CC BY
308
красного шлама в высокотемпературной зоне спекания переходит в железосиликатный, меняя направление минералообразования связок рудных зерен. При добавках НКШ силикатная связка агломератов постепенно заменяется связкой высокожелезистой - фер-ритной, а увеличение содержания в связке ферритов и снижение при этом количества стеклофазы сопровождается ростом прочностных свойств агломератов.
1. Вегман Е.Ф. Теория и технология агломерации. М.: Металлургия, 1974. 288 с.
2. Коротич В.И., Фролов Ю.А., Бездежский Г.Н. Агломерация рудных материалов. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2003. 400 с.
3. Малышева Т.Я. Железорудное сырье: упрочнение при термообработке. М.: Наука, 1988. 198 с.
4. Кривенко С.В. Анализ полидисперсности сыпучих материалов // Науковi пращ ДонНТУ. Металурпя. 2009. Вип. 11 (159). С. 13-23.
Список литературы
Сведения об авторах
Ширяева Елена Владимировна - аспирант, вед. инженер-программист каф. ЭРЧМ НИТУ «МИСиС», г. Новотроицк. E-mail: shiryaevaelena@gmail.com
Малышева Татьяна Яковлевна - канд. геол.-минер. наук, вед. эксперт каф. ЭРЧМ НИТУ «МИСиС», г. Новотроицк. Подгородецкий Геннадий Станиславович - доц., канд. техн. наук, зав. каф. ЭРЧМ НИТУ «МИСиС», г. Новотроицк. E-mail: podgs@misis.ru
Горбунов Владислав Борисович - доц., канд. техн. наук, каф. ЭРЧМ НИТУ «МИСиС», г. Новотроицк. E-mail: gorbunov@misis.ru
♦ ♦ ♦
УДК 669.1.022
Шаповалов А.Н., Овчинникова Е.В., Майстренко Н.А.
КАЧЕСТВО ПОДГОТОВКИ АГЛОМЕРАЦИОННОЙ ШИХТЫ К СПЕКАНИЮ В УСЛОВИЯХ ОАО «УРАЛЬСКАЯ СТАЛЬ»
Аннотация. Выполнен анализ условий работы и показателей агломерационного производства в условиях ОАО «Уральская Сталь». Проанализированы условия подготовки агломерационной шихты к спеканию. Установлены основные технические и технологические факторы, ограничивающие показатели агломерационного производства. Предложены направления совершенствования технологии подготовки шихты к спеканию в условиях ОАО «Уральская Сталь». В условиях лимита материальных ресурсов на техническое перевооружение особое внимание следует уделять совершенствованию технологии подготовки агломерационной шихты за счет таких направлений, как оптимизация гранулометрического состава и расхода обожженной извести, а также улучшение связующих свойств воды, подаваемой при увлажнении, за счет добавок поверхностно-активных веществ.
Ключевые слова: агломерационная шихта, гранулометрический состав, смешивание, окомкование, агломерация.
Производство агломерата в ОАО «Уральская Сталь» осуществляется на четырех агломашинах площадью спекания 84 м2 (суммарная площадь спекания 336 м2). Усредненные показатели работы агломерационного цеха ОАО «Уральская Сталь» за период с ноября 2010 по октябрь 2012 представлены в табл. 1.
Как следует из данных табл. 1, показатели работы агломерационного цеха ОАО «Уральская Сталь» как по производительности, так и по качеству агломерата не отвечают современным требованиям доменного производства. Это главным образом, объясняется несовершенством существующей технологии подготовки агломерационной шихты к спеканию, не обеспечивающей должной эффективности смешивания и
окомкования шихты, особенно в условиях повышенной доли тонкозернистых концентратов. Это в совокупности с низким разрежением в коллекторе и температурой шихты (особенно в зимний период) не позволяет работать на высоком слое и ограничивает как производительность, так и качественные показатели агломерата.
В условиях действующего агломерационного производства качество подготовки аглошихты, характеризуемое однородностью химического состава и газопроницаемостью шихты [1-4], определяется параметрами работы технологического оборудования, физико-химическими свойствами компонентов шихты и их соотношением.
