CC BY
21
2018р. Серiя: Техшчш науки p-ISSN: 2225-6733; e-ISSN: 2519-271X Вип. 36
МЕТАЛУРГ1Я ЧАВУНУ
УДК 622.781:622.788.3(622.788.5) doi: 10.31498/2225-6733.36.2018.142462
© KacciM Д.О.1, Лялюк В.П.2, Журавльов Ф.М.3, Ляхова 1.А.4, Чупринов е.В.5
ГОЛОВНИЙ НАПРЯМОК 1ННОВАЦШНОГО ВДОСКОНАЛЕННЯ ДОМЕННОÏ ТЕХНОЛОГИ - ВИКОРИСТАННЯ ОДНОГО ВИДУ ЗАЛIЗОРУДНОÏ СИРОВИНИ, ЩО ПОеДНУе КРАЩ1 ВЛАСТИВОСТ1 АГЛОМЕРАТУ ТА ОКАТИШ1В
Ефективна виплавка чавуну в доменних печах давно вимагае використання odnopid-ного офлюсованого i окускованого залiзовмiсного матерiалу - «локальних спеюв», отриманих за технологiею виробництва окатишiв з високим вмiстом залiза i залиш-ковим вуглецем, мшмальним вмiстом кремнезему, високими характеристиками мц-ностi в холодному стат, а також в процес нагрiвання i вiдновлення в доменнт m4i. Ключовi слова: окатишi, агломерат, залишковий вуглець, металiзована сировина, локальм спеки.
Кассим Д.А., Лялюк В.П., Журавлёв Ф.М., Ляхова И.А., Чупринов Е.В. Главное направление инновационного совершенствования доменной плавки - использование одного вида железорудного сырья, объединяющего лучшие свойства агломерата и окатышей. Эффективная выплавка чугуна в доменных печах давно требует использования однородного офлюсованного и окускованного железосодержащего материала - «локальных спеков», полученных по технологии производства окатышей с высоким содержанием железа и остаточного углерода, минимальным содержанием кремнезема, высокими прочностными характеристиками в холодном состоянии, а также в процессе нагрева и восстановления в доменной печи. Ключевые слова: окатыши, агломерат, остаточный углерод, металлизованное сырье, локальные спеки.
D.O. Kassim, V.P. Lyalyuk, F.M. Zhuravlev, 1.А. Lyakhova, E. V. Chuprinov. Main direction of the innovative improving of the blast furnace technologies - use of one type of iron raw material, combining the best properties of agglomerate and pellets. The known reserves of intensification and development of blast furnace technology are almost exhausted, which requires the search for new advanced technologies of improving the blast furnace smelting. One such area is the use of new types of iron ore in the blast furnace, without the shortcomings of traditional iron ore materials - agglomerate and pellets. Use of iron ore which will not only meet all the requirements of modern blast furnaces, but also does not require expensive re-equipment of agglomeration factories is an urgent task. Effective smelting of cast iron in blast furnaces necessitates the use of a uniformly fluxed and agglomerated iron-containing material - «local specs» obtained by the production technology of pellets with a high iron content and residual carbon, minimal silica content, high strength characteristics in cold condition, as well as during heating and reduction in a blast
1 канд. техн. наук, доцент, Кривор1зъкий металургшний тститут НМетА У, м. Кривий Р^
2 д-р техн. наук, професор, Кривор1зъкий металургшний тститут НМетА У, м. Кривий Рiг, lyalyuk. vitalij@mail. ru
3 канд. техн. наук, доцент, Кривор1зъкий металургшний тститут НМетА У, м. Кривий Рiг
4 канд. техн. наук, доцент, Кривор1зъкий металургшний тститут НМетА У, м. Кривий Рiг
5 канд. техн. наук, ст. викладач, Кривор1зъкий металургшний тститут НМетАУ, м. Кривий Рiг, itchupa@gmail. com
2018р. Серiя: Техшчш науки Вип. 36
p-ISSN: 2225-6733; e-ISSN: 2519-271X
furnace. The developed technology makes it possible to obtain a uniform fluxed agglomerated material with high metallurgical characteristics. The research allowed to work out optimal charge composition for obtaining a mixture of high- and low-temperature pellets, their proportion, and thermohardening modes, making it possible to carry out the process both at high temperatures of heating and cooling, and in an atmosphere with a reduced oxidation potential as well to reduce carbon burnout and to protect the metallized part of the charge from oxidation. Comparative characteristics of technological production indicators and metallurgical properties of the produced agglomerated iron-ore materials (agglomerate and pellets) and the obtained agglomerated material show, that it has the best properties of traditional types of iron ore (granulometric composition, total Fe content, residual carbon content, basicity, strength characteristics in the cold state and during the reduction process, pressure drop of the layer during the reduction, shrinkage of the layer, final reduction degree and angle of repose), and also does not have their negative properties. Keywords: pellets, agglomerate, residual carbon, metallized raw materials, local specs.
