Научная статья на тему 'Расчетно-теоретическое исследование жидкофазной переработки сталеплавильных шлаков ОАО «Евраз НТМК»'

Расчетно-теоретическое исследование жидкофазной переработки сталеплавильных шлаков ОАО «Евраз НТМК» Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
716
446
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Juvenis scientia
ВАК
Ключевые слова
рециклинг / жидкофазное восстановление / «дуплекс»-процесс / кокс / колошниковая пыль / ванадийсодержащий сплав / доменная печь / высокоосновный шлак / recycling / liquid phase reduction / “duplex”-process / coke / flue dust / vanadium alloy / blast furnace / highly basic slag

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Манзор Дмитрий Эдуардович, Тлеугабулов Борис Сулейманович

В статье исследуется проблема рециклинга огнежидких продуктов плавки (вторичных ресурсов) сталеплавильного производства. Предложена малоотходная схема производства ванадийсодержащего сплава с возвращением его в сталеплавильный передел в качестве добавки к чугуну. Для достижения поставленной цели проведен расчетно-теоретический анализ жидкофазной обработки сталеплавильного шлака углеродосодержащими материалами, в результате которого определен выход получаемого ванадийсодержащего металла и высокоосновного шлака. В результате внедрения данной технологии улучшится качество стали, сократятся издержки производства и будут продлены компании доменных печей.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Манзор Дмитрий Эдуардович, Тлеугабулов Борис Сулейманович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SETTLEMENT AND THEORETICAL STUDY OF THE LIQUID-PHASE PROCESSING OF STEEL SLAG

In the article the problem of recycling fusion products (secondary resources) steelmaking. A scheme of low-waste production of vanadium-containing alloy with returning it to the redistribution of steelmaking as an additive to cast iron. To achieve this goal the settlement and carried out a theoretical analysis of the liquid phase processing steel slag carbon material, which resulted in the defined output is highly basic metal and vanadium slag. The introduction of this technology will improve the quality of steel, cut production costs and to be extended of blast furnaces.

Текст научной работы на тему «Расчетно-теоретическое исследование жидкофазной переработки сталеплавильных шлаков ОАО «Евраз НТМК»»

8

Juvenis scientia 2015 № 1 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЖИДКОФАЗНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ШЛАКОВ ОАО «ЕВРАЗ НТМК»

Д.Э. Манзор, Б.С. Тлеугабулов

Нижнетагильский технологический институт (филиал) Уральского федерального университета им. первого Президента России Б. Н. Ельцина

Россия, 622013, г. Нижний Тагил, ул. Красногвардейская, 59

В статье исследуется проблема рециклинга огнежидких продуктов плавки (вторичных ресурсов) сталеплавильного производства. Предложена малоотходная схема производства ванадийсодержащего сплава с возвращением его в сталеплавильный передел в качестве добавки к чугуну. Для достижения поставленной цели проведен расчетнотеоретический анализ жидкофазной обработки сталеплавильного шлака углеродосодержащими материалами, в результате которого определен выход получаемого ванадийсодержащего металла и высокоосновного шлака. В результате внедрения данной технологии улучшится качество стали, сократятся издержки производства и будут продлены компании доменных печей.

Ключевые слова: рециклинг, жидкофазное восстановление, «дуплекс»-процесс, кокс, колошниковая пыль, ванадийсодержащий сплав, доменная печь, высокоосновный шлак.

SETTLEMENT AND THEORETICAL STUDY OF THE LIQUID-PHASE PROCESSING OF STEEL SLAG ОАО "EVRAZ NTMK"

D.E. Manzor, B.S. Tleugabulov

Nizhny Tagil Technological Institute (branch) of the Ural Federal University named after the first President of Russia Boris Yeltsin 59 Krasnogvardeyskaya St., 622013, Nizhny Tagil, Russia

In the article the problem of recycling fusion products (secondary resources) steelmaking. A scheme of low-waste production of vanadium-containing alloy with returning it to the redistribution of steelmaking as an additive to cast iron. To achieve this goal the settlement and carried out a theoretical analysis of the liquid phase processing steel slag carbon material, which resulted in the defined output is highly basic metal and vanadium slag. The introduction of this technology will improve the quality of steel, cut production costs and to be extended of blastfurnaces.