Таблица 1
Усредненные среднемесячные показатели работы агломерационного цеха
Показатели Среднее за период*
Удельная производительность, т/(м2ч) 0,930-1,154 / 1,095
Содержание концентратов в шихте, %** 59,39-66,38 / 62,81
Разрежение в коллекторе, мм в. ст. 483-602 / 556
Содержание класса 0-3 мм в известняке, % 94,0-95,1 / 94,9
Содержание класса 0-3 мм в коксике, % 90,0-91,2 / 90,6
Высота слоя шихты, мм 248-295 / 266
Содержание возврата в шихте, мм 24,1-27,5 / 26,2
Температура шихты, °С 40-61 / 51
Содержание в шихте горюч. углерода, % 3,71-5,09 / 4,08
Содержание влаги в шихте, % 6,93-7,97 / 7,24
Расход извести, кг/т 17,9-34,8 / 29,0
Содержание железа в агломерате, % 50,3-54,1 / 52,07
Основность агломерата по СаОЙЮ2, ед. 1,35-1,85 / 1,65
Укладка по железу (± 1,0 %), % 78,9-99,2 / 91,50
Укладка по основности (± 0,1 ед.), % 71,5-94,6 / 85,73
Содержание мелочи (фр. 0-5 мм), % 15,1-17,1 / 16,2
Показатели прочности, %: удар 65,0-72,3 / 68,26
истираемость 4,9-5,4 / 5,19
* В числителе - интервал изменения, в знаменателе - среднее значение. ** Концентраты Михайловского и Лебединского ГОКов.
Анализ гранулометрического состава компонентов аглошихты. Гранулометрический состав компонентов агломерационной шихты определялся рассевом проб (по 10 проб каждого материала) массой по 8-10 кг, отобранных в течение октября 2012 г. из бункеров корпуса дозировки. Данные о гранулометрическом составе основных компонентов агломерационной шихты представлены в табл. 2.
Таблица 2
Гранулометрический состав компонентов агломерационной шихты
Материал Содержание фракции, %*
+10 мм 10-5 мм 5-3 мм 3-0,5 мм 0,5-0 мм
Аглоруда БРУ 6,7-11,6 13,6-16,8 11,6-14,3 36,3-45,1 19,3-24,6
8,81 14,74 12,88 41,52 22,05
Аглоруда МГОКа 12,8-19,7 10,8-15,7 6,4-10,2 18,4-24,2 37,9-42,4
16,76 13,20 8,61 21,8 39,64
Известняк 0,0 0,0-4,8 8,2-16,4 46,4-58,6 32,4-38,7
1,20 10,73 51,76 36,31
Известь 23,9-31,6 39,1-51,7 9,4-20,4 6,3-10,7 2,1-5,0
27,95 43,44 15,51 9,04 4,06
Коксовая мелочь 0,0 2,2-8,6 7,9-15,4 47,4-57,4 26,1-33,1
5,17 12,10 52,28 30,45
Возврат 3,1-6,5 4,69 26,9-8,6 34,20 8,9-23,8 18,87 27,6-39,0 33,47 6,4-11,2 8,76
* В числителе - интервал изменения, в знаменателе -среднее значение._
Анализ данных о гранулометрическом составе компонентов агломерационной шихты (табл. 2) позволяет выделить основные причины, ухудшающие подготовку шихты к спеканию:
- неэффективный, с точки зрения окомкования, гранулометрический состав аглоруд, характеризующийся большим количеством крупных фракций (+10 мм) и мелочи (0,5-3 мм);
- высокое содержание крупных фракций (+3 мм) в извести, что наряду с низкой степенью ее обжига (40-60%) существенно снижает эффективность ее применения в качестве интенсифи-катора процесса окомкования;
- высокое содержание фракции +3 и 00,5 мм в коксовой мелочи, что снижает эффективность ее использования [5] и отрицательно сказывается на структуре и свойствах агломерата [3, 4].
Несмотря на имеющиеся недостатки гранулометрического состава компонентов аглошихты, решающую роль в подготовке ее к спеканию играют технологические условия смешивания и окомкования. В аглоцехе ОАО «Уральская Сталь» смешивание и окомкование аглошихты проводится в две стадии в аппаратах барабанного типа диаметром 2,8 м и длиной 6 м.
Для оценки эффективности смешивания проведен эксперимент по определению динамики однородности аглошихты, которую оценивали величиной коэффициента однородности (Ко) [4] по железу, оксиду кальция и общему углероду. В период проведения эксперимента в работе находились три агломашины и средняя нагрузка на смеситель составляла 340 т/ч, а на окомкователь - 110-115 т/ч.
Во время проведения эксперимента (октябрь 2012 г.) проводился отбор проб агломерационной шихты в 5 точках технологической схемы (перед смесителем, после смесителя, перед окомкователем, после окомкователя и при загрузке на паллеты) с последующим их анализом. Результаты эксперимента приведены в табл. 3.