Постановка проблеми. Ще в минулому столгтп були визначеш основш напрямки розви-тку технологи виплавки чавуну в доменних печах. До них вщносили збшьшення об'ему домен-них печей, тдвищення температури гарячого дуття, збагачення дуття киснем, тдвищення тис-ку газу на колошнику, вдування в тч природного i коксового газiв, мазуту i пиловугшьного палива, оптимiзацiю розподшу шихтових матерiалiв на колошнику i3 застосуванням нових за-вантажувальних пристро!в, вдосконалення розподшу газового потоку в горш доменно! печ^ автоматизащю доменно! плавки.
В даний час зазначеш вище основш напрямки розвитку технологи виплавки чавуну в доменних печах практично освоеш. Питання про збшьшення об'ему доменних печей на порядку денному вже не сто!ть. Об'ем печей 5000-5500 м3 достатнш не ильки з технолопчно!, а й з еко-номiчно! точки зору. Безшахтш повiтронагрiвачi Калугша забезпечують температуру гарячого дуття до 1300°С i вище. Щцвищення тиску колошникового газу, яке в СРСР не опускалося ни-жче 250 кПа, з метою штенсифшацп доменно! плавки в даний час використовуеться на доменних печах часпше для тдтримки на оптимальному рiвнi загального перепаду статичного тиску газу в печ^ Технолопя вдування природного i коксового газiв, а також мазуту, добре освоена. Сьогодш найбшьш широко використовуеться технолопя вдування в фурми доменно! печi природного газу i пиловугшьного палива (ПВП). Причому при вдуванш ПВП досягаються найвищi технiко-економiчнi показники доменно! плавки. Сучасш засипш апарати, наприклад лотковий апарат фiрми «Paul Wurth» i роторний завантажувальний пристрш, можуть забезпечити будь-який необхщний розподш шихтових матерiалiв на колошнику доменно! печ^ Питання контролю розмiрiв зон горшня i регулювання розподiлу газового потоку в горш доменно! печi також добре вщпрацьоваш. З появою сучасно! обчислювально! технiки i нових приладiв багато про-блемних питань контролю технолопчних параметрiв доменно! плавки в основному виршеш.
Найважливiшим напрямком удосконалення технологи доменно! плавки, який залишаеть-ся актуальним i мае випереджати в своему розвитку вс iншi, - це забезпечення доменних печей високояюсними шихтовими матерiалами (коксом i залiзовмiсною сировиною).
Аналiз останшх дослiджень i публiкацiй. Якiсть коксу е одним з головних параметрiв, що визначають хiд i результати доменно! плавки. Оцшюеться вона за фiзичними показниками (мщнють, стираннiсть, фракцiйний склад), хiмiчним складом i реакцiйною здатнiстю. За хiмiч-ним складом кокс повинен мютити максимальну кiлькiсть вуглецю, а також мтмальну кшь-кiсть золи i сiрки. За ситовим (фракцшним) складом кокс повинен бути однорщним за крупшс-тю, мати мшмальний вмiст дрiбних (менше 25 мм) i крупних (понад 80 мм) фракцш, мати ви-соку мщнють в холодному i гарячому станах.
Для сучасно! доменно! плавки кокс повинен вщповщати вимогам, запропонованим, наприклад, за тдсумками роботи V Мiжнародного конгресу доменникiв [1]: показник мщносп М25 - не менше 90%; показник стирання Mi0 - не бiльше 6%; вмiст фракци +80 мм - не бшьше 5%; вмiст фракцi! -25 мм - не бшьше 5%; коливання вологосп в обидвi сторони - не бшьше 0,5%; реакцшна здатнють CRI - 23-26%, мiцнiсть тсля обробки СО2 CSR - 70%.
Кокс з високими показниками холодно! мщносп (М25 = 90%) i стирання (М10 = 5%) при
2018р. Серiя: TexHÏ4HÏ науки Вип. 36
p-ISSN: 2225-6733; e-ISSN: 2519-271X
bmîctî класу -25 мм 3,5%, CRI < 27% i CSR > 65% виробляють на батаре! №10-бю ПАТ «Алчев-ськкокс», де використовуються технологiï трамбування шихти i сухого гасшня коксу. При цьо-му високояюсний кокс отримують з шихти, в якш частка добреспiкливого вугшля (при вщсут-ностi марки К) дорiвнюe 33,9%, а частка газового i слабостклового вугiлля - 66,1% [2]. В да-ний час технолопя трамбування вугiльноï шихти впроваджусться на нових коксових батареях №5 i №6 коксохiмiчного виробництва ПАТ «АрселорМггтал Кривий Pio> (АМКР).
Можна констатувати, що доменники визначилися з вимогами до якосп коксу, а виробни-ки коксу можуть виробляти кокс потрiбноï якостi. Але проблема тдвищення якостi залiзоруд-ноï сировини в повнш мiрi поки не виршена. Ще з середини минулого столггтя З.1. Некрасов iз ствавторами вiдзначали, що в використаннi нових методiв пiдготовки шихтових матерiалiв до доменноï плавки зроблено невиправдано мало, хоча ршення цieï проблеми е визначальною умовою досягнення високих техшчних та економiчних показникiв виробництва чавуну. Сутте-ве полiпшення рудопiдготовки до рiвня, що вiдповiдае вимогам сучасного доменного виробництва, е одшею з найважливiших задач. Тiльки за ще1" умови може бути досягнутий к.в.к.о. до-менних печей 0,3-0,4 м3-доб./т i питома витрата коксу 300-350 кг/т переробного чавуну [3].
