CC BY
106
4. Гарбер, Э. А. Расчет усилий горячей прокатки тонких полос с учетом напряженно-деформированного состояния в зоне прилипания очага деформации / Э. А. Гарбер, И. А. Кожевникова, П. А. Тарасов // Производство проката. -2007,-№4.-С. 7-15.
5. Гарбер, Э. А. Уточненный расчет мощности двигателей главного привода широкополосных станов горячей прокатки / Э. А. Гарбер, И. А. Кожевникова, П. А. Тарасов // Производство проката. - 2007. - № 10. - С. 5-12.
Кожевникова Ирина Александровна - кандидат технических наук, доцент кафедры машин и агрегатов металлургических заводов Череповецкого государственного университета.
Тел.: 8 (8202) 51-70-17, e-mail: mamz@tchercom.ru
Гарбер Эдуард Александрович - доктор технических наук, профессор кафедры машин и агрегатов металлургических заводов Череповецкого государственного университета, заслуженный деятель науки и техники РФ.
Тел.: 8 (8202) 51-83-05, e-mail: mamz@tchercom.ru
Kozevnikova, Irina Alexandrovna - Candidate of Science (Technology), Associate Professor, Department of Machines and Aggregates in Metallurgical Plants, Cherepovets State University.
Tel.: 8 (8202) 51-70-17, e-mail: mamz@tchercom.ru
Garber, Eduard Alexandrovich - Doctor of Science (Technology), Professor, Department of Machines and Aggregates in Metallurgical Plants, Cherepovets State University, Russia's Honoured Science and Technology Worker.
Tel.: 8 (8202) 51-83-05, e-mail: mamz@tchercom.ru
УДК 669.162
С. M. Тлеугабулов, А. Т. Степанов, Е. Е. Киекбаев, Н. В. Черный
НОВЫЕ СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ОКАТЫШЕЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО КОНЦЕНТРАТА СОКОЛОВСКО-САРБАЙСКОГО ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО
ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ
S. М. Tleugabulov, А. Т. Stepanov, Е. Е. Kiekbaev, N. W. Cherniy
NEW WAYS OF PELLET PROPDUCTION OUT OF IRON ORE CONCENTRATES FROM SOKOLOUSKO-SARBAYSKOE GROUP OF ORE-DRESSING AND PROCESSING COMPANIES
Приведены результаты применения мелассовой связующей добавки для производства окатышей. Установлено, что возможность применения новых окатышей зависит от давления шихты в печи примерно до середины шахты. Если к этому моменту окатыши не разрушатся, то в дальнейшем происходит их самоупрочнение. Установлено, что при производстве метал-лизованных окатышей на мелассовой связующей добавке содержание серы снизилось примерно в 10 раз.
Шахтная печь, железорудные окатыши, прочность, мелассовая связующая добавка.
The paper presents the results of using molasses bonding additives in production of pellets. It is found out that the possibility of using new pellets depends on the column pressure approximately till the centre of furnace stack, i.e. till getting the definite level of reduction on the level 0.5-0.6 at which metallic cover is formed. If pellets stand the column pressure till this level, then they are not destructed as far as there takes place spontaneous hardening. At the same time, the quantity of sulfur in pellets is reduced 10 times.
Shaft furnace, iron ore pellets, hardness, molasses bonding additives.
Поиски технических решений по снижению се- дукцию эта проблема становится узловой. Такие бестоимости стали никогда не теряют актуальное- поиски ведутся в нескольких направлениях: это ти, а в условиях мирового экономического кризиса разработки вариантов модернизации традицион-и повсеместного снижения спроса на металлопро- ной технологии производства стали по всем пере-
делам и разработка новых технологий производства.
От первоначальных технических решений до современных высокопроизводительных и автоматизированных агрегатов пройден почти вековой путь. В настоящее время высокомощные агрегаты известных конструкций (доменные печи вместимостью 4-5 тыс. м3, конвертеры вместимостью 350-450 т, дуговые электропечи вместимостью 200 т) имеют настолько высокую производительность, что другие агрегаты и альтернативные способы сталеплавильного процесса не могут с ними конкурировать по объему производства [1]. Прогнозируемый рост мирового производства металла требует совершенствования оборудования и технических решений в производстве сырья [2].
Одним из вариантов снижения себестоимости стальной продукции в рамках традиционной технологии может стать разработка и внедрение технологии получения железорудных окатышей новыми более дешевыми способами с минимальными издержками при производстве, а также производство железорудных окатышей с легирующими элементами (марганец, хром и кремний).
Как правило, схема получения окатышей состоит из двух этапов формирования окатышей: путем окомкования влажной шихты в специальных аппаратах - окомкователях (производство сырых окатышей) и последующее упрочнение гранул (обжиговым или безобжиговым способами) для придания окатышам прочности [3]. При оком-ковании используют какие-либо связующие материалы.