Keywords: recycling, liquid phase reduction, "duplex"-process, coke, flue dust, vanadium alloy, blast furnace, highly basic slag.

Мировое производство стали в настоящее время превышает 1.5 млрд т. (1637 млн т за 2014 г [1]). Поскольку обычно количество образующегося шлака составляет от 10 до 15% от массы металла [2, 3], ежегодный выход сталеплавильных шлаков в последнее время составляет около ста пятидесяти миллионов тонн. Большая часть сталеплавильных шлаков отправляются в отвалы и на захоронения [4]. Утилизация же шлаков в основном примитивна и заключается в извлечении из них металла (разной степени зашлакованности) с последующей переработкой остатков на щебень. Рециклин-гу и вторичной переработке с целью получения железосодержащих продуктов и сплавов подвергается самая малая часть сталеплавильных шлаков [5]. При этом практически нигде не решена задача утилизации тепловой энергии расплавленных шлаков. Нетрудно подсчитать, что ежегодные потери такой энергии в масштабе планеты превышают 50 млн Гкал. Многие металлургические процессы, агрегаты могут считаться передовыми, если наряду с увеличением производительности и повышения качества готовой продукции осуществляется перенос побочных продуктов производства из отходов в категорию вторичных ресурсов. Вводимые разработки и объекты по переработке этих ресурсов окажут положительное влияние на экологическую ситуацию, а также приведут к снижению себестоимости сталеплавильного или доменного передела.

При решении вышесказанных проблем в данном исследовании предлагается малоотходная схема производства сплава с высоким содержанием ванадия, который будет возвращаться в сталеплавильный передел по технологии «дуплекс»-процесса в качестве добавки к чугуну. При этом сокращаются затраты на производство стали и товарного

ванадиевого шлака с одновременным повышением качества данных продуктов.

На НТМК, в процессе переработки окускованного качканарского сырья в чугун и, затем, чугуна в сталь дуплекс-процессом, образуется ряд ванадийсодержащих побочных продуктов и отходов. Ниже приведена краткая характеристика данных материалов.

Аглоотсев образуется в процессе грохочения перед дозировкой качканарского агломерата в шихту доменных печей № 5 и 6. Объем образования около 400 тысяч тонн в год. Крупность аглоотсева - 0-5 мм, влажность - 0%.

Аспирационная пыль образуется в сухих электрофильтрах систем аспирации литейных дворов и подбункерных помещений доменных печей № 5 и 6. Объем образования около 40 тысяч тонн в год. Крупность аспирационной пыли - 0-0.5 мм, влажность - 0%.

Колошниковая пыль образуется на первой ступени очистки доменных газов в пыле-уловителе. Способ очистки сухой. Удельный выход пыли составляет на доменной печи № 5 20-25 кг/т чугуна, на доменной печи № 6 - 6-8 кг/т чугуна. Суммарное ежегодное образование по двум печам составляет около 50 тысяч тонн. Физические характеристики колошниковой пыли: влажность - 0-3% (смачивают для снижения пыле-ния при выгрузке); крупность - 0-1 мм; агрегатное состояние - твердое; посторонние включения отсутствуют; класс токсичности - 4.

Шлам ЦУШ (цеха утилизации шламов) образуется в процессе мокрой очистки технологических газов доменного и конверторного цехов. Шламы в виде пульпы поступают из этих цехов по желобам в радиальные отстойники ЦУШ, где отстаиваются, сгущаются, затем поступают для обезвожива-

TECHNICAL SCIENCE | Juvenis scientia 2015 № 1

9

ния на вакуумфильтры и в сушильные барабаны для просушки. В цехе работает два отделения, позволяющие разделять потоки в различных комбинациях с получением двух видов продуктов. Объем переработки до 250000 т/год. Объем образования конверторного шлама около 70000 т/год, шлама с доменных печей № 5 и 6 свыше 50000 т/год. Физические характеристики шлама: влажность - 5%; крупность - 0-1 мм; объёмно-насыпной вес - 2.5 т/мЗ; класс токсичности - 4.