Ця проблема залишаеться такою ж гострою i сьогоднi. Бiльш того, вона загострилася у зв'язку зi зниженням якосп залiзних руд, що видобуваються, викликаним вичерпанням запасiв багатих руд i необхщнютю розробки бщшших родовищ. Збiднення сировини, що видобуваеть-ся, сприяло широкому поширенню глибокого збагачення залiзних руд, яке супроводжуеться збшьшенням обсягу виробництва тонкоподрiбненого концентрату. В даний час юнуе три мож-ливих способи окускування дрiбних залiзорудних матерiалiв: агломерацiя, виробництво окати-шiв i брикетування.
Рiзнi способи брикетування через низьку продуктивнють агрегапв не можуть скласти конкуренцiю виробництву агломерату та окатишiв. Крiм цього, брикети на будь-якш зв'язцi не мають необхiдноï гарячо1' мiцностi i, руйнуючись в доменнiй печi, створюють газодинамiчнi проблеми для забезпечення рiвного ходу доменно1' печi. Брикетування використовуеться, голо-вним чином, для утилiзацiï металургiйних вiдходiв. Завантажувати в доменну тч брикети можна тшьки за спецiальною технологiею - циктчно з основними залiзорудними матерiалами i в невеликих кшькостях. Наприклад, в аглодоменному департамент (АДД) АМКР в перюд кат-тального ремонту з реконструкщею доменно1' печi №8 об'емом 2700 м3 введено в експлуатащю дiлянку брикетування вiдходiв (вiдсiву залiзорудних матерiалiв та аспiрацiйного пилу). Брикети завантажуються тшьки в печi об'емом 2000 м3 доменного цеху № 1.
Процес агломераци дозволяе отримувати шляхом сткання якiсний окускований залiзо-вмiсний матерiал з рiзних матерiалiв в широкому дiапазонi необхiдноï для доменно1' плавки ос-новностi i при цьому утилiзувати рiзнi прничо-металургшного вiдходи (рудний дрiб'язок, ко-лошниковий пил, вiдсiви коксу i агломерату, а також iншi матерiали).
Для виробництва окатишiв використовують тонкоподрiбнений залiзорудний концентрат, зв'язуючi та, при необхщносп, флюсуючi добавки. З цих матерiалiв спочатку в огрудкувачах отримують сирi окатишi, якi потiм пiддають термозмщненню i охолодженню.
Агломерацiя i виробництво окатишiв були i залишаються основними способами отри-мання окусковано1' залiзорудноï сировини для доменно1' плавки. Однак на пiдставi велико1' кiль-косп дослiджень окусковано1' сировини багатьох фабрик, автори роботи [3] показали, що i ока-тиш^ i агломерат не задовольняють повною мiрою збшьшеним вимогам доменно1' плавки. Вони вщзначають, що необхiдний пошук нових способiв окускування залiзорудноï сировини, якi дозволяли б отримувати металургшну сировину, що поеднуе кращi металургiйнi властивосп агломерату та окатишiв.
Вимоги до якосп агломерату та окатишiв давно визначеш i практично не змшюються. Це - максимально високий вмют залiза, мiнiмальна кiлькiсть шюдливих домiшок, сталiсть хiмiчно-го i гранулометричного складiв, необхiдна основнiсть, висока мщнють, низький вмiст дрiбних фракцш в початковому станi i в доменнш печi, висока вiдновлюванiсть i вузький температур-ний iнтервал розм'якшення.
За тдсумками роботи вже згаданого V Мiжнародного конгресу доменникiв, залiзорудна сировина повинна вiдповiдати вимогам (табл. 1), яю необхiдно забезпечувати на агломерацш-них фабриках i ГЗК, що юнують або реконструюються [1].
2018р. Серiя: Технiчнi науки Вип. 36
2225-6733; e-ISSN: 2519-271Х
Одним iз прикладiв реконструкцп металургiйних заводiв в СРСР була реконструкщя в 1976 рощ введено! в експлуатащю в 1962 рощ аглофабрики НКГОК-2 (в даний час це аглофабри-ка №2 АДД АМКР). Реконструкщя була виконана за проектом шституту Гiпросталь в зв'язку з необхщнютю забезпечення високоякiсною сировиною найбшьшо! в той час доменно! печi №9 об'емом 5000 м3 заводу «Криворiжсталь». На реконструйованiй фабрицi аглоспек iз агломерацш-но! стрiчки послiдовно проходить дроблення в щокових дробарках, гаряче прошвання, охоло-дження на лшшному пластинчастому охолоджувачi i остаточне прошвання перед вiдправкою в цех. З цього перюду на доменну тч №9 став надходити охолоджений, звшьнений вiд дрiб'язку класу 0-5 мм (не бшьше 3-5%), високоосновний агломерат (основнютю CaO/SiO2 = 1,5-1,6 ч. од.).