В данной работе предложены и исследованы методы получения железорудных окатышей с применением новых связующих материалов, приведены данные о прочности окатышей, установлена возможность и степень удаления вредных примесей из железорудного сырья.
Методика проведения экспериментальных исследований. Исследования по получению не-офлюсованных окатышей из мелкодисперсного оксидного железорудного материала Соколовско-Сарбайского горно-обогатительного производственного объединения (ССГПО) (Казахстан) проводили по нескольким вариантам. Для получения окатышей использовали тарельчатый лабораторный гранулятор. Предварительно в специальном барабане материал увлажняли до 6 % влажности.
Исходный мелкодисперсный железорудный
концентрат ССГПО имеет следующий химический состав, %:
Ре^щ РеО 8Ю2 А1203 МпО СаО Б Р 66,60 18,2 3,65 0,95 0,18 0,87 0,32 0,019
Первый вариант получения окатышей заключался в том, что в увлажненный материал вводили 3 % порошкообразного связующего (цемент) и тщательно перемешивали. Затем смесь постепенно загружали в тарельчатый гранулятор, который имел скорость вращения 40-50 об/мин. Угол наклона тарелки регулировали в пределах 30-45°.
Второй вариант получения окатышей заключался в окатывании материала 6%-ной влажности без каких-либо добавок. К этому варианту получения окатышей подтолкнуло само состояние материала - его мелкодисперсность и слипаемость, т. е. наличие природного глинистого связующего. Получаемые «сырые» окатыши имели диаметр от 5 до 25 мм. После грануляции окатыши отсевали на сите размером 12 мм и фракции размером более 10 мм использовали для дальнейших испытаний.
Третий вариант получения неофлюсованных окатышей осуществлялся на мелассовой связующей добавке. Меласса - это отходы сахарной промышленности, содержащие в основном органические вещества, которые не вызывают изменения химического состава неорганической части окатышей. Меласса вводится в состав железорудного материала вместе с влагой. Раствор мелассы с водой (из расчета 3 % мелассы и 6 % влажности смеси материала) вводили в сухую массу материала. После тщательного перемешивания смесь загружали на гранулятор и окомковывали по вышеописанной технологии.
Сушка окатышей производилась в лабораторной трубчатой электропечи СУОЛ-04412-М2 с открытыми торцами (см. рисунок).
При достижении 200 °С окатыши выдерживали в печи 30 мин. Часть загруженной порции окатышей извлекали из печи для испытания их на прочность. Остальную часть окатышей продолжали нагревать в печи, повышая ее температуру до 1200 °С. При данной температуре окатыши выдерживали в течение 5-10 мин.
После обжига окатыши выгружали из печи на подготовленный противень и охлаждали на воздухе. Отобранные пробы обожженных окатышей сдавали в лабораторию на химический анализ.
Электропечь СУСШ-04412-М2:1 - электропечь сопротивления; 2 - реакционная трубка; 3 - желоб для загрузки шихты; 4 - смесь мелкодисперсных материалов с редукционером; 5 - реакционный тигель; 6 - термопара; 7 - баллон с аргоном; 8 -краники-тройники; 9 - газовый счетчик; 10 - выброс газа; 11 - газовая камера; 12 - газоанализатор; 13 - прибор для измерения температуры
Получение неофлюсованных окатышей с цементной связующей добавкой и без связующих добавок. Эксперименты по испытанию окатышей, содержащих 3 % связующего компонента и без связующих добавок, состояли из двух операций: сушки при 200 °С и окислительного обжига при 1200-1220 °С.
Химический состав таких обожженных, неофлюсованных окатышей после окислительного обжига при температуре 1200 °С с выдержкой в течение 5-10 мин приведен в табл. 1.
Химический состав обожженных, неофлюсованных окатышей, полученных из концентратов ССГПО с цементной связующей
добавкой
Концентрат Химический состав, %
Рвобщ РеО 8Ю2 А120з МпО СаО Р
3 % связующего компонента 66,85 19,3 3,92 1,05 0,19 0,84 0,035 0,018
Без связующих добавок 67,03 19,8 3,95 1,05 0,18 0,86 0,03 0,018
Получение неофлюсованных окатышей на мелассовой связующей добавке. Полученные из железорудного концентрата ССГПО окатыши на мелассовой связке использовали в двух вариантах: с предварительным обжигом при 1200 °С и без обжига.
По первому варианту окатыши, полученные из сухого материала на мелассовой связке, далее подвергали сушке при 200 °С, обжигу при 1200 °С и металлизации при 950 °С. По второму варианту окатыши, полученные из материала на мелассовой связке, далее подвергали сушке при 200 °С и металлизации при 950 °С, т. е. без предварительного обжига.