Таблица 3
Усредненные показатели коэффициента однородности агломерационной шихты на различных участках
Показатель Место отбора проб
Смеситель Окомкователь На паллете
до после до после
¡.гре Кп 60,75 86,35 87,5 88,2 87,6
.^Собщ К0 59,55 79,65 84,15 83,35 82,2
к? 58,55 83,85 83,2 85 83,7
Полученные данные (см. табл. 3) позволяют заключить, что смешивание аглошихты происходит практически только в смесительном барабане, а на остальном участке технологической схемы однородность шихты практически не изменяется, что согласуется с данными работ [4, 6]. При этом средняя степень однородности агломерационной шихты, загружаемой на паллеты, за время проведения исследования оставила 84,5% (изменяясь от 82,2% для углерода до 87,6% для железа), что является вполне приемлемым показателем для барабанного смесителя. Однако полученные данные относятся к периоду работы смесителя на % обычной загрузки с тремя агломашинами, и при полной загрузке барабанного смесителя можно ожидать ухудшения качества смешивания, что снижает стабильность условий спекания и ведет, в конечном итоге, к повышенным колебаниям химического состава агломерата, отмеченным ранее (см. табл. 1). Низкая эффективность смешивания может объясняться повышенными нагрузками на смесительное оборудование и нерациональным режимом подачи воды на увлажнение. Так, даже в период проведения исследования при работе с тремя агломашинами время пребывания аглошихты в смесительном барабане, определяемое экспериментальным путем, не превышало 2 мин, при степени заполнения смесителя (без учета гарнисажа) 16,1%. Таким образом, действующий смеситель агломерационной шихты работает с превышением предельной нагрузки, чем и объясняется ограниченная эффективность смешивания аглошихты.
Для оценки динамики процесса окомования в барабанных грануляторах измеряли влажность и гранулометрический состав шихты на входе в окомкова-тель, по длине барабана (в середине и на выходе) и при загрузке на паллеты. Исследования производили в октября 2012 г. на технологической линии аглома-шины №3 при нагрузке на окомкователь 113 т/ч. Результаты исследования представлены в табл. 4.
Исходя из замеров толщины слоя аглошихты по длине барабана степень заполнения окомкователя со-
ставила 19,6% при времени пребывания материалов в барабане 2,2 мин. Опытные замеры продолжительности окомкования подтверждают расчетные значения.
Как следует из данных табл. 4, наиболее интенсивно процесс грануляции аглошихты идет в первой половине барабана-окомкователя. На оставшейся длине барабана гранулометрический состав аглошихты практически не изменяется, о чем свидетельствует постоянный средний (эквивалентный) диаметр комочков.
Таким образом, при нагрузке на окомкователь 110-115 т/ч и текущем режиме его работы создаются приемлемые условия окомкования, обеспечивающие продолжительность пребывания материалов в барабане более 2 мин. При этом применяемая струйная система увлажнения приводит к образованию крупных гранул и комков, в то время как часть шихты остается неокомкованной, что снижает газопроницаемость спекаемого слоя и производительность агломашин.
Выводы. Проведенный анализ качества подготовки агломерационной шихты к спеканию в условиях ОАО «Уральская Сталь» показал, что, несмотря на ряд существенных недостатков, при существующем техническом оснащении агломерационного цеха и принятой технологии агломерации результаты подготовки аглошихты к спеканию удовлетворительны. Это во многом связано с достаточно низкой долей тонкозернистых концентратов (60-65%) и высоким расходом возврата (25-27%), что предопределяет значительное количество комкующей фракции (1,5-6 мм) в аглошихте. Основными способами улучшения качества подготовки аглошихты в сложившихся технических условиях ОАО «Уральская Сталь», особенно при увеличении доли концентрата, являются:
- изменение свойств шихты за счет оптимизации гранулометрического состава компонентов аглошихты, особенно извести, а также аглоруды и топлива;
- оптимизация расхода извести как компонента, интенсифицирующего окомкование (особенно в зимний период) или применение других добавок, активизирующих окомкование;
- улучшение комкуемости шихты за счет применения поверхностно-активных веществ, подаваемых с водой при увлажнении;
- изменение режима увлажнения аглошихты при смешивании и окомковании за счет применения пневматических форсунок, обеспечивающих тонкое распыление воды;
- обеспечение оптимальной длительности увлажнения при окомковании - в течение 2/3-3/4 общего времени пребывания шихты в барабане [4];
- увеличение диаметра и длины барабана-смесителя, что позволит снизить нагрузку на смеситель и увеличить время смешивания материалов;
- увеличение динамических нагрузок в окомкователе за счет увеличения диаметра барабана.