Таблиця 1
Вимоги доменно! плавки до якосп залiзорудно! сировини
Показники Агломерат Окатишi
Припустимi вiдхилення вiд середнього: вмiсту залiза, % основностi, од. вмiсту FeO, % ±0,50 ±0,05 ±1,0 ±0,25 ±0,025
Вмiст дрiб'язку -5 мм у скшовому продуктi, не бшьше, % 5 2
Отр стисканню за ГОСТ 24765-81 бшьше 200 кг/ок, % випадюв - > 90
Вихщ фракцi! +5 мм при випробуванш на мiцнiсть за ГОСТ 15137-77, % > 80 > 95
Вихщ фракцп +5 мм тсля вiдновлення за ГОСТ 19575-84, % > 50 > 80
Вихщ фракцп -0,5 мм при випробуванш на стираннють за ГОСТ 15137-77, % < 4 < 3
Вихщ фракцп -0,5 мм тсля вщновлення за ГОСТ 19575-84, % < 5 < 5
Перепад тиску газу в шарi при вщновленш за ГОСТ 21707-76, Па (мм вод. ст.) < 147 (15) < 196 (20)
Ефективнють використання цього агломерату можна проiлюструвати на прикладi його за-вантаження в доменну пiч №8 об'емом 2700 м3 заводу «Кривор1жсталь» в перiод одного з ремонта доменно! печi №9. Високоякюний агломерат НКГОК-2 надiйшов на доменну тч №8, замшивши в шихт доменно! плавки агломерати ПГЗК i НКГОК-1 основнiстю 1,2-1,25 ч. од., що в^^з-няються пршими показниками мiцностi i великим вмютом фракцi! 0-5 мм (17-25%). Продуктив-нiсть печi збiльшилася на 927 т/добу, а витрата коксу знизилась на 40 кг/т чавуну [4, 5].
Агломерат i окатишi мають як позитивнi для доменно! плавки, так i негативнi металур-гшш характеристики [6]. До металургiйних характеристик агломерату, що позитивно вплива-ють як на технологi! його виробництва, так i на хiд доменно! плавки, слщ вiднести наступне: використання будь-яких залiзовмiсних матерiалiв в технологи отримання агломерату, можли-вiсть офлюсування у широкому дiапазонi основнiсть (0,1-4,5 ч. од.), вщповщний до доменного коксу кут природного укосу, низький показник усадки шару та перепаду тиску в ньому, а також низький температурний дiапазон мiж початком розм'якшення i плавлення пiд час високотемпе-ратурного вiдновлення.
Серед негативних властивостей агломерату слщ вщзначити наступне: низький вмют заль за, наявнють значно! кiлькостi дрiб'язку (0-5 мм), складнють отримання готового продукту, рь вномiрного за крупнiстю, низький показник мщносп на удар та високу стираннють як в процесi транспортування продукту до доменно! печ^ так i пiд час низькотемпературного вщновлення, а також вiдносно низьку вщновлюванють.
До позитивних металургiйних характеристики окатишiв слiд вiднести бiльш високий вмют залiза, в порiвняннi з агломератом, рiвномiрнiсть готового продукту за крупнютю, мож-ливiсть отримання окатишiв з широким дiапазоном необхiдно! основностi при використанш залiзорудних концентратiв з вмютом кремнезему менше 5%, незначну кшькють дрiбно! фракцi! в готовому продукту високi показники мiцностi як в процес транспортування, так i в ходi низькотемпературного вiдновлення, а також високу вщновлюванють.
До негативних властивостей окатишiв вщносять технологiчну неможливють !х виробниц-
2018р. Серiя: Технiчнi науки Вип. 36
2225-6733; e-ISSN: 2519-271Х
тву з основшстю вищою 0,8 ч. од. при використанш концентрату з вмютом SiO2 вище 5%, ни-зький кут природного укосу, висою значення величин усадки шару i перепаду тиску газу в ходi високотемпературного вiдновлення окатишiв [7].
Усунути два головш недолiки агломерату, а саме: низький вмiст залiза i високий вмiст дрiб'язку, в принцип можливо [8]. Так, наприклад, для тдвищення вмiсту залiза в агломерат необхщно: використовувати концентрат з тдвищеним вмiстом залiза; виключити з агломерацшно! шихти залiзну руду або ютотно пiдвищити в нш вмiст залiза; ввести в аглошихту подрiб-нений до крупностi 0-10 мм металевий скрап.
По кожному iз запропонованих варiантiв необхiдно виконати певш оргашзацшно-технiчнi заходи: використовувати магштно-флотацшний концентрат iз вмiстом залiза не нижче 68-70%; виключаючи з агломерацшно! шихти руду, необхiдно збшьшити кiлькiсть огрудкову-вачiв, що забезпечують грануляцiю вше! шихти без штучних зародкiв; застосовувати необхiдну кiлькiсть зв'язуючого, що полiпшуe процес огрудкування агломерацшно! шихти без викорис-тання руди (вапно, оргашку та iн.); використовувати замють агломерацiйноi руди обпалений зворот розмiром 0-5 мм; використовувати агломерацшну руду розмiром 0-5 мм тсля вiдсiву цiei фракцii з багатих, що мiстять 65-68% залiза, залiзних руд для доменно! шихти; збагачувати вщносно бiднi кусковi залiзнi руди до вмюту залiза в них 65-68%.
