CC BY
12УДК 1
Мырзагалиев А.А.
ТОО «Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG», г. Актобе
Алмагамбетов М.С.
ТОО «Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG», г. Актобе
Алимбаев С.А.
ТОО «Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG», г. Актобе
Улмаганбетов Н.А.
ТОО «Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG», г. Актобе
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕДНЫХ ХРОМСОДЕРЖАЩИХ БРЭКСОВ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА
Аннотация: приведены результаты лабораторных и промышленных испытаний по экструдированию пыли производства феррохрома с применением полимерного органического связующего и дальнейшим их переплавом в составе рудной навески в рудотермической печи.
Ключевые слова: феррохром, брэкс, выплавки.
Введение
В настоящее время на многих металлургических предприятиях особое внимание уделяется экологии. Основными отходами являются шлак, пыль и шламы. Получаемый шлак используется в качестве щебня для дорожного строительства, а улавливаемая газоочистными системами пыль частично возвращается в технологическую цепочку. Проблема образования отходов и их складирования актуальна на предприятиях АО «ТНК «Казхром». Переработка отходов помимо
решения экологических проблем в некоторых случаях позволяет получить дополнительные положительные эффекты: ресурсосбережение и получение дополнительной прибыли.
В связи с этим на Актюбинском заводе ферросплавов (АктЗФ) был введен в эксплуатацию опытно -промышленный участок по производству экструзионных брикетов (далее — брэксы). Основным принципом изготовления брэксов является метод жесткой экструзии под вакуумом на оборудовании J.C.Steele & Sons. Считается, что удаление воздуха и лишней влаги между частицами материала способствует созданию более плотной упаковки последнего с получением прочных брэксов. Сама технология экструзии достаточно широко распространена в строительной отрасли, в частности при производстве строительных изделий (кирпич и др.). Что касается экструзии рудных материалов, то в этом направлении работы ведутся относительно недавно. Известно, что методом жесткой экструзии производят брэксы из железорудного сырья (Индия), а с недавнего времени и из марганецсодержащих отходов (ЧЭМК) [1, 2]. Сведений касательно переработки хроморудного сырья методом экструзии крайне мало, все разработки в этом направлений на уровне лабораторных экспериментов.
Цель исследования
Применение окускованного методом жесткой экструзии хромсодержащего сырья для выплавки высокоуглеродистого феррохрома.
Методика исследования
На Актюбинском заводе ферросплавов происходит накопление «бедной» пыли рукавных фильтров рудовосстановительных печей (РВП) — ХШП01. Данный вид пыли после термической обработки в РВП приобретает отличительные особенности от пыли, образующейся при транспортировке исходных рудных материалов, в частности, аспирационной пыли печей постоянного тока — АТУ. Добавление ее в шихту для процесса экструдирования отрицательно влияет на качественные характеристики брэксов. Но, несмотря на данный факт, предприятие вынуждено вводить пыли ХШП01 и АТУ в шихту экструдирования во избежание ее накопления.
В таблице 1 приведены значения годового образования, расшифровка наименований пыли, а также средние значения по содержанию в ней оксида хрома и углерода.
Таблица 1. Пыль аспирационных систем АктЗФ
Цех Участок Источники пыли Образование , т/год СГ2О3, % С, %
ПЦ4 АТУ-1 Станция разгрузки сырьевых материалов 787,3 23,5 16,27
АТУ-3 Отделение сушки сырья 2737,3 15,5 66,85
АТУ-6 Склад сухих сырьевых материалов 4499,9 16,0 47,80
АТУ-7 Отд. хранения подготовленной шихты и ее дозировки печей №41,42 5753,6 36,5 15,20
АТУ-8 Отд. хранения подготовленной шихты и ее дозировки печей №43,44 3828,8 30,5 11,00
ПЦ1 ХШП 01 Пыль рукавных фильтров 23332,3 20,0 5,10
Подбор состава связующих и пыли АТУ были исследованы в лабораторных условиях [3].
На рисунке 1 приведена аппаратурно-технологическая схема линии производства брэксов АктЗФ. В один из бункеров (бункер флюсов) питания экструдера было загружено полимерное связующее на основе лигносульфаната. Подача связующего производилась на ленту со слоем дозированной пыли. В первых двух глиномялках-смесителях производится сухое смешивание шихты. Добавка влаги производится на третьей глиномялке, после чего усредненная и увлажненная масса попадает в экструдер.
Увлажнение сухой массы производилось по консистенции смеси. В результате опытным путем было определено оптимальное соотношение компонентов шихты:
75% АТУ; 25% ХШП01;
+6% (к весу смеси пыли) бентонита;
+3% (к весу смеси пыли) полимерное связующее на основе лигносульфаната.
Готовые брэксы посредством ленточного конвейера выгружались в кузов самосвала, после чего вывозились на открытую площадку, где производилась сушка в естественных условиях (см. рисунок 2). Ежесуточно, в течение 6 суток производился отбор проб брэксов на влажность для определения динамики сушки при среднесуточной атмосферной температуре 25°С, а также определения качественных характеристик брэксов.
Рисунок 1. Технологическая схема линии производства брэксов АктЗФ
Рисунок 2. Готовые брэксы на выходе из экструдера и сушка на площадке
За время проведения испытаний была наработана опытная партия брэксов в количестве 600 т для переплава в рудотермической печи. Сравнительные данные по механическим характеристикам полученных экструдатов с требуемыми показателями прочности брэксов на АктЗФ представлены в таблице 2.
