Опыт использования профилактированного известью железорудного концентрата в агломерации Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

2. Б е л о в Н.А., С а в ч е н к о С.В., Х в а н А.В. Фазовый состав и структура силуминов. - М.: МИСИС, 2008. - 282 с.

3. З о л о т о р е в с к и й В.С., Б е л о в Н.А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. - М.: МИСИС, 2005. - 376 с.

4. Водород и свойства сплавов алюминия с кремнием / В.К. Афанасьев, И.Н. Афанасьева, М.В. Попова и др. - Абакан: Хакасское кн. изд-во, 1998. - 192 с.

5. А ф а н а с ь е в В.К., Г о р ш е н и н А.В., С т а р о с т и н а М.А. Особенности влияния малых добавок кремния на линейное расширение алюминия // Изв. вуз. Черная металлургия. 2010. № 6. С. 88, 89.

6. А ф а н а с ь е в В.К., Г о р ш е н и н А.В., С т а р о с т и н а М.А. Об аномалиях линейного расширения алюминия марки А7 // Изв. вуз. Черная металлургия. 2010. № 8. С. 53, 54.

7. П о п о в а М.В., К р и в и ч е в а Н.В., К о п ы т ь к о А.А. Влияние малых добавок легкоплавких элементов на коэффициент линейного расширения алюминия // Изв. вуз. Черная металлургия. 2009. № 8. С. 27, 28.

© 2013 г. М.В. Попова, Н.В. Кибко Поступила 19 сентября 2013 г.

УДК 669.162.142

А.А. Одинцов1, В.А. Долинский2 1ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат 2Сибирский государственный индустриальный университет

ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОФИЛАКТИРОВАННОГО ИЗВЕСТЬЮ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО КОНЦЕНТРАТА В АГЛОМЕРАЦИИ*

Проблема обеспечения железорудным сырьем для аглофабрики ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» существует с момента пуска аглома-шин в 1967 - 1971 гг. По проекту основным поставщиком железорудного сырья для агло-производства «ЕВРАЗ ЗСМК» был Коршунов-ский ГОК. Однако в период снижения объема производства горно-металлургическим комплексом России в 1990-х гг. и сменой собственника на Коршуновском ГОКе ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» было вынуждено приобретать железорудное сырье у ряда ГОКов России (Кузнецкого, Михайловского, Стойленского, Оленегорского, КМАруда, Лебединского, Высокогорского, Бакальского), а также Казахстана (Лисаковского, Соколовско-сарбайского).

В условиях финансово-экономического кризиса 2008 - 2010 гг. возросла актуальность сокращения издержек, существенную долю которых на металлургических предприятиях составляют затраты на сырье. Использование местного железорудного сырья (ОАО «Евраз-руда») для ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» создало

В работе принимали участие А.И. Шенцов, Н.Г. Дячок, А.Д. Шарига, В.К. Николаев.

предпосылки для достижения синергетическо-го эффекта предприятий ЕВРАЗА.

Сокращение, а затем и ликвидация доменного производства на ОАО «НКМК» в 2007 -2009 гг. привело к перепрофилированию Аба-гурского филиала с обогатительно-агломерационного в обогатительное и соответствующему увеличению поставок на ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» железорудного концентрата. Для отгрузки абагурского концентрата в зимний период времени в 2003 г. была проведена реконструкция аглоучастка № 2 с установкой сушильного барабана (проектная производительность 408 тыс. т/год). Однако в зимний период времени мощности сушильного барабана не позволяли перерабатывать весь влажный концентрат. Для решения проблемы транспортировки влажного концентрата в зимний период времени (2007 - 2008 гг.) было решено профилактировать его от смерзаемости раствором хлористого кальция (СаС12).