Знизити вмют фракцii 0-5 мм в агломерат можна шляхом тдвищення або зниження ос-новност по стввщношенню CaO/SiO2, виходячи вщ и значень 1,2-1,4 ч. од., що потребуе вико-ристання в доменнш шихтi додатково в одному випадку вапняку, а в шшому - неофлюсованих окатишiв або багато! руди, що бувае не цшком рацiонально.
Непереборною негативною властивiстю окатишiв е iстотно нижчий, нiж у коксу i агломерату, кут природного укосу, через що окатишi при завантаженш в доменну тч окремою порщ-ею перемiщаються в низью дiлянки профiлю поверхнi шихти (до стшки колошника або в центр печ^, що може негативно позначатися на стшкост футерiвки або рiвностi ходу доменно! печi.
Багатьма дослщниками розроблялися технологii по обмеженню довiльного перемiщення окатишiв по поверхш засипу шихти на колошнику доменное' печi - це, перш за все, технолопя змiшування окатишiв з агломератом. Наприклад, на доменнш печi №9 комбшату «Криворiжс-таль» при використанш окатишiв !х вивантажували завжди на горизонтальний стрiчковий кон-веер шихтоподачi поверх порци агломерату. При перевантаженнях по тракту конвеерiв i в за-сипному апаратi вщбувалося !х змiшування, що дозволяло значно тдняти частку окатишiв в залiзоруднiй сировинi без погiршення рiвностi ходу печ^ Однак завантаження 100% окатишiв залишаеться технологiчно неприйнятним.
Рацiональним виходом з юнуючо! ситуацп зi звичайним використанням в шихт двох ви-дiв залiзорудного матерiалу може бути перехщ на один вид залiзорудноi сировини, який поед-нуе в собi кращi металургiйнi характеристики агломерату та окатишiв. В даний час ефективна виплавка чавуну в доменних печах вимагае використання однорщного офлюсованого i окуско-ваного залiзовмiсного матерiалу з високим вмiстом залiза, мшмальним вмiстом кремнезему, високими характеристиками мщност в холодному станi, а також в процес нагрiвання i вщнов-лення в доменнiй печi. Важливо також розташувати всередиш нового виду залiзорудноi матерь алу шматочки вугшля, наприклад, антрациту, i зберегти при обпаленш долю залишкового вуг-лецю, що послужить додатковим джерелом скорочення витрат коксу в доменнш плавщ.
Свого часу вже були запропоноваш технологи отримання огрудкованоi залiзорудноi сировини, що поеднуе кращi властивост агломерату та окатишiв (локальнi спеки, аглоокатиш^ агломератишi, вюститнi брикети, пбридний окускований матерiал та iн.), що мають кут природного укосу, аналопчний коксу (37-41°), що виключае !х довiльне перемiщення по поверхш засипу шихти на колошнику доменноi печь Однак досягти повно! вщповщност вимогам сучас-но! доменно! плавки металургшних характеристик для локальних спеюв, а також забезпечити економiчнi i технологiчнi можливостi реалiзацii !х виробництва до цього часу не вдавалося.
Мета стати - розробка технологи отримання офлюсованих локальних спеюв, що поед-нують кращi металургiйнi характеристики агломерату та окатишiв.
Виклад основного матерiалу. Авторами дано! роботи запропонована технолопя отримання однорщного за хiмiчним i гранулометричним складом окускованого, повнютю офлюсованого залiзорудного матерiалу (офлюсованих локальних спекiв), що мають практично вс по-
В1СНШ! nP^3QBCbKOro ДЕPЖAВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УНIВЕPСИТЕТУ 2018р. Cepin: Техшчш науки Вип. 36
p-ISSN: 2225-6733; e-ISSN: 2519-271X
зитивнi метaлypгiйнi хapaктеpиcтики aгломеpaтy тa окaтишiв, пpи цьому дaнa технологiя не вимaгae знaчних кaпiтaльних вклaдень ^и pеконcтpyкцiï цехiв з виpобництвa окaтишiв [6, 8].