Стальной конвертерный шлак (СКШ). Является вторичным продуктом при переделе полупродукта (чугуна после девана-дации) в сталь. Шлак в расплавленном виде сливают из конвертеров в шлаковозные ковши и выгружают не полностью закристаллизававшуюся массу на специальной шлакоразделке. Объем образования СКШ составляет около 50 тысяч тонн в год. Физические характеристики шлака: влажность - 0-2%; крупность - 0-10 мм; объёмно-насыпной вес - 2.5 т/мЗ; класс токсичности - 4.

Следует отметить, что на ОАО «ЕВРАЗ НТМК» обеспечивается высокий уровень утилизации сталеплавильных шлаков не только на фоне российских предприятий, но и в сравнении с передовыми зарубежными кампаниями. Это позволяет практически полностью исключить складирование их в отвал. Высокий уровень утилизации шлаков связан с уникальной технологией передела ванадийсодержащего чугуна сначала на углеродистый полупродукт, а затем - на сталь. Шлак от первого передела является товарным сырьем для извлечения ванадия, шлак от второго передела используется (в составе железофлюса) в доменной шихте.

Несмотря на высокий уровень утилизации сталеплавильных шлаков, в металлургическом производстве ОАО «ЕВРАЗ НТМК» также не используется тепло остывающих шлаков, а комплексная система утилизации отходов (не только шлаков) имеет свои недостатки и может быть усовершенствована. В настоящее время большинство железосодержащих отходов доменного и сталеплавильного производств (аглоотсев, колошниковая и аспирационная пыль, шламы и проч.) используются в аглопроизводстве ОАО «ВГОК», благодаря внедренной в 2009 г технологии получения ванадийсодержащего железофлюса [12]. Однако использование указанных вторичных ресурсов (шлаков и пыли) в шихте железофлюса связано с дополнительными затратами на его производство. Углерод же, содержащийся в разного рода пыли, не может эффективно использоваться при спекании методом агломерации, поскольку оптимальная крупность агломерационного топлива - 0.5-3 мм [13].

Основной же недостаток связан с тем, что увеличивается циркуляционная нагрузка по цинку и фосфору в системе «аглофабрика - доменный цех - конвертерный цех». Так, например, за последние пять лет содержание фосфора в чугуне увеличилось в 1.5 раза (рис. 1).

В дальнейшем это увеличивает затраты на передел при получении стали.

Таким образом, необходима разработка технологии переработки шлаков и отходов, которая позволяла бы:

- обеспечить максимальное извлечение железа и ванадия из отходов;

- снизить сквозные затраты на извлечение данных металлов, а значит и на производство стали;

- исключить или уменьшить поступление цинка и фосфора в доменную печь;

- использовать тепло огнежидких сталеплавильных шлаков;

- более эффективно использовать углерод, содержащийся

в дисперсных отходах.

Жидкофазная переработка шлаков в непосредственной близости от сталеплавильного агрегата позволяет решить поставленные задачи. В данном случае исключаются затраты, связанные с использованием отходов сначала в агломерационной, а затем в доменной шихте, а также транспортные расходы. Снижение поступления цинка в доменную печь позволит улучшить технико-экономические показатели доменной плавки и увеличить срок службы доменных печей. Снижение поступления фосфора в доменную печь повысит качество чугуна и снизит расходы в конвертерном цехе. Энтальпия шлака используется на покрытие эндотермических эффектов реакций восстановления. При этом не требуется затрат энергии на обеспечение температурного уровня химических процессов, который специально создается в доменных и внедоменных способах получения железа. Дисперсность углерода, в данном случае, будет положительным фактором, поскольку способствует ускорению и полноте процессов восстановления.

Поэтому целью данной работы являлось определение возможности и целесообразности жидкофазного восстановления металлов, содержащихся в отходах, путем обработки огнежидкого шлака углеродсодержащей пылью.

Для достижения поставленной цели выполнен расчетно-теоретический анализ жидкофазной обработки сталеплавильного шлака «дуплекс»-процесса углеродсодержащими материалами, в результате которого определены выход и состав металла и шлака, необходимый расход углерода, а также выход и состав образующегося газа.

В качестве основного варианта для расчета использована трехкомпонентная смесь, состоящая из сталеплавильного шлака «дуплекс» - процесса, колошниковой пыли и отсева кокса (табл. 1). Требуемое соотношение между этими компонентами определялось в конечном итоге методом итераций.

Таблица 1.