Ввиду повышенной влажности материала разгрузка и транспортировка профилактиро-ванного концентрата на ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» приводила к дестабилизации работы подающих конвейеров, забивке течек и т.п. На агло-

мерационных машинах прогрессировало явление зарастания колосникового поля, что приводило к снижению живого сечения колосниковой решетки, увеличению трудозатрат по ее очистке, снижению объема производства агломерата. Также наблюдалось накопление хлоридов в возврате, уловленной пыли батарейных циклонов, агломерационных шламах и оборотной воде. В зимний период ситуация с приемкой и разгрузкой абагурского концентрата еще более усложнилась, так как концентрат поставщиком отгружался с влажностью 9 % и более без профилактики против смер-заемости. Помимо дестабилизации работы трактов подачи аглофабрики, это приводило к накоплению немобильного концентрата, который вывозился с закрытых складов концентрата на напольный склад. Таким образом, проблема транспортировки и разгрузки влажного абагурского концентрата в зимний период времени на аглофабрике оставалась нерешенной в течение нескольких лет.

Для решения проблемы транспортировки всего объема абагурского концентрата в зимний период специалистами ОАО «Евразруда» и «ЕВРАЗ ЗСМК» разработано техническое предложение по профилактике влажного концентрата обожженной известью. В 2009 г. была проведена реконструкция обогатительного цеха Абагурского филиала с целью организации производства извести на агломашине № 7 и последующего смешивания извести с влажным концентратом, отгрузки полученной смеси на ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК».

Способ производства извести на конвейерной машине получил широкое распространение на Украине в связи с наличием избыточных мощностей аглофабрик. Производство извести осуществляется на маломощных конвейерных машинах КМ-14 (шихта для обжига состоит из известняка и коксовой мелочи) [1]. Необходимо также отметить, что полученная на конвейерных машинах известь используется только по прямому назначению - как интен-сификатор аглопроцесса. Таким образом, схема получения извести на агломашине МАК-90 с последующим ее вводом в концентрат для

профилактирования от смерзаемости в настоящее время не имеет аналогов не только в отечественной, но и зарубежной практике.

Проведенные лабораторные и промышленные исследования по вводу извести в штабели с концентратом с последующим вылеживанием полученной смеси показали эффективность данного мероприятия в различных шихтовых условиях [2, 3].

Цель настоящей работы - оценка влияния ввода профилактированного известью абагур-ского концентрата в аглошихту на показатели агломерационного процесса и качество агломерата. В табл. 1 приведен химический состав извести, получаемой на агломашине и в шахтной печи.

Сравнительный анализ представленных данных показывает, что качество извести, полученной на агломашине, несколько уступает качеству извести, произведенной в шахтных печах, что согласуется с данными работ [1, 3]. Повышенное содержание серы в извести с агломашины объясняется наличием в шихте для производства извести коксовой мелочи; для обжига известняка в шахтных печах используется только газообразное топливо (природный газ). Низкое содержание активного оксида кальция в извести агло-машины обусловлено незавершенностью процесса обжига известняка [4].

В сентябре и октябре 2009 г. на ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» поступили первые опытные партии профилактированного известью аба-гурского концентрата. В связи с отработкой технологии обжига известняка на агломашине и профилактирования концентрата полученной известью, относительно незначительными объемами поставок профилактированного концентрата ОАО «Евразруда» в сентябре и октябре 2009 г. показатели по этим месяцам в дальнейшем анализе не учитывались.

За период с сентября 2009 по май 2010 г. было поставлено 463 партии концентрата общей массой 1273,8 тыс. т. Средневзвешенное содержание влаги в профилактированном концентрате составило 5,27 % (при колебаниях от 1,69 до 8,08 %) против заявленного (допустимого) в ТУ - 4,8 %. Концентрат имел неста-

Т а б л и ц а 1

состав извести

Известь Содержание, %

S Р Fe2Oз СаО Са0акт MgO SiO2 А12О3 111111

Шахтной печи 0,030 - 0,53 80,95 70,80 1,11 1,17 0,50 15,89

Агломашины 0,110 0,012 1,24 80,30 66,85 1,56 2,04 0,77 14,00

бильный (по содержанию железа, оксида кальция, кремнезема и др.) химический состав (см. табл. 2). Основные причины вышеуказанных недостатков - неудовлетворительное качество получаемой извести (низкое содержание активного оксида кальция, повышенная крупность) и не обеспечение заявленной нагрузки известкования (120 кг/т концентрата) у поставщика. Фактическая нагрузка извести по партиям колебалась в диапазоне 100 - 240 кг/т при среднемассовой (расчетной) 132 кг/т концентрата. Средние значения показателей усреднения профилактированного абагурского концентрата (за период с ноября 2009 по май 2010 г.) по содержанию Fe, СаО и влаги составили: 24,4, 28,1 и 51,1 % (см. табл. 3), что существенно ниже показателей усреднения других железорудных концентратов, используемых на ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК».

