CC BY
48
© В.Б. Чижевский, О.Е Горлова,
И.П. Захаров, Н.В. Сукинова, 2002
УДК 669.054.79: 622.778
В.Б. Чижевский, О.Е Горлова, И.П. Захаров,
Н.В. Сукинова
ВЫСОКОЭФФЕКТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБОГАЩЕНИЯ МЕЛКИХ КЛАССОВ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ШЛАКОВ
#еспе*ение комплексного и рацио-■альн1го использования минерально-Го-еырья на всех стадиях добычи и переработки - это одна из важнейших экономических и социальных задач. Разработка высокоэффективных ресурсосберегающих технологий предусматривает не только экономически оправданную полноту извлечения основных и сопутствующих элементов, но и утилизацию отходов при добыче и обогащении полезных ископаемых, а также переработку и комплексное использование шлаков и шламов металлургического производства.
Шлаки - основной попутный продукт при производстве черных металлов, они составляют 70-85 % от всех отходов выплавки чугуна и стали. Шлаки содержат до 23-25 % железа, в том числе до 10-16 % металлического в виде корольков и скрапа, что затрудняет дробление и измельчение их в процессе переработки. Переработка сталеплавильных шлаков является обязательным элементом безотходной технологии, так как позволяет получить железосодержащее сырье для металлургического производства и сократить потребление железорудного сырья, а также исключить многочисленные шлаковые отвалы и связанное с этим отчуждение сельскохозяйственных угодий, образование пыли, загрязнение водного и воздушного бассейнов.
Основными путями утилизации сталеплавильных шлаков являются извлечение металла, использование в качестве флюса для ваграночного и аглодоменного производств при высокой массовой доле оксидов железа и марганца, получение щебня для дорожного и промышленного строительства, использование для производства удобрений для сельского хо-
зяйства и различных изделий, например, каменного литья.
Высокоэффективная переработка сталеплавильных шлаков имеет исключительно важное значение и для ОАО "ММК", что объясняется, в первую очередь, тем, что доля собственного железосодержащего сырья не превышает 10-12 %. Это предопределяет зависимость комбината от ситуации на основном поставщике сырья -ССГПО и транспортных тарифов, что затрудняет работу и снижает конкурентоспособность комбината. Для решения проблемы обеспечения комбината железосодержащим сырьем наряду с развитием местной железорудной базы важное значение имеет и разработка техногенных месторождений, в частности, шлаков. С учетом значительных объемов отвальных мартеновских шлаков (48 млн т) и текущих конверторных (около 1,5 млн т в год) и достаточно высокой массовой доли в них железа (до 22-24 %) шлаки являются важным источником для увеличения доли собственного железосодержащего сырья, конечно при условии получения магнитных фракций, удовлетворяющих требованиям металлургического передела.
С этой целью на ОАО ''ММК'' действует установка по переработке мартеновских шлаков (УПМШ) и дро-бильно-сортиро-вочные комплексы для переработки доменных шлаков (ДСК-1, 2). Переработка шлаков на УПМШ осуществляется по схеме, приведенной на рис., с получением магнитных фракций 10-0, 50-0, 350-0 мм, скрапа более 350 мм и бойного скрапа. Магнитные фракции 10-0, 50-0 мм используются соответственно в агломерационном и доменном производствах, скрап 350-50 мм - в шихте конвертерной плавки.
Результаты генерального опробования показывают, что извлечение общего железа в магнитные фракции составляет только 33,6 %, а металлического - 64,56 % при массовой доле в них железа 52 %. При этом наблюдаются значительные потери железа с немагнитными фракциями 10-0 и 50-0 мм, которые составляют соответственно 9,4 и 15,1 %. Для повышения полноты извлечения железа из шлаков была разработана технология их дообогащения и проведены опытно-промышленные испытания на ДСК-2 и УПМШ. Технологическая схема включает грохочение нетоварной части шлаков крупностью 50-0 мм на два класса крупности 50-10 и 10-0 мм с учетом специфики использования магнитных фракций в дальнейшем переделе. Это тем более целесообразно, что узкие классы крупности обогащаются более эффективно.