Химический состав компонентов, %

Компоненты Шлак «дуплекс»-процесса Пыль колошниковая Отсев кокса

Fe^ 25.09 42.4 0.74

FeO 21.674 556 0

Fe O 2 3 11.760 544 1.09

V O 2 5 3.100 0.65 0.1

MnO 1.788 053 0.1

SiO2 8.261 5.6 6.2

TiO2 0.671 23 0.042

Cr O 0.214 0.06 0

CaO 38.586 6.2 0.78

Al O 2.226 2.4 33

MgO 10.497 2.8 0.24

S^ 0.0972 0.27 0.54

P O 2 5 1.069 0.104 0.108

С 0.046 18.3 86

ZnO 0.011 0.648 0

ппп 0 0.178 1.5

При выполнении расчетов учитывалось термодинамическое состояние системы, а также рекомендации по значениям констант равновесия реакций восстановления оксидов твердым углеродом (и СО) из источников [14 - 17]. Дополни-

10

Juvenis scientia 2015 № 1 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

тельно было проанализировано распределение элементов между продуктами доменной плавки в условиях ОАО «ЕВРАЗ НТМК». В частности, температура шлака (свыше 1500 °С) и его высокая основность обеспечивают максимальное извлечение ванадия в сплав. Эти же обстоятельства и высокая скорость процесса ограничивают восстановление фосфора. По данным работы [14] при жидкофазном восстановлении большая часть фосфора переходит в шлак. В то же время становится невозможным восстановление железа косвенным путем (за счет СО) из его монооксида. Цинк, имея температуру кипения 907 °С, полностью переходит в газовую фазу. Принятые коэффициенты распределения элементов между металлом и шлаком приведены в табл. 2.

Таблица 2

Распределение элементов между продуктами переработки, доли ед.

Элемент Переходит в металл Остается в шлаке

Fe 0.97 0.03

Mn °-7 0.3

Si 0.1 09

Ti 0.1 09

V 0.9 0.1

S 0.1 09

Cr 0.9 0.1

P 05 05

Подобранная смесь, для которой выполнялись дальнейшие расчеты, имела следующее соотношение компонентов: 74% жидкого шлака, 22.05% колошниковой пыли и 3.95% отсева кокса. Химический состав смеси представлен в табл. 3.

Химический состав смеси

Таблица 3

Компоненты Массовая доля, %

Fe^ 27947

FeO 17265

0l оГ LL 20.741

V O 2.442

MnO 1444

SiO2 7 593

TiO2 1.005

Cr O 0.171

CaO 29951

Al O 2.307

MgO 8.395

0153

P O 0.818

С 7.4660

ZnO 0.151

ппп 0.098

Расчет необходимого количества восстановителей с учетом значений степеней восстановления из табл. 2 определялся последовательно для каждой реакции. Расчеты производились для 1 т смеси.

Оксид железа (111) является легко восстановимым и способен диссоциировать при температуре свыше 1400 °С. Поэтому

он будет восстанавливаться по реакции

Fe O + CO ^ 2FeO + CO .

23 2

При наличии в 1 т смеси 207.41 кг Fe2O , стехиометрическое количество затраченного угарного газа СО составит 36.297 кг или 29.04 м3.

Для реакции

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

FeO + C ^ Fe + CO

учитывалось образующееся количество FeO по предыдущей реакции. Суммарное количество FeO - 359.32 кг. Тогда потребуется:

359.32-0.97-12/72 = 58.09 кг углерода для восстановления.

При этом образуется 271.09 кг восстановленного железа и 135.54 кг (108.43 м3) монооксида углерода.

По реакции

MnO + C ^ Mn + CO

на 10.11 (14.44-0.7) кг MnO требуется 1.709 кг углерода для восстановления и переходит в сплав 7.831 кг Mn. Количество выделившегося газа СО - 3.987 кг или 3.2 м3.

По реакции

SiO + 2C ^ Si + 2CO

2

на 7.593 (75.93-0.1) кг SiO2 требуется 3.037 кг углерода для восстановления и переходит в сплав 3.543 кг Si. Количество выделившегося газа СО - 7.087 кг или 5.67 м3.

По реакции

TiO2 + 2C ^ Ti + 2CO

на 1.005 (10.05-0.1) кг TiO2 требуется 0.302 кг углерода для восстановления и переходит в сплав 0.603 кг Ti. Количество выделившегося газа СО - 0.704 кг или 0.563 м3.