Существенное превышение фактической влажности концентрата против установленной ТУ привело к увеличению простоев вагоно-опрокидывателей аглофабрики «ЕВРАЗ ЗСМК» (длительный разогрев концентрата в рудоразмораживающих установках (как следствие), разбивка мерзляков) и остатков концентрата в полувагонах после выгрузки.

Крупность известкованного концентрата существенно выше крупности влажного (табл. 4). Так, содержание класса крупности менее 0,074 мм в профилактированном известью концентрате составило в среднем 48,73 против 55,58 % в исходном при колебаниях от 44,64 до 52,43 %. Крупные классы (более 1 мм) известкованного концентрата представляют собой «жареный» известняк.

Среднее содержание профилактированного известью концентрата в сформированных железорудных штабелях - 28,80 % при колебаниях от нуля до 60,19 %. Нестабильная нагрузка извести на концентрат (у поставщика), неритмичные поставки железорудного сырья, а также существенное снижение остатков смеси концентратов на складах аглофабрики в зимний период времени приводили к значительным колебаниям содержания оксида кальция в железорудных штабелях, забранных в период с ноября 2009 г. по май 2010 г. (см. рисунок), что в свою очередь отрицательно влияло на усреднение смеси концентратов.

Усреднение смеси концентратов в опытном периоде по сравнению с базовым снизилось: по содержанию железа - на 25,4 % (с 83,5 до 8,1 %); оксида кальция - на 26,4 % (с 87,9 до 61,5 %); кремнезема - на 11,4 % (с 98,4 до 87,0 %) и магнезии - на 5,2 % (с 98,1 до 92,8 %) соответственно. Ухудшение усреднения

98 106 114 124 133 140 149 8 16 26 35 48 58 64 74

Номер штабеля

Изменение содержания оксида кальция по штабелям смеси концентратов

смеси концентратов произошло вследствие несоответствия фактических поставок железорудного сырья плановым, снижения их ритмичности и введения в состав смеси профи-лактированного абагурского концентрата.

При подаче со складов, движении по трактам, известковании, закачке бункеров и дозировании смеси концентратов (содержащих профилактированный концентрат) на аглофаб-рике ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» серьезных проблем не отмечено.

Оценка влияния введения в состав агло-шихты профилактированного известью аба-гурского концентрата на основные технологические показатели процесса спекания и качество агломерата производилась на основании анализа среднемесячных данных за период с ноября 2009 по май 2010 г. (опытный период). В качестве базового былвыбран период с июня по сентябрь 2009 г. (работа аглофабрики в составе трех агломашин). Полученные данные приведены в табл. 5 - 7.

Анализ данных табл. 5 показывает, что в опытном периоде, по сравнению с базовым, произошло существенное изменение состава железорудной части шихты. Так, повышено содержание в шихте михайловского концентрата (с 1,18 до 7,29 %) при выводе карельского концентрата; введены в состав шихты лебединский и высокогорский профилактирован-ный концентраты (10,41 и 0,94 % соответственно); снижено суммарное содержание местных (абагурский и мундыбашский) концентратов с 66,07 до 55,52 %. Среднее содержание профилактированного абагурского концентрата в шихте опытного периода составило 27,02 % при снижении доли абагурского (сушеный/влажный) с 45,21 до 13,03 %.