Таким образом, проведенный анализ условий работы агломерационного производства ОАО «Уральская Сталь» и технологии подготовки шихты к спека-
Таблица 4
Усредненные параметры агломерационной шихты в процессе окомкования
Параметр Место отбора пробы
Исходная шихта До окомко-вателя По длине барабана-окомкователя На агло-машине
В середине На выходе
Влажность, % 4,51 5,30 6,80 7,80 7,50
Содержание классов, % +10 мм 5,35 7,14 9,90 9,05 7,78
5-10 мм 6,19 7,28 10,58 10,61 11,12
3-5 мм 10,53 9,63 13,71 17,06 16,94
0-3 мм 77,95 75,96 65,82 63,30 64,16
1-3 мм 20,54 23,10 28,33 31,96 35,34
0-1 мм 57,41 52,53 41,28 31,35 28,83
Средний диаметр, мм 2,70 2,93 3,52 3,52 3,41
нию позволил выявить ряд проблем и наметить пути их решения. Комплексное решение всех выявленных проблем возможно только при серьезной модернизации агломерационного цеха ОАО «Уральская Сталь». В условиях лимита материальных ресурсов на техническое перевооружение особое внимание следует уделять совершенствованию технологии подготовки агломерационной шихты за счет таких направлений, как оптимизация гранулометрического состава и расхода обожженной извести, а также улучшение связующих свойств воды, подаваемой при увлажнении, за счет добавок поверхностно-активных веществ.
Список литературы
1. Сальников И.М., Пазюк М.Ю. Повышение стабильности подготовки железорудных материалов к окускованию // Металлургическая и горнорудная промышленность. 1991. № 1. С. 1-2.
2. Повышение эффективности смешивания аглошихты / Лепихин Л.А., Алешин А.А., Юсупов Р.Б., Полушкин М.Е. // Черная металлургия. Бюл. науч.-техн. информации. 1992. № 11. С. 29-30.
3. Вегман Е.Ф. Окускование руд и концентратов. М.: Металлургия, 1968. 258 с.
4. Коротич В.И., Фролов Ю.А., Бездежский Г.Н. Агломерация рудных материалов. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2003. 400 с.
5. Влияние качества подготовки шихты на прочность агломерата / Пазюк М.Ю., Погорелов В.Н., Гранковский
B.И. и др. // Изв. вузов. Черная металлургия. 1985. № 4.
C. 21-24.
6. Эффективность смешивания агломерационных шихт / Коморников Г.И., Конев В.И., Бутивченко В.Н. и др. // Сталь. 1972. №7. С. 580-582.
Сведения об авторах
Шаповалов Алексей Николаевич - канд. техн. наук, доц. кафедры металлургических технологий НФ НИТУ «МИСиС», г.Новотроицк. Тел.: 8(919)8573273. E-mail: alshapo@yandex.ru.
Овчинникова Елена Владимировна - аспирант НФ НИТУ «МИСиС», г.Гай. Тел.: 8(903)3910243. E-mail: elenka.ov4innikova@narod.ru.
Майстренко Николай Анатольевич - нач. аглодоменной лаборатории, ОАО «Уральская Сталь», г.Новотроицк. Тел.: 8(905)8155171. E-mail: koldeban@mail.ru.
♦ ♦ ♦
УДК 669.2+621.8 Нефедов А.В.
О ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕРНИЗАЦИИ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА МОНОХРОМАТА НАТРИЯ ЦЕХА №1 ОАО «НЗХС»
Аннотация. Объектом исследования данной работы является редуктор привода барабана шаровой мельницы сухого помола цеха №1 Новотроицкого завода хромовых соединений. В настоящее время используется редуктор цилиндрический с ко-созубым зацеплением и с ассиметричным расположением колёс и зубчатых шестерен относительно подшипниковых узлов.
В предлагаемой разработанной конструкции используется модель редуктора, где входной вал-шестерня и выходной вал с колесом находятся на одной оси и наличие в зацеплении осевых сил уравновешивается в самом зубчатом зацеплении. Симметричное расположение нагрузки относительно опор равномерно нагружают подшипниковые узлы.
Ключевые слова: барабан измельчения, муфта зубчатая, подшипниковый узел, редуктор с косозубым цилиндрическим зацеплением, шаровая мельница сухого помола.
ОАО «Новотроицкий завод хромовых соединений» - предприятие химической технологии и металлургии. Основные виды продукции технического назначения, выпускаемые предприятием: бихромат натрия технический, ангидрид хромовый технический, окись хрома пигментная, окись хрома металлургическая, крон свинцовый, металлический хром, натрий сернокислый технический, щебень из шлака металлического хрома, феррохром низкоуглеродистый.
В металлургической и химической промышленности качество готовой продукции зависит от протекания химической реакции, а для лучшего взаимодей-
ствия химических веществ необходимо увеличить площадь их соприкосновения, что осуществляется путем их измельчения [1]. С данной задачей в ОАО «НЗХС» прекрасно справляются шаровые мельницы.
Рассматриваемая шаровая мельница, задействованная в технологическом цикле производства монохромата натрия для измельчения твёрдых кусков хро-митовой и доломитовой руды, находится в размольном отделении цеха №1 химико-металлургического предприятия ОАО «Новотроицкий завод хромовых соединений».