Сyтнicть технологи полягае в попеpедньомy виготовленнi двох видш cиpих окaтишiв: з вилкою (понaд 1350°С) i низькою (менше 1150°С) темпеpaтypaми плaвлення (вiдповiдно нaзвaнi виcокотемпеpaтypними i низькотемпеpaтypними). Шихтa для отpимaння виcокотемпеpaтypних cиpих окaтишiв може бути неофлюcовaною, низькоофлюcовaною aбо офлюcовaною в зaлежноcтi вiд вмicтy ^емнезему в зaлiзоpyдномy концентpaтi, a тaкож включaти: твеpде пaливо (aнтpaцит) pозмipом 0-12 мм в кiлькоcтi 3,9-15,1% для отpимaння в готовому окycковaномy мaтеpiaлi зaли-шкового вуглецю; ^и необхiдноcтi виcокотемпеpaтypнi мiнеpaли, бaжaно ^p^rn для доменноУ плaвки, в невеликих (0-3%) кшькоетях i тaкi з&изовмюш компоненти: зaлiзоpyдний концентpaт з виcокотемпеpaтypною неpyдною чacтиною i низьким (1-5%) aбо вiдноcно виcоким (5-10%) вмю-том кpемнеземy, пpи вiдповiдномy вмют зaлiзa; aбо бaгaтy pyдy pозмipом S-20 мм i вмicтом збль зa 68-71%; aбо метaлiзовaнi окaтишi aбо pyдy pозмipом S-20 мм з економiчно доцiльною мipою метaлiзaцiï (5-95%). Шихтa для отpимaння низькотемпеpaтypних cиpих окaтишiв cклaдaeтьcя iз зaлiзоpyдного концентpaтy будь-якого cклaдy i повинш бути виcокоофлюcовaною (бaжaно вaп-няком) до о^овно^ 3,5-8,7 ч. од., щоб зaбезпечити необхiднy для доменно'1' плaвки cеpедню о^ новнicть в^ого окycковaного мaтеpiaлy. Кpiм того, до c^a^ цieï шихти можнa вводити ^и не-обхiдноcтi легкоплaвкi мiнеpaли i тонкоподpiбнене твеpде пaливо в кшькоот 0,5-2,5% для ^и-cкоpення pозплaвлення цих окaтишiв. З кожно'1' шихти в окpемих огpyдкyвaчaх виготовляютьcя cиpi окaтишi, пpичомy pозмip виcокотемпеpaтypних повинен бути 10-20 мм, a низькотемпеpaтyp-них - S-14 мм. Bиcокотемпеpaтypнi i низькотемпеpaтypнi cиpi окaтишi змiшyютьcя нa конвеepaх пpи пеpевaнтaженнях в пpоцеci тpaнcпоpтyвaння вщ огpyдкyвaчa до обпaлювaльного aгpегaтy, пpичомy кшькють пеpших в cyмiшi мae бути 71-79%, a дpyгих - 29-21%.
Теpмообpобкa тa yтвоpення одноpiдного офлюcовaного окycковaного мaтеpiaлy може здiйcнювaтиcя в будь-якому з викоpиcтовyвaних в дaний чac обпaлювaльних aгpегaтaх для теp-мозмiцнення окaтишiв (конвеepнa обпaлювaльнa мaшинa, pешiткa - тpyбчacтa пiч - охолоджу-вaч, шaхтнa пiч) з невеликою pеконcтpyкцieю (ycтaновкa зyбчacтоï дpобapки нa pозвaнтaженнi мaтеpiaлy). Режим теpмообpобки включae cyшкy, нaгpiв, обпaлення i охолодження пpодyктaми повного cпaлювaння будь-яких видiв пaливa. Для збеpеження в готовому окycковaномy мaтеpi-aлi толя теpмозмiцнення i охолодження мaкcимaльно можливо'1' кiлькоcтi зaлишкового вуглецю i зaлiзa (в paзi викоpиcтaння метaлiзовaних окaтишiв aбо pyди) темпеpaтypно-чacовi pежими нaгpiвaння тa охолодження здiйcнюютьcя aбо з тдвищеними швидкоcтями (150-600°С/хв), aбо в пpодyктaх cпaлювaння пaливa в зaбaлacтовaномy теплоноciï, що мicтить менше 1-5% кжню.
Пicля виcокотемпеpaтypного обпaлення i охолодження окaтишi з виcокою темпеpaтypою плaвлення е кapкacом, a pозплaв з окaтишiв з низькою темпеpaтypою плaвлення - cполyчною цього rap^cy в окycковaномy мaтеpiaлi i, огоpтaючи пicля pозплaвлення твеpде пaливо тa ме-тaлiзовaнi окaтишi, зaхищae ïх вiд окиcлення i нaдae необхщш готовому окycковaномy мaтеpia-лу фоpмy (pиcyнок), кpyпнicть i мiцнicть.
0123456789 10 11~12~~13
Pиcyнок - Офлюcовaнi локaльнi cпеки з пiдвищеним вмютом зaлiзa i зaлишковим вуглецем
2018р. Серiя: Технiчнi науки Вип. 36
2225-6733; e-ISSN: 2519-271Х
Для ефективного використання технологи виробництва розробленого окускованого мате-рiалу i його плавки в доменнш печi необхщне якiсне усереднення компонентiв його шихти з мшмальними (±0,2-0,3%) коливаннями основних оксидiв i точне !х дозування в шихту, ефек-тивне (бшьше 95%) змiшування шихти, ефективне змшування високотемпературних i низько-температурних сирих окатишiв перед термообробкою i мшмальними (±25°С) коливаннями ма-ксимальних температур в шарь В цьому випадку отриманий однорщний окускований матерiал буде мати стабшьш металургiйнi характеристики i повнiстю вiдповiдати вимогам сучасно! доменно! плавки (табл. 2).