Использование профилактированного известью концентрата в аглошихту привело к увеличению общего расхода извести с 25,86 до

Химический состав профилактированного известью абагурского концентрата

Содержание, %

Fe Mn S P FeO Fe2Oз CaO SiO2 MgO ^3 P2O5 ШШ TiO2 Na2O ZnO MnO

Ноябрь 54,20 0,22 0,45 0,023 24,60 50,17 9,56 5,91 2,09 1,96 0,053 4,49 0,15 0,07 0,10 0,054 0,28

Декабрь 54,00 0,25 0,48 0,026 23,90 50,66 9,47 6,10 2,05 2,06 0,060 4,79 0,15 0,05 0,10 0,052 0,32

Январь 52,41 0,19 0,49 0,027 23,20 49,17 10,73 5,97 2,09 1,95 0,062 5,09 0,15 0,04 0,08 0,045 0,25

Февраль 51,98 0,22 0,43 0,030 23,10 48,66 10,75 6,14 2,46 1,96 0,069 5,73 0,15 0,04 0,10 0,048 0,28

Март 51,94 0,20 0,36 0,028 21,90 49,94 10,86 6,17 2,31 1,98 0,064 6,33 0,15 0,05 0,09 0,042 0,26

Апрель 53,37 0,19 0,35 0,026 23,20 50,54 9,59 6,01 2,28 1,96 0,060 5,94 0,15 0,05 0,13 0,041 0,25

Май 53,38 0,18 0,36 0,023 22,50 51,33 9,52 5,70 2,30 1,82 0,053 6,90 0,15 0,07 0,10 0,037 0,23

Среднее 53,04 0,21 0,42 0,026 23,20 50,07 10,07 6,00 2,23 1,96 0,060 5,61 0,15 0,05 0,10 0,046 0,27

Минимум 51,94 0,18 0,35 0,023 21,90 48,66 9,47 5,70 2,05 1,82 0,053 4,49 0,15 0,04 0,08 0,037 0,23

Максимум 54,20 0,25 0,49 0,030 24,60 51,33 10,86 6,17 2,46 2,06 0,069 6,90 0,15 0,07 0,13 0,054 0,32

Т а б л и ц а 3

Показатели усреднения профинансированного известью абагурского концентрата

Период Месяц Усреднение (±0,5), %

Fe СаО влажность

27,3 27,3 36,4

33,3 38,9 50,0

18,5 20,0 55,4

33,9 38,7 48,4

20,0 30,9 41,8

31,9 29,8 55,3

2010 г. Март 20,3 31,3 50,0

Апрель 26,7 28,3 53,3

Май 19,4 17,9 53,7

Среднее 24,4 28,1 51,1

Минимум 18,5 20,0 41,8

Максимум 33,9 38,7 55,4

50,58 кг/т агломерата (см. таблицу 6), что позволило интенсифицировать агломерационный процесс. Удельная производительность агло-машин по цеху в опытном периоде по сравнению с базовым повысилась на 3,85 % и составила 1,0102 т/(м2 • ч). Повышение удельной производительности обусловлено изменением состава шихты (на 1,90 %) и использованием профилактированного известью абагурского концентрата (на 1,95 %). Основные причины незначительного увеличения удельной производительности: низкое содержание активного оксида кальция, грубый помол вводимой в концентрат извести (в отдельные периоды до 25 мм) у поставщика. На незначительный прирост удельной производительности также повлияли следующие факторы: снижение температуры шихты на 12 - 13 °С (с 59 - 61 до 46 -49 °С) и уровня разрежения в газовом коллекторе на 75 мм вод. ст. (с 867 до 792 мм вод. ст.); сдерживание агломашин (косвенный показатель - повышение температуры отходящих газов с 139 до 144 °С) по причинам доменного цеха, существенного снижения остатков смеси концентратов на складах аглофабрики и увеличения высоты спекаемого слоя на 6 мм (с 382 до 389 мм); дефицит извести (удельный расход был снижен с 25,86 до 22,82 кг/т агломерата).

Механическая прочность агломерата улучшилась вследствие изменения состава шихты, увеличения основности (см. табл. 7) агломера-

та и повышения высоты спекаемого слоя. Улучшение механической прочности агломерата сопровождалось снижением мелочи в годном агломерате (с 13,70 до 12,28 %).