Таблица 2. Показатели прочности
Вариант Связующее, % Механическая прочность сухих брэксов
Бентонит Полимерное На Трёх разовый На На
связующее сжатие, сброс с высоты удар, истирание,
кгс/брэкс 2 м, % % %
+5 мм -5 мм +5 мм -0,5 мм
Экспериментальный 6 3 101,6 97,3 2,7 67,7 19,1
Базовый 6 - 47,0 88,1 11,9 30,0 40,0
Требования - - 90,0 85,0 15,0 60,0 30,0
По результатам проведенных замеров прочности экспериментальных брэксов можно увидеть, что по механическим свойствам брэксы с добавлением полимерных связующих показали в основном более высокие значения не только в сравнении с текущим производством, но и в сравнении с требуемыми значениями прочности, которые не достигнуты в текущем производстве.
342-349
Высушенная на специальной площадке партия брэксов была направлена на выплавку металла.
Испытание по выплавке металла с применением экспериментальных брэксов было проведено в рудотермической печи переменного тока РКО-22,5 МВ • А. Основным сырьем для выплавки высокоуглеродистого феррохрома являлась богатая хромовая руда с содержанием не менее 48% СГ2О3. Количество задаваемых в печь брэксов увеличивали в три этапа. На первом этапе опытных плавок доля брэксов в рудной навеске составляла 10%, затем была увеличена до 12,8% и на третьем этапе — до 18,3%.
Дозировка осуществлялась через приемные бункеры дозировочного отделения цеха совместно с основной частью рудного материала и восстановителя. Температура на колошнике составляла 1000°С. По мере схода шихты по высоте печи, засыпались новые порции.
В таблице 3 и на рисунке 3 приведены обобщенные показатели работы печи в период испытаний. В таблице 4 и 5 представлен средний состав металла и шлака за время испытаний.
Таблица 3. Показатели работы печи №12 в базовый и опытные периоды
Период работы Доля брэксов в рудной навеске, % Содерж. СГ2О3 в рудной навеске, % Подача рудных матер-ов в печь, т/сутки Выпуск хрома в слитках, т/сутки (вкл. простои) Суточный съем э/э, МВт*час Среднее сод-е Сг203 в шлаке, %
Базовый 11,1 49,71 292,51 64,66 414,86 3,9
В целом за
время 46,5 242,67 49,32 327,81 3,67
испытаний
1 этап 10 47,12 305,56 60,78 406,2 3,89
2 этап 12,8 46,63 163,6 28,63 225 4,08
3 этап 18,3 45,96 233,01 49,93 317,38 3,37
3 этап в отсутствии остановок печи 18,3 47,17 284,51 62,78 390,75 3,72
Результаты исследований
Показатели работы печи в экспериментальный период близки к базовым. При наиболее стабильном экспериментальном этапе удельный расход электроэнергии на выплавку 1 т хрома ниже базовых значений на 3,1%. Полученное среднее извлечение хрома за период экспериментальных плавок выше базового периода на 1,7%.
Улучшение показателей работы печи произошло из-за снижения содержания в шихте мелких фракций и снижения влажности шихты. Ранее, при подаче в печь брэксов, приготовленных по базовой рецептуре, неоднократно наблюдались наличие большого количества мелочи в шихте, что являлось основной причиной ограничения их доли в навеске при выплавке высокоуглеродистого феррохрома.
80 70 60 50 40 30 20 10 0
65
63,89
61,7
Базовый В целом за 1 этап время испытаний
54,85
2 этап
1Изв-е Сг в плавильном цеху, %
I Удельный расход э/э, МВт*час/т хрома
6,22
3 этап 3 этап в отсутствии остановок печи
Рисунок 4. Извлечение хрома и удельного расхода э/э за время испытаний
7
6
Таблица 4. Средний химический состав металла
Сгмст Si С S P
69,05 0,75 8,54 0,026 0,027
Таблица 5. Химический состав шлака за все плавки
СГ20З MgO SiO2 CaO Al2O3 FeO
2,2-5,5 45-47 27-31 0,7-1,1 16-17 0,5-0,8
Выводы
Проведенная работа позволяет максимально вовлечь в текущее производство образующиеся отходы в виде пыли аспирации и газоочистных сооружений, которые не имеют применения. А также наносят как экологический урон окружающей среде, так и экономическим показателям производства за счет штрафов и платежей.
В процессе изготовления брэксов добавка полимерного связующего на основе лигносульфаната привела к росту их прочности, при этом технологических затруднений не наблюдалось.
В ходе работы рудотермической печи отклонений в работе печи не зафиксировано. Получаемый высокоуглеродистый феррохром соответствовал требованиям по химическому составу. Наблюдается небольшой положительный эффект за счет повышенной прочности брэксов и улучшения газопроницаемости слоя шихты в печи.
Библиографический список
Steele R.B., Bizhanov A.M. Stiff Extrusion Agglomeration of Arc Furnace Dust and Ore Fines for Recovery at a Ferro Alloy Smelter: Proc. 32nd Biennial Conf. (New Orleans, Louisiana. September, 2011). Institute for Briquetting and Agglomeration. Vol. 32. P. 41-53.
Бижанов А. М., Стил Р. Б., Подгородецкий Г. С., Курунов И. Ф., Дашевский В.Я., Коровушкин В.В. брикеты экструзии (брэксы) для производства ферросплавов.
Улмаганбетов Н.А., Алмагамбетов М.С., Нургали Н.З., Альмухамедова А.К. Окускование хромосодержащих материалов Актюбинского завода ферросплавов методом жесткой экструзии.
