CC BY
30
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ
2002 р.
Вип. № 12
ЗДК669. 1.054. 83
Ожогин В.В.1, Томаш А.А.2, Семакова В.Б.3
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ ПОДГОТОВКИ ШЛАМА НА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ АГЛОПРОЦЕССА
Рассмотрены особенности основных способов утилизации шламов в агломерационном
производстве и определено влияние добавок шламов на производительность агломерационных установок и качество агломерата
Большинство железосодержащих металлургических шламов представляют собой гигроскопичный тонкоизмельченный продукт, состоящий на 50-80 % из частиц размером менее 0,05 мм, поэтому использование его в качестве добавки в агломерационную шихту требует предварительной подготовки. Обычно такая подготовка заключается в обеспечении нужной сыпучести и комкуемости путем понижения влажности сушкой или смешиванием с влагопог-лошающими материалами (известьсодержащими отходами). Недостаточно подготовленные шламы в количестве 120-190 кг/т агломерата приводят к существенному снижению производительности агломерационных машин и качества агломерата. Дальнейшее увеличение потребления даже тщательно подготовленных шламов приводит к недопустимому ухудшению газопроницаемости шихты и снижению технико-экономических показателей агломерационного процесса [1].
Таким образом, существующая технология подготовки шламов ставит предел их использованию до 190 кг/т агломерата. В реальном производстве этот предел, как правило, еще ниже. Однако во многих случаях требуется больший расход шламов. Поэтому необходим принципиально иной подход к подготовке шламов, обеспечивающий увеличение содержания крупных фракций в агломерационной шихте. Выполнение этого условия обеспечивают предварительным гранулированием шламов. В зависимости от свойств шламов, наличия соответствующего оборудования и требований, предъявляемых к агломерационной шихте по фракционному составу, получение гранул может быть обеспечено окатыванием, экструзией или брикетированием. Ввод в агломерационную шихту окатанных шламов широко применяют в Японии [2]. Недостатком этого способа является невысокая прочность сырых окатышей. Наиболее прочные гранулы можно получить брикетированием известково-шламовых смесей в высокопроизводительных вальцовых прессах с последующем дроблением до фракции щенее 6 мм или даже 8 мм. Верхний предел крупности крошева брикетов определяют условиями прогрева и спекания шламовых гранул [3]. К тому же дробление обеспечивает оптимальный рассев гранул.
Для сравнения эффективности рассмотренных способов и определения их влияния на производительность агломерационной машины и механическую прочность агломерата на лабораторной установке были проведены опытные спекания с различным количеством добавок в агломерационную шихту шламов, подготовленных различными способами, см. табл. и рис.
Влияние добавок подготовленного по существующей технологии шлама Хщ (т/т агломерата) на производительность установки Q (%) с корреляционным отношением V = 0,997 описывается эмпирическим уравнением
0 = 1О313О(хш +0,045)1,97 * ехр[-29,Н2(хш + 0,045)] + 40,1 (1)
Влияние добавок гранулированного шлама хг(т/т агломерата) на производительность агломе-
1 ПГТУ, инж.
2 ПГТУ, канд. техн. наук, доцент
3 ПГТУ, канд. техн. наук, доцент
Таблица - Технологические показатели работы агломерационной установки
Показатель Ед.изм. Номер опыта
1 2 3 4 5 6
1. Ввод подготовленного шлама
Расход сыпучего шлама кг/т 0 34,2 68,2 91,5 189 266
Температура отходящих газов °С 600 590 560 550 500 490
Скорость спекания мм/мин 20,6 21,9 20,6 17,8 13,5 13,2
Производительность установки т^ч^м^) 1,44 1,51 1,29 1,09 0,72 0,58
Барабанная проба, ф|р. +5 мм % 62,0 62,8 58,0 57,6 55,5 55,3
2. Ввод гранулированного шлама
Расход сыпучего шлама кг/т 189 168 141 86,5 0 0
Расход гранул кг/т 0 33,6 66,9 132 200 265
Температура отходящих газов °с 500 570 630 650 660 660
Скорость спекания мм/мин 13,5 21,8 23,8 24,3 24,6 27,1
Производительность установки т/(ч*м2) 0,72 1,21 1,52 1,71 1,80 1,88
Барабанная проба, фр. +5 мм % 55,5 64,2 68,5 70,0 72,7 73,0
рационного процесса характеризуется уравнением (г? — 0,967)
£> = 145,73*г4+50,0 (2)
За базовую (С> = 100 %) принята производительность агломерационной установки без добавок шлама в шихту (см. табл., опыт №1).
