CC BY
32
Совершенствование работы кольцевого охладителя.
Вяткин А.А., Истомина Т. В., Дмитриева Е.Г. и др.
неравномерно. В местах скопления мелочи в средней части тележек скорости в два и более раза меньше скоростей у краев.
Таким образом, работа кольцевого охладителя без поддонов приводит к улучшению его теплотехнических и газодинамических параметров по сравнению с результатами, полученными при использовании поддонов:
- основные потери напора воздуха в подающем тракте охладителя вызваны наличием на тележках поддонов для сбора просыпи;
- просыпь агломерата на поддонах отсутствует;
- процесс охлаждения на тележках без поддонов протека -ет более интенсивно, чем на тележках с поддонами, так как на них обеспечены более высокие скорости фильтрации воздуха через слой;
- значения максимальной (поверхностной) и среднемассо-вой температуры на них на 50-70°С меньше, чем на тележках с поддонами
Значения скоростей фильтрации, м/с
Тип тележки Расстояние от внутреннего борта, м Максимальная неравномерность
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
С поддоном 1,52 1,29 1,90 1,01 0,87 1,21 1,06 1,47 2,2
С поддоном 0,32 1,75 1,62 2,89 9,0
Без поддона 1,22 1,44 1,99 1,91 1,6
8 8а 9 9а
—Температура воздуха —
■ Температура материала
14 15а
№ оси
Рис. 4. Изменение температуры поверхности слоя и охлаждающего воздуха по длине кольца охладителя на тележке без поддона (цифры у кривых - расстояние от внутреннего борта тележки, м)
УДК 622.785
Заводяный A.B., Дружков В.Г., Прохоров И.Е.
ИССЛЕДОВАНИЕ СИЕКАЕМОСТИ НОВОКИЕВСКИХ
ХРОМ О НИКЕЛЕВЫХ БУРЫХ ЖЕЛЕЗНЯКОВ В ЛАБОРАТОРНЫХ
УСЛОВИЯХ
Предприятия черной металлургии Урала постоянно испытывают дефицит железорудного сырья и никеля, их приходится завозить из других регионов.
Запасы железа в рудах Южного Урала составляют 80-100 млнт, никеля - 1,5-2 млнт. Содержание никеля в рудах невысокое, обычно не превышает 0,8-1,2% [1].
Дефицит никеля становится особенно заметным в связи с окончанием периода застоя в отечественной судостроительной промышленности и появлением заказов на крупные суда (танкеры водоизмещением до 300 тыс. т и др.), что увеличивает спрос на «судовые» марки стали, поставщиком которых был Орско-Халитовский метал-
лургический комбинат.
Никелевая отрасль Южного Урала имеет ряд недостатков: отсталость технологий по подготовке руды; отсутствие сов реме иных систем загрузки шахтных печей, а также подогрева дутья, использования альтернативных энергоносителей (угля, природного газа, мазута). Однако регион обладает большими запасами окисленных никелевых руд, добываемых открытым способом и расположе иных в районах с высокоразвитой ин-фраструктурой, энергетической и транспортной системами. В качестве примера можно назвать группу месторождений хромоникелевых бурых железняков и конгломератов, кроме железа содержащих хром, никель, кобальт. Основные из
них - Аккермановское, Новокиевское, Новопетропавловское , Малохалиловское, Орловское, Бу-руктальское. Наиболее разведанными являются Аккермановское (более 170000 тыс. т), Бурук-тальское и Новокиевское (практинески выработано) месторождения [2].
Для переработки хромонике левых руд здесь в конце 1940-х годов был построен ОХМК. В разные годы на предприятии использовалось несколько схем переработки местных руд в агло-доменном производстве.
С 1955 по 1973 год во вращающихся печах на ОХМК производили крицу для добавки в количестве 350-500 кг/т чугуна к сырой новокиевской руде при производстве литейного хромони-келевого чугуна. Крупная руда направлялась в доменный цех, мелкая руда (6-0 мм), количество которой достигало до 40% от добытой, складировалась на временном отвале рудника, а часть ее (наиболее богатая по содержанию Бе, N1 и Сг) шла на производство крицы.