По реакции

Cr^ + 3C ^ 2Cr + 3CO

на 1.54 (1.71-0.9) кг &2О требуется 0.366 кг углерода для восстановления и переходит в сплав 1.056 кг Cr. Количество выделившегося газа СО - 0.853 кг или 0.682 м3.

Пентаоксид ванадия является легко восстановимым и будет восстанавливаться до трехвалентного состояния по реакции

V О + 2CO ^ V О + 2CO

25 2 3 2

При наличии в 1 т смеси 24.42 кг V^ , стехиометрическое количество затраченного угарного газа СО составит 7.513 кг или 6.01 м3. При этом образуется 20.123 кг ^О .

Для реакции

V^3 + 3C ^ 2V + 3CO

на 18.11 (20.123-0.9) кг V^ потребуется 4.347 кг углерода для восстановления и переходит в сплав 12.315 кг V. Количество выделившегося газа СО - 10.142 кг или 8.114 м3.

Фосфор восстанавливается по реакции

Р2О5 + 5C ^ 2P + 5CO.

На 4.09 (8.18-0.5) кг Р2О потребуется 1.728 кг углерода для восстановления и переходит в сплав 1.786 кг Р. Количество выделившегося газа СО - 4.032 кг или 3.226 м3.

В расчете также учтен расход углерода на перевод серы в шлак по реакции

CaO + S + C ^ CaS + CO.

При наличии в 1 т смеси 1.53 кг S^ потребуется (с учетом коэффициентов распределения) 0.516 кг углерода, выделится 1.203 кг (0.962 м3) СО, а в сплаве останется 0.153 кг S.

Оксиды СаО, Al2O, MgO не восстанавливаются и полностью остаются в шлаке.

После суммирования получили следующие результаты. Количество углерода в 1 т смеси составляет 74.66 кг. На реакции восстановления расходуется 70.09 кг. Остальное количество углерода, в основном, расходуется на карбидообразование (с Fe, V, Mn, Cr) и на растворение в металле. Суммарное

TECHNICAL SCIENCE | Juvenis scientia 2015 № 1

11

количество образующегося монооксида углерода составило 163.55 кг (130.84 м3). На восстановление же легко восстановимых оксидов (Fe2O , V^ ) требуется всего лишь 43.809 кг или 35.05 м3 СО. Все это подтверждает корректность выполненной работы.

При принятом составе смеси (74% жидкого шлака, 22.05% колошниковой пыли и 3.95% отсева кокса) из одной тонны образуется 303 кг металла без учета корольков стали, находящихся в исходном шлаке. Материальный баланс данного процесса представлен в табл. 4.

Таблица 4

Материальный баланс процесса переработки шлака (без учета стальных корольков)

Приход материалов, кг Выход продуктов, кг

Материалы Значение Продукты Значение

Шлак 740 Сплав 302.92

Пыль 220.5 Шлак 50598

Отсев 395 Газ, в т.ч. 191.08

СО 11974

СО2 68.84

Остаток С 0.02

Итого 1000 Итого 1000

Следует отметить, что содержание металлической фазы в исходном шлаке составляет около 15%. Процессы, происходящие при жидкофазной переработке, а именно барботаж ванны, выделяющимся газом, способствует осаждению корольков и присоединению их к общей массе сплава, количество которого увеличивается до 433.5 кг. Материальный баланс процесса переработки шлака с учетом присоединения к сплаву стальных корольков представлен в табл. 5.

Таблица 5

Материальный баланс процесса переработки шлака (с учетом стальных корольков)

Приход материалов, кг Выход продуктов, кг

Материалы Значение Продукты Значение

Шлак 740 Сплав 433 5

Пыль 220.5 Шлак 50598

Отсев 395 Газ, в т.ч. 191.08

Корольки 130.6 СО 11974

СО2 68.84

Остаток С 0.02

Итого 1130.6 Итого 1130.6

Удельный расход углерода составляет 246.4 кг/т сплава, удельный расход отсева кокса - 130.4 кг/т. С учетом осаждения корольков эти значения снижаются: 172.2 кг С и 91.1 кг кокса на 1 т.

Расчетный химический состав образующегося сплава в начальной стадии и общего металла после присоединения стальных корольков представлен в табл. 6.