Наблюдающееся увеличение производительности агломерационной установки является следствием повышения качества окомкования шихты за счёт ввода шламовых гранул, выполняющих функции центров окомкования, на которые накатываются мелкие частицы. Повышение газопроницаемости подготовленной шихты способствует увеличению расхода просасываемого воздуха и скорости спекания.
Замена шлама, подготовленного обычным способом, крошевом обеспечила существенное увеличение прочности агломерата. При введении 66,9 кг/т агломерата дроблёных брикетов
Расход шлама, т/т агломерата
Рис. - Зависимость производительности агломерационной установки от ввода подготовленного
(1) и гранулированного (2) шлама.
и сохранении общего расхода шлама примерно 190 кг/т показатель барабанной пробы агломерата вырос с 55,5 до 68,5 %. Одновременное увеличение температуры отходящих газов с 500 до 630 °С показывает, что упрочнение спёка достигнуто за счёт повышения эффективности использования топлива и повышения температуры в зоне горения. Более полное сгорание твёрдого топлива в спекаемом слое достигается за счёт увеличения притока кислорода при повышении газопроницаемости слоя шихты.
Полученные данные свидетельствуют о техническом преимуществе способа подготовки шламов гранулированием. Так, если ввод подготовленного шлама в виде сыпучей смеси в количестве более 34 кг/т приводит к снижению производительности и ухудшению прочности агломерата, то ввод крошева, несмотря на увеличение общего расхода шлама, сопровождается ростом производительности установки и улучшением прочностных свойств агломерата.
Расчеты подтверждают и экономическую эффективность способа ввода в агломерационную шихту гранулированного шлама. Так, годовой экономический эффект от внедрения данного способа на агломерационной фабрике в составе двух агломашин площадью 62,5 м2 может составить 10,9 млн. грн, или 5,9 грн/т агломерата. Срок окупаемости установки для получения гранул из шлама с использованием отечественного оборудования составляет менее 1 года.
Выводы
Подготовка шламов гранулированием позволяет не только увеличить их потребление и существенно повысить производительность агломерационных машин, но и улучшить прочностные характеристики агломерата. Добавка в аглошихту 66,9 кг крошева на 1 т агломерата увеличило производительность агломерационной установки с 0,72 до 1,52 т/(ч*м2). Прочность агломерата по показателю барабанной пробы повысилась с 55,5 до 68,5 %.
Перечень ссылок
1.Вторичные материальные ресурсы чёрной металлургии: Справочник в 2 т. — Т.2: Шлаки, шламы, отходы обогащения железных и марганцевых руд, отходы коксохимической промышленности, железный купорос / В.П. Барышников, А.М. Горелов, Г.И.Пашков и др.- М.: Металлургия, 1986. - 344 с. ЬСупрун Ю.М. Утилизация продуктов очистки газов сталеплавильного производства за рубежом // Бюл. ин-та «Черметинформация», 1973. - Вып. № 3. - С. 11-18. Ъ.Вегман Е.Ф. Теория и технология агломерации. - М: Металлургия, 1974. - 288 с.
Ожогин Владимир Владимирович. Инженер-экономист, соискатель ученой степени канд. техн. наук: ПГТУ, кафедра металлургии чугуна. Окончил Мариупольский металлургический институт в 1972 году. Основные направления научных исследований - разработка экологически чистых и экономически эффективных технологий утилизации отходов металлургического производства; брикетирование.
Томаш Александр Анатольевич. Канд. техн. наук, доцент кафедры металлургии чугуна ПГТУ. Окончил Мариупольский металлургический институт в 1987 году. Основные направления научных исследований - совершенствование агломерационного и доменного процессов и снижение энергетических затрат на выплавку чугуна; изучение закономерностей движения зернистых материалов и газов в противоточных реакторах.
Семакова Виктория Борисовна. Канд. техн. наук, доцент кафедры металлургии чугуна ПГТУ. Окончила Мариупольский металлургический институт в 1985 году. Основные направления научных исследований - совершенствование агломерационного и доменного процессов и снижение энергетических затрат на производство агломерата и выплавку чугуна; изучение восстановительных процессов в металлургических агрегатах.
Статья поступила 15.02.2002