Использование крицы в доменной плавке вело к ухудшению газодинамических условий процесса, обусловленного разнородностью гранулометрического состава крицы и высоким содержанием мелочи (около 30% фракции 5-0). Кроме того, производительность вращающихся печей была невысокой из-за частого образования настылей [2].
Крипа и часть сырой новокиевской руды при выплавке хромоникелевых чугунов с содержанием никеля 0,5% были заменены на обожженную руду. Обжиг её проводился с использованием газооб-разного топлива во вращающихся печах, ранее использовавшихся для производства крицы. При производстве чугуна из обожженной руды увеличился приход пустой породы, что потребовало на ее ошлакование дополнительного расхода известняка. При выплавке чугуна с содержанием никеля до 1% расход известняка составлял 896-967 кг/т чугуна; выход шлака - 1180-1300 кг/т чугуна, рас -хода кокса - 1300-1450 кг/т чугуна, а производительность доменной печи - 685-710 т/сут.
В разные годы на комбинате с участием многих институтов (Механобр, ЦНИИЧМ, Челябинский НИИМ и др.) разрабатывались технологии производства агломерата из хромоникелевых руд, однако в большинстве случаев получаемый агломерат имел низкие прочностные показатели, а процесс спекания - сравнительно невысокую удельную производительность. Но было выявле-но, что удельная производительность спекания и качество агломерата повышаются при добавке в шихту утяжелителей, таких как окалина и чугунная стружка [2].
В настоящее время разрабатывается лишь одно
месторождение Орско-Халиловской группы - Бу-руктальское. Руда используется для производства ферроникеля в ОАО «Южуралникель» с получе-нием агломерата и последующей шахтной плавкой. Высокую рентабельность данного про извод -ства можно обеспечить только при модернизации шахтных печей и обеспечении их высококачественным агломератом.
Агломерация бурых железняков затрудняется по нескольким причинам: высокая теплопотреб-ность шихты; высокий расход топлива, что связано с затратами тепла на удаление гвдратной влаги; большие объёмы газа, образующиеся при агломерации и влияющие на распределение тепла [3, 4].
Агломерация хромоникелевых бурых желез -няков имеет ещё и свои отличите ль ные особенности: трудности в работе механизмов агломера-ционного цеха из-за налипания руд на стенки технологического оборудования и зависания в бункерах; малый насыпной вес руды, что ведет к получению сильно пористого агломерата невысокой прочности [5].
Для успешной агломерации Орско-Халиловс-ких бурых железняков необходимо введение в шихту дополнительных компонентов в качестве наполнителей-утяжелителей. Последними могут быть окалина и чугунная стружка, но они чаще всего загрязнены и являются дефицитными. Поэтому стоит задача поиска материалов, которые при производстве агломерата из хромоникелевых бурых железняков могли бы стать наполнителя -ми-утяжелителями, а также интенсифицировать процесс спекания.
С целью совершенствования технологии агломерации Орско-Халиловских бурых железня-ков на агломерационной установке Новотроицкого филиала МИСиС были проведены лабораторные спекания новокиевкой руды с получени-ем офлюсованного агломерата.
Был составлен план эксперимента по методу Бокса-Бенкина [6], состоящий из тринадцати опытов, при варьировании содержаний:
- концентрата Соколовско-Сарбайского ГО -Ка в железорудной части шихты от 3 до 6% с интервалом 1,2%;
- углерода в сухой шихте от 6 до 10% с интервалом 2%;
- возврата в железорудной части шихты от 17,5 до 35% с интервалом 8,75%.
Указанные факторы варьировались на трех уровнях.
Состав компонентов агломерационной шихты приведен в табл. 1.
Матрица планирования эксперимента в расчетном ввде представлена в табл. 2.