Высокое содержание ванадия в сплаве предопределяет возвращение его в сталеплавильный передел по технологии «дуплекс»-процесса в качестве добавки к чугуну. Повышенное содержание кремния благоприятно будет сказываться на деванадации: позволит сократить расход ОКД (отощающей добавки) и увеличить расход твердых окислитель-охладите-

лей. Несмотря на относительно высокое содержание фосфора в полученном сплаве, общий приход фосфора в конвертерную плавку после стабилизации сквозной технологии снизится за счет уменьшения его содержания в чугуне. Это объясняется тем, что в доменном процессе фосфор восстанавливается и переходит в чугун практически полностью, а по предлагаемому варианту жидкофазного восстановления не более чем на

50%.

Таблица 6.

Химический состав получаемого металла, %

Сплав С S Ti Cr P Si Mn V

началь- ный 1.5 0.05 0.20 035 059 1.17 2.58 407

общий 1.14 0.04 0.15 0.27 0.42 0.83 2.11 2.87

Химический состав образующегося, в качестве побочного продукта, шлака (табл. 7) близок к составу цементного клинкера и может использоваться для производства вяжущих. Из-за высокой основности (CaO/SiO2 = 4,35) шлак вероятно будет саморассыпающимся, что снизит затраты на его разделку. Поэтому другим возможным направлением его использования является получение известково-фосфатного удобрения.

Таблица 7

Химический состав образующегося шлака, %

P О 2 5 V О 2 3 CaS MnO TiO2

0.808 0.398 0.611 0.86 1.788

FeO Al О SiO2 MgO CaO

213 4.56 13506 1659 58.72

Возможность реализации предлагаемой технологии проверена путем составления теплового баланса процесса (табл. 8). Определение необходимых затрат тепла на процесс является достаточно сложной задачей. Данная задача решается путем составления уравнения теплового баланса, которое должно учитывать практически все химические и физические явления. Для упрощения расчетов использован метод «конечных состояний» проф. А. Н. Рамма [15]. В данном методе тепловые эффекты реакций восстановления учитываются отдельно для окисления восстановителей (в данном случае, С и СО) в приходной части и диссоциации оксидов - в расходной.

Тепловые эффекты реакций (по данным источников [15 - 17]):

- приходной части теплового баланса

2С + О2 = 2СО + 9800 кДж/кг С 2СО + О2 = 2СО2 + 12644 кДж/м3 СО

- расходной части теплового баланса

Fe2O3 ^ 2FeO + O - 2520 кДж/кг Fe3+

FeO ^ Fe + O - 4836 кДж/кг Fe MnO ^ Mn + O - 7013 кДж/кг Mn SiO2 ^ Si + 2O - 31359 кДж/кг Si TiO2 ^ Ti + 2O - 19711 кДж/кг Ti V^s ^ V^ + 2O - 3182 кДж/кг V5+

V^ ^ 2V + 3O - 12079 кДж/кг V СаО + S ^ СaS + O - 5485 кДж/кг S Р2О5 ^ 2P + 5O - 36078 кДж/кг Р Сг2О3 ^ 2Cr + 3O - 10869 кДж/кг Cr

12

Juvenis scientia 2015 № 1 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Таблица 8.

Тепловой баланс процесса переработки шлака

Приход тепла, кДж Расход тепла, кДж

Статья Значение Статья Значение

Тепло огнежидкого шлака 1387500.0 Диссоциация оксидов 2130499

Энтальпия пыли 24255 Энтальпия сплава 3544115

Энтальпия отсева кокса 1975 Энтальпия шлака 841196.5

Окисление С в СО 686908.41 Энтальпия газа 212171.5

Окисление СО в СО2 443140.5

Дожигание СО 1211196.62 Потери тепла 196846.5

Внешний подвод тепла 0

Итого 3754975 53 3747052

Как видно из приведенных результатов, процесс не требует внешнего подвода тепла, но необходима организация дожигания выделяющегося СО над поверхностью расплава.

