CC BY
70
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ 2004 р. Вип. № 14
УДК 669.1. 054.83
Ожогин В.В.1, Климанчук В.В.2, Фентисов И.Н.3, Бочек А.П.4, Чернова С.Г.5
ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ И ХРАНЕНИЯ ИЗВЕСТКОВЫХ БРИКЕТОВ
Рассмотрены особенности брикетирования отсева извести с наполнителями и снижения прочности и плотности известковых брикетов при их хранении
При производстве извести образуется значительное количество отходов. Это, прежде всего, отсевы дробления известняка, пыль газоочисток обжиговых печей, отсев извести, просы-пи и аспирационная пыль узлов перегрузки и т.д. Значительная часть отходов не находит промышленного применения, теряется или складируется, загрязняя окружающую среду.
Наличие большого количества известковых отходов вызвано не только особенностями технологии обжига, но в значительной мере и свойствами обожжённой извести: высокая летучесть частиц, разрушение поверхностных слоев куска вследствие интенсивного поглощения влаги и низкая прочность на истирание пористого обожжённого куска и др. И если использование известняковой части отходов в агломерационном производстве не вызывает вопросов, то использование отсева извести в качестве флюсовых составляющих аглошихты, несмотря на хорошую её комкуемость с такими добавками, экономически не всегда оправдано.
Проблема заключается в том, что существующие способы утилизации этих отходов не обеспечивают эффективности их использования. Так, если использование качественного отсева извести для приготовления известкового молока можно считать рациональным, то использование отсева в виде поглотителя влаги при подготовке шламов или активатора процесса окомко-вания аглошихты экономически не всегда целесообразно. В то же время близкую по качеству известковую пыль газоочисток обжиговых печей по ряду экологических и технических причин, связанных с её высокой летучестью и плохой смешиваемостью с шихтой на рудном дворе, используют неохотно.
За рубежом, в частности в США, в качестве исходного сырья для производства извести используют распространённые «мягкие» известняки, при обжиге которых образуется более 30 % фракции -0,01 мм [1]. Экономически эффективным способом утилизации этой мелочи считается брикетирование, которое осуществляют на вальцовых прессах фирмы «Комарек -Грейвз», как в холодном, так и в горячем состоянии. Известковые брикеты размером 29x19x13 мм наряду с кусковой известью используют в качестве флюса в металлургии [2].
В Украине и России этот способ утилизации известковой мелочи пока ещё не получил должного признания по ряду причин, в число которых входит достаточное количестве относительно дешёвой и качественной извести, обладающей лучшими прочностными характеристиками по сравнению с брикетами, отсутствие прессов необходимых технических характеристик, а также недостаток информации об особенностях получения брикетов их местных отходов и их прочностных характеристиках.
Другим, не менее эффективным направлением утилизации известковых отходов, является их использование в качестве основных компонентов ожелезнённой извести. В России достигнуты значительные результаты по производству такой извести и её использованию в конвертерном производстве [3, 4].
Анализ приведенных публикаций показывает, что одним из эффективных направлений утилизации отходов производства извести является их брикетирование, в частности, с добавка-
1 ГТГТУ, ст. науч. сотр.
2 ОАО «ММК им. Ильича», инж
3 ОАО «ММК им. Ильича», инж
4 ОАО «ММК им. Ильича», инж
5 ГТГТУ, мл. науч. сотр.
ми сухих железосодержащих отходов, и получение материала, близкого по своему составу к ожелезнёииой извести. Повышение цен на комовую известь, а также освоение Ново-Краматорским машиностроительным заводом технологии изготовления высокопроизводительных вальцовых прессов широкой номенклатуры создало все условия для широкого распространения утилизации известковых отходов путём их брикетирования.
Задача исследования состоит в том, чтобы определить оптимальные технологические параметры брикетирования отсева извести, получения железофлюса из известково-шламовой смеси, а также достичь максимальной длительности хранения продукта
Было выполнено опытное брикетирование холодного отсева извести фракции -5 мм и определены характеристики полученного продукта на лабораторном винтовом прессе усилием 35 КН. Для исследования использовали отсев извести, получнной из сырья Еленовского месторождения. Этот материал обладает более высоким качеством по сравнению с другими отходами, например, пылью газоочисток известковых печей.
Брикеты формовали под давлением 50 и 80 МПа в виде цилиндров двух размеров -диаметром 30 и 22 мм и высотой 13-14 мм. Качество брикетов определяли по плотности, прочности на раздавливание и времени, до которого брикеты сохраняли свою форму и требуемую прочность при хранении на открытом воздухе при его влажности 70 % и среднесуточной температуре 18 °С. Брикеты сопоставляли по качеству с первичным материалом - комовой известью эквивалентного размера и формы. Химический состав исходных компонентов и материалов, получаемых на их основе, представлен в табл. 1.
Таблица 1 - Химический состав отходов и материалов, получаемых на их основе, % масс.
Материал Беобщ Бе203 БеО 8Ю2 СаО мёо 8 П.п.п.