Таблица 1
Химический состав компонентов агломерационной шихты
Компонент шихты Зола С нел Fe Cr Ni SiO2 AhOs CaO MgO
Концентрат ССГОК 66,09 4,10 1,35 1,05 0,91
Руда хромоникелевая 34,43 0,97 0,49 15,47 6,61 8,35 2,31
Коксик 10,6 86,5
Зола коксика 8,51 46,2 17,2 7,40 3,11
Известняк 0,51 0,12 53,3 0,73
Таблица 2
Матрица планирования экспериментов в расчетном виде
Номер опыта Переменныефакторы Постоянны ефакторы
Концентрат ССГОКа, % Снел, % Возврат, % Н слоя, мм Влажность, % (CaO+MaO) (SiO2+AhO3
1 6,00 10,00 26,25 300,00 19,00 1,0
2 6,00 6,00 26,25 300,00 19,00 1,0
3 3,60 10,00 26,25 300,00 19,00 1,0
4 3,60 6,00 26,25 300,00 19,00 1,0
5 6,00 8,00 35,00 300,00 17,00 1,0
6 6,00 8,00 17,50 300,00 21,00 1,0
7 3,60 8,00 35,00 300,00 17,00 1,0
8 3,60 8,00 17,50 300,00 21,00 1,0
9 4,80 10,00 35,00 300,00 17,00 1,0
10 4,80 10,00 17,50 300,00 21,00 1,0
11 4,80 6,00 35,00 300,00 17,00 1,0
12 4,80 6,00 17,50 300,00 21,00 1,0
13 4,80 8,00 26,25 300,00 19,00 1,0
Каждый опыт повторялся дважды, и параметры определялись как среднее из двух опытов.
Спекания проводилось в аглочаше диаметром 260 мм, разрежение под колосниковой решеткой достигало 12 кПа. Схема лабораторной установки пред -ставлена на рис. 1.
Опыт проводили в следующем порядке :
- взвешивание компонентов аглоших-ты и загрузка в смесительный барабан;
- смешивание в течение 3 мин;
- увлажнение и окомкование в течение 4 мин;
-загрузка на колосниковую решет -ку слоя постели высотой 25-30 мм;
- загрузка шихты в спекательную чашу;
- включение вакуумного насоса и зажигание шихты (в процессе спекания ежеминутно регистрировалась температура и разрежение в вакуум-камере);
- дробление аглоспека производили сбрасыванием с высоты 2 м на металлическую плиту;
- прочность агломерата определяли в барабане в соответствии с ГОСТ 15137-77.
Рис. 1. Схема агломерационной установки: 1 - спекательная чаша; 2 - вакуумный насос; 3 - колосниковая решетка; 4- вакуум-камера; 5 - охладитель; 6 - пылеуловитель; 7 - манометр; 8 - термопара; 9 - потенциометр
Выход годного из спека не учитывает того, что для получения нужного количества возврата приходится дробить часть годного агломерата и переводить в возврат. Поэтому при определении выхода годного агломерата учтена разница между количеством возврата в шихте и количеством возврата, полученного после дробления.
Усредненные данные по двум сериям опытов представлены в табл. 3.
Проведенный математический анализ с проверкой однородности дисперсий по критерию Кохрена и адекватности полу -ченного полинома по критерию Фишера показал возможность моделирования полнофактороного эксперимента при тех же условиях. Построены графические зависимости удельной производительно -сти спекания агломерата из хромонике-левых бурых железняков в трёхмерном пространстве (рис. 2-4).
Химический состав агломерата ряда спеканий представлен в табл. 4.
По приведенным данным ввдно, что при добавке в железорудную часть аг-лошихты концентрата ССГОКа от 3 до 6% разубоживание по никелю и хрому несуществе иное.