В результате выполненного расчетно-теоретического анализа доказана целесообразность жидкофазного восстановления металлов, содержащихся в отходах, путем обработки огнежидкого шлака колошниковой пылью. Внедрение данной технологии после конструктивной доработки позволит снизить циркуляционную нагрузку по цинку и фосфору, продлить кампании доменных печей, улучшить качество стали и сократить издержки производства.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Ориентировочная себестоимость металла составит около 3000 рублей за тонну. Для сравнения: себестоимость рядовой углеродистой стали 12500 руб/т, чугуна более 9000 руб/т, металлолома более 6000 руб/т.

На основании выполненной работы предлагается следующая пооперационная технологическая схема процесса:

выпуск исходного шлака в футерованный шлаковоз миксерного типа (например, по [18]) на предварительно уложенные в него слои колошниковой пыли и отсева кокса ^ подсоединение горловины шлаковоза к аспирационной установке и подача на поверхность расплава кислорода для дожигания

СО ^ после прекращения барботажа расплава выпуск металла и отправка его в миксер (или непосредственно в конвертер) ^ кантовка шлака на отведенную площадку.

ЛИТЕРАТУРА

1. Новости черной металлургии за рубежом / Приложение к журналу Бюллетень Черметинформация «Черная металлургия», № 1, 2015.

2. Кудрин В. А. Теория и технология производства стали. М.: Мир, 2003. 528 с.

3. Смирнов Л. А. Металлургическая переработка ванадийсодержащих титаномагнетитов. / Смирнов Л. А., Дерябин Ю. А., Шаврин С. В. // Челябинск: Металлургия, 1990. - 256 с.

4. Панфилов М. И., Школьник Я. Ш., Орининский Н. В. и др. Переработка шлаков и безотходная технология в металлургии. М.: Металлургия, 1987. - 238 с.

5. Розенгард Ю. И. Вторичные энергетические ресурсы черной металлургии и их использование. Киев: Наукова думка, 1988. - 346 с.

6. Лебединец Ю. П. Опыт организации работ по утилизации и размещению промышленных отходов. // Сталь, № 6, 1999. С. 87-90.

7. Андоньев С. М., Филипьев О. В. Пылегазовые выбросы предприятий черной металлургии. // Харьков: Металлургия, 1998. - 246 с.

8. Троянский А. А., Клягин Г. С., Ростовский В. И. Технология ре-циклинга пылевыноса сталеплавильных агрегатов с извлечением цветных металлов. // Сталь, № 8, 2002. С. 119-122.

9. Ульянов В. П., Булавин В. И. Дмитриев В. Я., Смотров А. В. Переработка некондиционных железосодержащих пылей и шламов основных металлургических переделов. // Сталь, № 12, 2002. С.

69-74.

10. Ульянов В. П., Братчиков В. Г., Жилина Н. И. Переработка железосодержащих пылей и шламов сталеплавильного производства / Труды второго конгресса сталеплавильщиков. // М: АО «Черметинформация», 1994, С. 20-21.

11. Загайнов С. А., Тлеугабулов Б. С., Филатов С. В., Филиппов В. В., Гильманов М. Р. Разработка технологии доменной плавки титаномагнетитов с использованием железофлюса. Бюллетень Черметинформация «Черная металлургия», № 4, 2010. С. 13-18.

12. Коротич В. И. Теоретические основы технологий окускования металлургического сырья. Агломерация: учебное пособие. / Коротич В. И., Фролов Ю. А., Каплун Л. И. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. - 417 с.

13. Усачев А. Б. Разработка теоретических и технологических основ производства чугуна процессом жидкофазного восстановления РОМЕЛТ: Дис. ... д-ра техн. наук : 05.16.02 : Москва, 2003 357 с. РГБ ОД, 71:04-5/37-8

14. Рамм А. Н. Современный доменный процесс. - М.: Металлургия, 1980. - 304 с.

15. Металлургия чугуна: Учебник для Вузов. 3-е изд. перер. и доп./ Под ред. Ю.С.Юсфина М.: ИКЦ «Академ-книга», 2004. - 774 с.

16. Расчет доменной шихты: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Экстракция черных металлов из природного и техногенного сырья»/ Б.С. Тлеугабулов, Пыхте-ева К. Б. - Н. Тагил, электронная библиотека НТИ (филиал) УрФУ, 2010. 20 с.

17. Патент СССР № 1301842. Шлаковоз миксерного типа. / В. В. Кауров, А. Ф. Марченко // Бюллетень изобретений № 13, 1987.

Поступила в редакцию 22.11.2015

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.