Как указывалось ранее, по ряду причин усреднение смеси концентратов в опытном периоде снизилось. Это привело к снижению качества агломерата по постоянству химического состава: по содержанию железа и основности -с 73,6 до 61,5 % и с 86,6 до 78,3 %; по содержанию марганца и монооксида железа - с 96,2 до 92,1 % и с 91,0 до 89,8 % соответственно.

Динамика химического состава агломерата (см. табл. 7) связана с изменением базовых показателей (содержания железа, основности) по агломерату, состава и качественных характеристик компонентов аглошихты.

В дальнейшем, поступательное совершенствование технологии обжига известняка, а также проведенная модернизация комплекса агломашины № 7 [4] позволили стабилизировать качество профилактированного концентрата по химическому и гранулометрическому составам, снизить влажность материала.

Таким образом, впервые в отечественной практике внедрена и отработана технология комбинированного ввода извести в аглошихту: на первой стадии - в концентрат ММС на ГОКе с последующей закладкой известкованного концентрата в штабель смеси концентратов на складах аглофабрики; на второй стадии - в поток смеси концентратов, подаваемой со складов аглофабрики.

Выводы. Профилактированный известью концентрат характеризовался нестабильным химическим составом и содержанием влаги по партиям, что приводило к ухудшению усреднения агломерата по содержанию железа, его монооксида, марганца и основности. Введение в аглошихту профилактированного известью абагурского концентрата позволяет повысить удельную производительность агломашин на 1,95 %. Незначительный прирост удельной производительности, несмотря на увеличение общего расхода извести с 25,86 до 50,58 кг/т агломерата, объясняется низким качеством извести, полученной на конвейерной машине. В связи с пониженным качеством извести, получаемой на конвейерной машине, данный способ производства агломерационной извести целесообразен только при наличии избыточных мощностей аглофабрик.

Сентябрь

2009 г. °ктябрь Ноябрь

Декабрь

Январь

Февраль

Гранулометрический состав местных концентратов ММС

Содержание, %, класса крупности материала, мм

0 -0,05 0,05 -0,063 0,063 - 0,074 0,074 - 0,1 0,1 -0,16 0,16 -0,2 0,2 -0,315 0,315 - 0,4 0,4 -0,63 0,63 -1,0 1,0 - 5,0 5,0 - 12,0 <0,074