Заключение
Проведенные исследования позволяют утверждать, что при агломерации хром о никелевых бурых железняков возможно получение качественного агломерата с высокой прочностью (бара-
Таблица 3
Средние показатели барабанной прочности агломерата и удельной производительности установки по годному агломерату
Номер опыта 40-25, % 25-10, % 10-5, % 5-0, % Барабанное число, % Уд. произв. по годному агломерату, т/м2-ч
1 27 38 14 21 78,82 1,680
2 18 43 19 19 80,63 1,464
3 18 44 21 18 82,29 1,539
4 24 38 18 20 80,23 1,410
5 26 48 14 13 87,11 1,657
6 24 41 17 18 81,81 1,515
7 27 44 15 15 85,33 1,512
8 25 36 16 22 77,86 1,417
9 31 42 15 13 87,49 1,671
10 25 44 14 17 83,10 1,542
11 19 43 17 21 79,33 1,461
12 17 40 21 22 78,06 1,373
13 26 44 12 18 82,26 1,611
Таблица 4
Химический состав агломерата некоторых опытных спеканий
Номер опыта Ре Сг N1 СаО МдО БЮ2 А12О3 МпО ТЮ2 Р Б
2.1 45,24 0,89 0,44 15,56 2,63 12,52 5,18 0,42 0,312 0,117 0,058
2.2 45,38 0,92 0,45 15,95 2,78 12,82 5,28 0,45 0,325 0,119 0,062
4.1 44,49 0,85 0,42 15,46 2,89 12,79 5,11 0,47 0,289 0,110 0,048
4.2 44,52 0,87 0,44 15,37 2,93 12,72 5,03 0,43 0,295 0,116 0,051
5.1 45,45 0,92 0,41 15,26 2,70 12,46 5,57 0,44 0,376 0,134 0,071
5.2 45,55 0,95 0,42 15,53 2,80 12,96 5,38 0,46 0,326 0,121 0,065
9.1 45,33 0,91 0,45 15,83 2,68 12,58 5,47 0,49 0,342 0,120 0,059
9.2 45,03 0,84 0,42 15,94 2,67 13,04 5,51 0,46 0,334 0,128 0,061
11.1 45,13 0,93 0,44 16,0 2,91 13,11 5,24 0,47 0,300 0,112 0,051
11.2 44,94 0,91 0,4 15,93 2,97 13,03 5,32 0,47 0,312 0,119 0,064
1,65
1,6
□ 1,55
□ 1,5
П 1,45
■ 1,4
1,35
Рис. 2. Удельная производительность агломерационной установки при 26,25% возврата в шихте
■ 1,71
■ 166 ■ 1,61
0 Г56 П 1,51
1 | 1,46 | | 1,41 ■ 1,36
Рис. 3. Удельная производительность агломерационной установки при 35% возврата в шихте
банное число 85-87%) при добавке в агломера-ционную шихту концентрата глубокого об ora -щения Соколовеко-Сарбайских руд в количестве 4,5-6,0%.
Хотя СО и Н2, образующиеся в зоне горения, могут восстанавливать гематит до Fe3O4 и FeO, необходимых для образования легкоплавких эв-тектик, введение этих окевдов с компонентами шихты должно интенсифицировать процесс агломерации бурых железняков. Добавка в агломерационную шихту концентрата ССГОка приносит в процесс готовый Fe3O4, который интенсифицирует спекание. Это позволяет иметь относительно невысокий расход коксовой мелочи - до 8% в сухой шихте, по сравнению с 10-12% при работе на аналогичных рудах на предприятии ОАО «Комбинат Южуралникель». Удельная производительность агломерационной установки при этом повышается в 1,4 раза, с 1,2 до 1,7 т/м2-ч.
Рис. 4. Удельная производительность агломерационной установки при 8,0% углерода в шихте
Библиографический список
1. Подготовка окисленных никелевых руд к плавке / В.Н. Мащенко, В.А. Книсс, В.А. Кобелев и др. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. 324 с.
2. Особенности выплавки природнолегиранных чугунов / Братковский Е.В., Шаповалов А.Н., Бабанаков В.В. и др. Оренбург: РИКГОУОГУ, 2004. 198 с.
3. Коротич В.И. Основы теории и технологии подготовки сырья к доменной плавке. М.: Металлургия, 1978.
4. Коротич В.И. Некогорыеособенности агломерации бурых железняков // Изв. вузов. Черная металлургия. 1997. № 4. С. 10-13.
5. Заводяный А.В., Дружков В.Г., Кадырова Э.М. Особенности окускования и доменной плавки бурых железняков // Литейные процессы. Межрегион. сб. науч. трудов / Под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. Вып. 6. С. 69-76.
6. Ковшов В.Н. Постановка инженерного эксперимента. Киев; Донецк: Выща шк., 1982.