Отсев извести (ПО) 1,38 1,97 - 1,66 84,36 1,50 0,020 9,80
Шлам сталеплавильный (СШ) 54,28 65,17 11,14 7,28 7,00 1,02 0,520 5,10
Концентрат железорудный (КР) 66,31 63,62 28,00 6,89 0,21 0,45 0,040 0,65
Железофлюс 67ИО ЗЗСШ 18,84 22,83 3,68 3,51 63,85 1,34 0,185 8,25
Железофлюс 95ИО 5КР 4,63 5,05 1,40 1,92 80,15 1,45 0,021 9,34
Ожелезнённая известь вариант 1 вариант 2 4,35 3,94 6,22 5,63 - 0,45 3,62 85,89 83,56 6,70 6,20 н. св. н. св. 0,36 0,41
Примечание к табл. 1: Химический состав ожелезнённой извести представлен в работе [3].
Для исследования прочностных характеристик смеси отсева извести со сталеплавильным шламом, обладающей повышенной растворимостью по сравнению с обычной известью, была выбрана смесь, содержащая перечисленные компоненты в соотношении 2:1, т.е. 67 % отсева извести и 33 % сухого сталеплавильного шлама (сокращённо - 67ИО ЗЗСШ).
Сухой сталеплавильный шлам имеет насыпной вес 0,89 т/м3, содержит более 60 % фракции -0,1 мм и удовлетворительно прессуется самостоятельно и в смесях с известью. Прочность на раздавливание брикета из сухого сталеплавильного шлама, спрессованного под давлением 50 МПа, составляет 8,8 МПа (для брикетов из отсева извести - 16,8 МПа). Полученные данные представлены в табл. 2.
Как следует из табл. 2, брикеты, спрессованные под большим давлением (80 МПа) по своим прочностным характеристикам хотя и уступают комовой извести, однако вполне могут использоваться в качестве полноценного его заменителя в течение 1,5 суток. Брикеты из отсева извести, а также из смеси состава 67ИО ЗЗСШ, спрессованные под давлением 50 МПа должны быть использованы не позднее 0,5 суток при условии, что они изготовлены из «свежего» материала. Выдержанный отсев извести в течение 1-2 суток содержит значительное количество гидратной влаги и может служить одним из источников поступления водорода в сталь. Известь комовая может храниться в сухом месте без изменения свойств до 2 суток.
Таблица 2 - Технические характеристики брикетов, полученных при различных давлениях прессования_
Характеристики Давление Ед. Длительность хранения, сут
брикета прессования, МПа изм. 0 1 2 3 4
1. Отсев извести
насыпная плотность т/м3 0,62 0,60 0,57 0,55 0,53
прочность на раздавливание 0 МПа 0 0 0 0 0
2. Брикеты из отсева извести
плотность т/м3 1,40 1,29 1,10 0,86 0,63
прочность на раздавливание 50 МПа 16,8 8,0 4,0 0,2 ОД
3. Брикеты из отсева извести
плотность т/м3 1,47 1,39 1,23 1,09 0,98
прочность на раздавливание 80 МПа 21,6 18,4 5,6 2,4 0,6
4. Брикеты состава 67ИОЗЗСШ
плотность т/м3 1,64 1,53 1,33 1,07 0,93
прочность на раздавливание 50 МПа 15,8 8,8 1,8 0,4 0,14
5. Известь комовая
плотность т/м3 1,64 1,53 1,22 0,94 0,80
прочность на раздавливание 0 МПа 30,5 22,2 13,2 4,0 0,2
Аргументом включения в известковый брикет добавок сталеплавильного шлама является тот факт, что известковая пыль обладает более высокими адгезионными и когезионными свойствами, а также повышенным коэффициентом трения, по сравнению со сталеплавильным шламом. Поэтому его добавки улучшают извлекаемость брикетов из пресс-форм.
Выводы
1. Изготовленные при высоких давлениях (80 МПа и более) прочные и плотные брикеты из отсева извести способны сохранять свои свойства в течение 1-1,5 суток. При условии использовании брикетов в течение 0,5 суток давление прессования может быть снижено до 50 МПа. Добавка в отсев извести сухого сталеплавильного шлама существенно повышает плотность и растворимость брикетированного отсева извести.
2. Перспектива дальнейших исследований связана с улучшением качества брикетированного материала путём замены сталеплавильного шлама малосернистым железорудным концентратом. При сохранении прочности брикетов это приведёт к улучшению технико-экономи-ческих показателей сталеплавильного производства.
Перечень ссылок
1. Равич Б. М. Комплексное использование сырья и отходов / Б.М Равич, В.Н. Лыгач, М.А. Менковский. - М.: Химия, 1988. - 288 с.
2. Эйделъман Л.П. Состояние брикетирования шихтовых материалов в зарубежной чёрной металлургии / Л.П. Эйделъман. // Чёрная металлургия: Бюл. ин-та «Черметинформация». -1982.-№ 1.-С. 28-37.
3. Опыт работы конвертеров с использованием ожелезнённой извести / P.C. Тахаутдинов, В.Ф. Коротких, A.A. Степанова и др. II Сталь,- 2000. - № 10. - С. 52-54.
4. Применение ожелезнённой извести в сталеплавильном производстве / E.H. Циглер, В.М. Маслов, З.Д. Большакова и др. //Сталь. - 1997. - № 3. - С. 25-27.
Статья поступила 02.02.2004