Таблиця 2
Технолопчш параметри отримання i металургiйнi характеристики рiзних видiв окусковано! сировини для доменно! плавки
Найменування показниюв Промисловий офлюсований агломерат рiз- Промисловi офлюсован i неофлюсованi окатишi рiз-них кра!н Офлюсоваш локальш спеки з тдвищеним вмютом залiза i
них кра!н залишковим
вуглецем
Питома продуктивнють агрегату, т/м2тод 1,1-1,41 0,79-1,22 1,1-1,42
Питома витрата тепла, МДж/т 1947-2452 367-840 391-728
Питома витрата електроенергi!, кВт-год/т 43,1-71,3 38,7-68,1 37,4-59,5
Вмiст, %:
-Реобщ 51,2-64,13 61,5-65,83 63,5-74,83
FeO 9,1-15,6 1,3-5,4 7,6-25,2
S1O2 8,2-3,7 7,7-0,9 4,1-2,3
C 0 0 1,6-2,5
Основнiсть (CaO/S1O2) готового продукту, ч. од. 1,8-1,2 1,25-0,1 1,25-1,5
Вмют клаав, %:
60-100 мм 23,7-35,6 0 0
20-60 мм 55,9-34,3 0 89,9-71,8
5-20 мм 12,3-7,8 91,7-98,9 11,9-24,8
0-5 мм 8,1-20,4 5,2-1,8 2,2-3,4
Мщнють в барабаш, ДСТУ ISO 3271:2012, %:
на удар (+5 мм) стираннiсть (-0,5 мм) 57,4-93,1 13,6-2,6 92,4-97,1 5,8-1,1 93,5-96,4 3,6-2,5
Мiцнiсть при вiдновленнi, ДСТУ ISO 7215:2008, %:
мiцнiсть (+5 мм) 37,8-62,2 53,6-95,1 72,9-93,1
стираннють (-0,5 мм) 10,4-5,3 7,4-4,2 4,2-3,3
Газопроникнiсть та усадка шару при вщ-новленнi, ДСТУ 3205-95:
усадка шару, % перепад тиску, Па 15-18 68-71 23-67 108-154 13-19 60-72
Кшцевий стутнь вiдновлення, ДСТУ ISO 7215:2008, % 65,1-96,0 72,8-91,4 89,1-93,8
Кут природного укосу, град. 38-41 25-32 37-40
робоча площа агломашини включае тшьки зону спiкання, без зони охолодження; 2 робоча площа обпалювально! машини включае зони сушки, на^ву, обпалення i охоло-
дження;
3 вмют залiза в окускованому матерiалi (не враховуючи в ньому вмюту СаО та залишко-вого вуглецю).
2018р. Серiя: Техшчш науки Вип. 36
p-ISSN: 2225-6733; e-ISSN: 2519-271X
Висновки
Таким чином, для пiдвищення технiко-економiчних показникiв доменно! плавки необхщ-но оргашзувати виробництво i використання розробленого комплексного залiзовмiсного окус-кованого матерiалу, який мае кращi металургiйнi характеристиками агломерату та окатишiв, що дозволить постшно мати в доменнiй шихт тшьки два компоненти: кокс та офлюсоваш локальнi спеки з високими металургшними характеристиками.
Список використаних джерел:
1. Товаровский И.Г. V Международный конгресс доменщиков «Производство кокса на рубеже столетий» / И.Г. Товаровский, В.П. Лялюк // Сталь. - 1999. - № 9. - С. 5-10.
2. Совершенствование технологии производства кокса для доменной плавки / В.П. Лялюк [и др.]. - Кривой Рог : Дионат, 2017. - 272 с.
3. Металлургическая и экономическая оценка применения агломерата и окатышей в доменном производстве / З.И. Некрасов [и др.] // Металлургия чугуна : Сб. науч. тр. - М. : Металлургия, 1973. - № 1. - С. 15-17.
4. Работа доменной печи с использованием освобожденного от мелочи высокоосновного агломерата / И.А. Прокофьев [и др.] // Сталь. - 1979. - № 5. - С. 332-333.
5. Теоретические и экспериментальные исследования доменной плавки / В.П. Лялюк [и др.]. -Кривой Рог : Дионат, 2016. - 621 с.
6. Комплексный окускованный железосодержащий материал с улучшенными металлургическими характеристиками для современной доменной плавки / Ф.М. Журавлев [и др.] // Сталь. - 2016. - № 12. - С. 11-17.
7. Сравнительная характеристика металлургических свойств агломерата и окатышей разных предприятий / И.Ф. Дворниченко [и др.] // Сталь. - 1986. - № 10. - С. 21-23.
8. Совершенствование технологии и оборудования производства железорудного сырья для современной доменной плавки / В.П. Лялюк [и др.]. - Кривой Рог: Дионат, 2017. - 368 с.
References:
1. Tovarovsky I.G., Lyalyuk V.P. V Mezhdunarodnyj kongress domenshhikov «Proizvodstvo koksa na rubezhe stoletij» [V International congress of blast-furnace operators «Coke production at the turn of the century»]. Stal - Steel, 1999, vol. 9, pp. 5-10. (Rus.)
2. Lialiuk V.P., Liakhova I.A., Kassim D.A., Sokolova V.P., Shmel'tser E.O. Sovershenstvovanie tehnologii proizvodstva koksa dlja domennoj plavki [Improving the technology of coke production for blast furnace smelting]. Krivoy Rog, Dionat Publ., 2017. 272 p. (Rus.)
3. Nekrasov Z.I., Emel'ianov A.V., Gladkov N.A. Metallurgicheskaja i jekonomicheskaja ocenka primenenija aglomerata i okatyshej v domennom proizvodstve [Metallurgical and economic evaluation of the use of agglomerate and pellets in blast-furnace production]. Metallurgija chuguna -Metallurgy of cast iron, 1973, no. 1, pp. 15-17. (Rus.)
