных металлов из бросовых шламов металлолома.
По сообщению ректора НИТУ «МИСиС» Алевтины Черниковой, «научная группа университета под руководством директора НОЦ “ИМТ” Геннадия Подгородецкого совместно с индустриальным партнером университета — ООО “ПК “Вторалюминпродукт” разработала, построила и запустила не имеющую аналогов в мире пилотную установку барботажного реактора, основанного на принципе продувки газом, для эффективного и экологичного производства чугуна и концентрата цветных металлов из бросовых шламов».
Новая инновационная печь НИТУ «МИСиС» построена на барботажном принципе. Технологические процессы при этом осуществляются в жидкой шлаковой ванне, продуваемой газом. Образующиеся при этом пузырьки сильно ускоряют химические процессы в ванне и интенсивно перемешивают железистый расплав и шлак.
Рассказывает руководитель группы Геннадий Подгородецкий: «Нам удалось усовершенствовать созданную в МИСиС в 1980-х гг. технологию “Ромелт” путем разделения реактора на две зоны: плавильную и восстановительную. Расчеты показывали, что при такой конфигурации печи можно снизить расход угля и кислорода на 1 т получаемого чугуна на 20–30 %. Шлаковая ванна и ванна железистого расплава продуваются струей газа с содержанием кислорода 50–99 %. При этом поддерживается температура на уровне 1400–1500 °С. На поверхность ванны с расплавом подаются железосодержащие материалы, энергетический уголь, флюсующие добавки.