Абагурский профилактированный

Ноябрь 23,71 14,43 12,38 12,37 13,4 6,19 6,19 2,06 2,06 1,03 4,12 2,06 50,52

Декабрь 23,86 17,05 10,23 13,64 14,77 6,82 5,68 1,14 1,14 1,14 3,4 1,13 51,14

Январь 25,24 18,45 8,74 10,68 12,62 7,77 6,80 2,91 - 0,97 2,91 2,91 52,43

Февраль 19,64 13,39 11,61 9,82 14,29 9,82 8,93 3,57 0,89 0,89 3,57 3,58 44,64

Март 21,55 14,66 9,48 11,21 13,79 7,76 8,62 4,31 - 0,86 2,58 4,31 45,69

Апрель 21,29 15,74 12,04 14,81 13,89 8,33 6,48 1,85 - 0,93 1,86 1,85 49,07

Май 18,10 17,14 12,38 16,19 15,24 7,62 5,71 0,95 - - 1,90 4,77 47,62

Среднее 21,91 15,84 10,98 12,67 14,00 7,76 6,92 2,40 1,36 0,97 2,91 2,94 48,73

Максимум 25,24 18,45 12,38 16,19 15,24 9,82 8,93 4,31 2,06 1,14 4,12 4,77 52,43

Минимум 18,10 13,39 8,74 9,82 12,62 6,19 5,68 0,95 0,89 0,86 1,86 1,13 44,64

Абагурский

Среднее 23,93 17,44 14,21 14,96 13,57 8,18 6,48 1,23 - - - - 55,58

Мундыбашский

Среднее 21,65 19,61 13,46 14,52 14,53 8,66 6,65 0,93 - - - - 54,72

Т а б л и ц а 5

Содержание концентратов в железорудной части шихты

Концентрат Среднее содержание, % за период Отклонение, %

опытный базовый

Коршуновский 18,28 20,03 - 1,75

Михайловский 7,29 1,18 6,11

Лебединский 10,41 - 10,41

Высокогорский профилактированный 0,94 - 0,94

Абагурский 13,03 45,21 - 32,18

Абагурский профилактированный 27,02 - 27,02

Мундыбашский 15,47 20,86 - 5,39

Карельский - 3,96 - 3,96

Абагурский + абагурский профилактирован-ный 40,05 45,21 - 5,16

Абагурский + мундыбашский 55,52 66,07 - 10,55

Итого концентратов: 93,18 91,38 1,80

Т а б л и ц а 6

Основные показатели процесса спекания

Среднее значение

Показатель за период Отклонение

опытный базовый

Производство агломерата, т, в том числе:

план 633 157 620 750 12 407

факт 631 445 625 388 6 057

отклонение ±, т - 1 712 4 638 - 6 350

отклонение, % - 0,57 0,63 - 1,20

Удельная производительность агломашин, т/(м2ч) 1,0102 0,9713 0,0389

Простои, %:

общие 9,8 7,9 1,9

текущие 5,3 3,3 2,0

Температура слоя шихты, °С:

верхнего 46 59 - 13

нижнего 49 61 - 12

Разрежение в газовом коллекторе, мм вод. ст. 792 867 - 75

Содержание возврата в шихте, % 29,4 32,2 - 2,8

Температура отходящих газов, °С 144 139 5

Высота спекаемого слоя, мм 389 382 6

Удельный расход, кг/т агломерата:

собственной извести 22,82 25,86 - 3,04

общей извести 50,58 25,86 24,72

известняка 67,24 93,36 - 26,12

твердого топлива 56,46 56,49 - 0,03

Т а б л и ц а 7

Химический состав агломерата и его усреднение

Элемент, оксид

Среднее значение за период

опытный базовый

Отклонение

Химический состав, %, и основность

Fe 56,24 55,50 0,74

Мп 0,41 0,40 0,01

S 0,019 0,019 0,000

Р 0,042 0,046 - 0,004

СаО 9,66 9,20 0,46

SiO2 6,19 6,51 - 0,32

АЪОэ 1,82 2,16 - 0,34

MgO 2,09 2,23 - 0,14

FeO 12,22 12,48 - 0,26

К2О 0,102 0,110 - 0,008

№20 0,069 0,083 - 0,014

ТЮ2 0,165 0,187 - 0,022

гпо 0,042 0,054 - 0,012

Са0^Ю2 1,56 1,42 0,14

Усреднение, %

± 0,5 Fe 61,5 73,6 - 12,1

± 0,1 Мп 92,1 96,2 - 4,1

± 0,05 осн. 78,3 86,6 - 8,3

± 1,5 Fe0 89,8 91,0 - 1,2

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИИ СПИСОК

1. П у з а н о в В.П., К о б е л е в В.А. Введение в технологии металлургического структурообразования. - Екатеринбург: УрО РАН, 2005. - 501 с.

2. М и н а к о в Н.С., К р е т и н и н В.И., Г о р б а ч е в В.П. и др. Исследование влияния различных способов ввода извести в шихту на показатели процесса агломерации // Сталь. 1988. № 9. С. 5 - 8.

3. К р и ж е в с к и й А.З., С а л ь н и к о в И.М., И в а н о в А.К. Влияние качества извести на производительность агломашин // Металлург. 1977. № 4. С. 10 - 12.

4. Б е р е с н е в И.С., К л е й н В.И., З а р -щ и к о в П.И. и др. Производство извести на агломерационной машине МАК-90 // Сталь. 2013. № 4. С. 2 - 5.

© 2013 г. А.А. Одинцов, В.А. Долинский Поступила 17 сентября 2013 г.