4. Prokofev I.A., Tovarovskii I.G., Bondarenko V.I. Rabota domennoj pechi s ispol'zovaniem os-vobozhdennogo ot melochi vysokoosnovnogo aglomerata [The operation of a blast furnace using a high-basic agglomerate freed from small fines]. Stal - Steel, 1979, vol. 5, pp. 332-333. (Rus.)
5. Lialiuk V.P., Kassim D.A., Onopa V.N., Donskov E.E. Teoreticheskie i jeksperimental'nye issle-dovanija domennoj plavki [Theoretical and experimental studies of blast furnace smelting]. Krivoy Rog, Dionat Publ., 2016. 621 p. (Rus.)
6. Zhuravlev F.M., Lialiuk V.P., Stupnik N.I., Chuprinov E.V., Liakhova I.A. Kompleksnyj okuskovannyj zhelezosoderzhashhij material s uluchshennymi metallurgicheskimi harakteristi-kami dlja sovremennoj domennoj plavki [Complex agglomerated iron-containing material with improved metallurgical characteristics for modern blast furnace smelting]. Stal - Steel, 2016, vol. 12, pp. 11-17. (Rus.)
7. Dvornichenko I.F, Zhuravlev F.M., Astafev V.D. Sravnitel'naja harakteristika metallur-gicheskih svojstv aglomerata i okatyshej raznyh predprijatij [Comparative characteristics of metallurgical properties of agglomerate and pellets of different enterprises]. Stal - Steel, 1986, vol. 10, pp. 21-23. (Rus.)
8. Lialiuk V.P., Stupnik N.I., Zhuravlev F.M., Chuprinov E.V., Liakhova I.A., Kassim D.A. Sover-
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХШЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ 2018р. Серiя: TexHÏ4HÏ науки Вип. 36
p-ISSN: 2225-6733; e-ISSN: 2519-271X
shenstvovanie tehnologii i oborudovanija proizvodstva zhelezorudnogo syr'ja dlja sovremennoj domennoj plavki [Improvement of technology and equipment for the production of iron ore for modern blast furnaces]. Krivoy Rog, Dionat Publ., 2017. 368 p. (Rus.)
Рецензент: О.Д. Учитель
д-р техн. наук, проф., КМ1 НметАУ
Стаття надшшла 12.03.2018
УДК 669.162.1 doi: 10.31498/2225-6733.36.2018.142465
© Ожогин В.В.1, Ковалевский И.А.2, Тарасюк Л.И.3
МИКРОТЕХНОЛОГИИ В ПОДГОТОВКЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО СЫРЬЯ
Рассмотрена ситуация, сложившаяся в черной металлургии в сфере подготовки сырья, и выявлена ее взаимосвязь с интенсификацией производства, на основании чего сделан вывод о закономерности перехода от традиционных технологий оку-скования сырья к микротехнологиям. Под этим углом зрения выполнен обзор важнейших достижений преимущественно украинских ученых в сфере подготовки сырья, на основании которого выявлены приоритетные направления в сфере окуско-вания, характерные для национальной металлургии. Представлена эффективность этих способов. Внедрение в производство рассмотренных разработок создает предпосылки для кардинального увеличения производительности металлургических агрегатов за счет интенсификации их процессов, что полностью соответствует направлениям совершенствования металлургии. Внедрение только части этих разработок способно повысить интенсивность аглодоменного производства в 1,2-1,5 раза без снижения качества выплавляемого чугуна. В практической части статьи исследованы возможность и выявлены условия, обеспечивающие глубокую подготовку исходного сырья, отвечающего требованиям повышения интенсивности производства и качества продукции. В качестве эффективного способа оку-скования выбрано брикетирование, позволяющее осуществлять окускование тон-коизмельченного исходного сырья и пылевидных отходов производства. При этом степень металлизации составляет более 99%. Получение из микрочастиц металлизированных брикетов по сравнению с традиционными способами восстановления агломерата и окатышей показывает, что в сфере подготовки сырья имеются значительные резервы, реализация которых позволит интенсифицировать процессы восстановления в 20 и более раз.
Ключевые слова: сырье, отходы, подготовка, измельчение, окускование, агломерация, брикеты, окатыши, металлизация.
Ожогш В.В., Ковалевський I.A., Тарасюк Л.1. Мшротехнологи в тдготовщ ме-талургшноИ сировини. Розглянута ситуация, що склалася в чортй металургп у сфер1 тдготовки сировини, i виявлен гг взаемозв'язок з ттенсифтащею виробниц-тва, на пiдставi чого зроблений висновок про закономiрнiсть переходу вiд тради-цтних технологт кускування сировини до мтротехнологт. Шд цим кутом зору ви-конаний огляд найважливших досягнень переважно украгнських учених у сферi тд-
1 канд. техн. наук, ст. науч. сотр., ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», г. Мариуполь
2 канд. техн. наук, доцент, ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», г. Мариуполь, I [email protected]
3 канд. техн. наук, доцент, ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», г. Мариуполь, [email protected]