Результаты испытания этих окатышей оказались разными как по прочности, так и по скорости редукции. Обожженные окатыши имели высокую прочность до и после металлизации. Необожженные (сушенные) окатыши имели низкую прочность после сушки («сырые») и весьма высокую после металлизации. Однако необожженные окатыши при редукционном обжиге 950 °С и выдержке 1 час металлизовались практически полностью - степень металлизации составила 0,98, в то время как обожженные окатыши за это же время достигли степени металлизации 0,65-0,7. Обожженные окатыши были более плотными, и поэтому металлическая фаза не достигла центральной части (в центральной части окатышей оставалась темная оксидная зона). Для полной металлизации обожженных окатышей потребовалось увеличение времени выдержки при 950 °С до 90-100 мин.
Обнаруженное явление вызвало необходимость проведения дополнительных экспериментов -сначала обжечь концентрат, определить изменение его химического состава и оценить возможность использования такого концентрата для получения окатышей.
По этому варианту концентрат обжигали при 1200 °С с выдержкой 5 мин без продувки и с продувкой воздухом с отбором проб обожженного концентрата на химический анализ. Пробы концентрата и обожженных окатышей после их измельчения имели темно-коричневый цвет, что указывало на довольно полное окисление железа. Результаты химического анализа представлены в табл. 2.
Из анализа химического состава концентратов видно, что в исходном концентрате в результате окислительного обжига как самого концентрата, так и полученных из него окатышей содержание РеО снизилось с 18-19 до 0,74-0,82 % и серы - с
Таблица 1
0,32 до 0,015-0,0240%. Содержание фосфора и оксида марганца практически не изменилось.
Таблица 2
Химический состав обожженного железорудного концентрата и обожженных окатышей, полученных на мелассовой связке
Материал Химический анализ, %
FeO МпО Р S
Обожженный концентрат 0,82 0,18 0,016 0,015
Обожженные окатыши с продувкой воздухом 0,74 0,19 0,016 0,014
Окатыши, полученные из обожженного концентрата на мелассовой связке после сушки, испытывали на прочность, которая колебалась в пределах 10-15 кг/ок., т. е. имели недостаточную прочность. Однако при металлизации они упрочнялись и после металлизации имели уже высокую прочность (на уровне 300-400 кг/ок.).
Таким образом, показана возможность применения для производства окатышей мелассовой
связки. Возможность использования окатышей на мелассовой связке в производственных условиях зависит от давления шихты в доменной печи, действующего на еще неметаллизованный окатыш. Примерно на середине шахты, т. е. при достижении определенной степени редукции на уровне 0,5-0,6, образуется металлическая корка, которая упрочняет окатыш и предотвращает его разрушение в дальнейшем, поскольку происходит самопроизвольное его упрочнение. Количество серы в получаемых окатышах снижается примерно в 10 раз относительно исходного сырья.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кудрин, В. А. Металлургия стали / В. А. Кудрин. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1989. - 560 с.
2. Ладыгичев, М. Г. Сырье для черной металлургии: справочное изд. / М. Г. Ладыгичев: в 2 т. - М.: Машиностроение, 2001. - Т. 1. - 896 с.
3. Вегман, Е. Ф. Металлургия чугуна / Е. Ф. Вегман; под ред. Ю. С. Юсфина. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. - 774 с.
Тлеугабулов Сулейман Мустафьевич - доктор технических наук, профессор Карагандинского государственного индустриального университета (Казахстан).
Тел.: 8 (7213) 91-56-26.
Степанов Александр Тимофеевич - кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой металлургических технологий Череповецкого государственного университета
Тел.: 8 (8202) 51-72-60.
Киекбаев Ернар Брмухаметович - инженер Карагандинского государственного индустриального университета (Казахстан).
Тел.: 8-701-266-48-78.
Черный Николай Васильевич - аспирант кафедры металлургических технологий Череповецкого государственного университета.
Тел.: 8-921-136-46-26.
Tleugabulov, Suleuman Mustafievich - Doctor of Science (Technology), Professor, Karaganda State Industrial University, Kazakhstan.
Tel.: 8 (7213) 91-56-26.
Stepanov, Alexander Timofeevich - Candidate of Science (Technology), Associate Professor, Head of the Department of Metallurgical Technologies, Cherepovets State University.
Tel.: 8 (8202) 51-72-60.
Kiekbaev, Ernar Ermuhametovich - Metallurgy Engineer, Karaganda State Industrial University, Kazakhstan.
Tel.: 8-701-266-48-78.
Cherniy, Nikolay Vasilievich - Postgraduate student, Department of Metallurgical Technologies, Cherepovets State University.
Tel.: 8-921-136-46-26.