Класс 50-10 мм направляется на барабанный электромагнитный сепаратор. Изучалось влияние силы тока в обмотке сепаратора, числа оборотов барабана и размера отсекающего шибера. Увеличение силы тока до 5 А и размера шибера на 100 мм при числе оборотов барабана сепаратора 28 в минуту обеспечило повышение выхода магнитной фракции до 19,36 %, извлечения в нее железа - до 33,21 % при некотором снижении (до 65,7 %) массовой доли железа. Результаты обогащения немагнитной фракции 5010 мм приведены в табл. 1. Оптимальным следует считать режим 3.
Анализ практики работы УПМШ свидетельствует, что показатели сухой магнитной сепарации класса 10-0 мм крайне низкие. Процесс сепарации осложняется также тем, что шлаки имеют высокую влажность. Поэтому для обогащения указанной фракции разработан новый способ сухой магнитной сепарации с использование м се р и й н о в ы пускаемого отечественного оборудования. Эффективность разработанного способа оценивалась в сравнении с результатами, полученными при обогащении немагнитной фракции 10-0 мм на шкив-ном сепараторе Ш 65-63 (табл. 2).
Результаты опытно-промышленных испытаний показывают, что при использовании разработанного способа сепарации резко повышается массовая доля железа в магнитных
продуктах до 57-58 % против 38-39 % железа в магнитных продуктах, полученных на шкивном сепараторе. Повышение напряженности магнитного поля шкивного сепаратора приводит к увеличению выхода магнитного продукта, но при этом резко снижается массовая доля железа в нем с 38,3 до 32,3 %.
Увеличение производительности до 200,0 т/час по разработанному способу вызывает снижение массовой доли железа в магнитной фракции до 53,9 % и извлечения до 29,0 %. Увеличение размера шибера на 100 мм обеспечило при производительности 28,3 т/час повышение
выхода магнитной фракции до 22,0 % и извлечения железа до 45,47 % при массовой доле железа в магнитной фракции 57,09 %. Данный режим работы следует считать оптимальным. В полученной на ДСК-2 магнитной фракции крупностью 10-0 мм по сравнению с аналогичной, получаемой на УПМШ из исходных шлаков, массовая доля хрома снизилась на 0,09 % (табл. 3).
Наблюдается значительное повышение массовой доли железа в магнитной фракции с 39,08 до 57,76 %. Это объясняется, в основном, снижением в ней количества класса крупности 1-0 мм с 28,78 до 5,10 %
и повышением массовой доли железа с 19,80 до 29,71 %.
На основании результатов опытно-промышленных испытаний было принято решение о реконструкции УПМШ с учетом внедрения технологии обогащения немагнитных фракций сталеплавильных шлаков крупностью 50-0 и 10-0 мм. Это обеспечит увеличение выпуска магнитных фракций и повышение массовой доли железа во фракции 10-0 мм до 44 %.
Ожидаемый экономический эффект составит 30116 тыс. руб/год (в ценах 2001 г).
Номер режима Производи- тельность, т/час Напряженность магнитного поля, кА/м Размер шибера Наименование продукта Выход, % Массовая доля железа, % Извлечение железа, %
По разработанному способу
стан- Maгнитный 14,90 58,60 30,21
1 14,5 - дартный Немагнитный 85,10 23,70 69,79
Исходный 100,00 28,90 100,00
стан- Maгнитный 15,66 53,90 29,00
2 200,0 - дартный Немагнитный 84,34 24,50 71,00
Исходный 100,00 29,10 100,00
Увели- Maгнитный 22,00 57,09 45,47
3 28,3 - чение на Немагнитный 78,00 19,31 54,53
100 мм Исходный 100,00 27,62 100,00
Шкивной сепаратор Ш 65-63
стан- Maгнитный 15,10 38,30 20,51
1 21,7 73 дартный Немагнитный 84,90 26,40 79,49
Исходный 100,00 28,20 100,00
стан- Maгнитный 16,80 36,10 21,13
2 19,8 95 дартный Немагнитный 83,20 27,20 78,87
Исходный 100,00 28,70 100,00
стан- Maгнитный 19,40 32,30 45,47
3 22,4 110 дартный Немагнитный 80,00 28,30 54,53
Исходный 100,00 29,10 100,00
Класс крупности, мм Фракция УПМШ Фракция ДСК-2
Выход, % Массовая доля, % Выход, % Массовая доля, %
железа хрома железа хрома
+10 3,15 50,71 0,64 14,82 59,15 0,59
10-5 18,94 54,67 0,53 35,18 60,17 0,51
5-3 15,71 55,94 0,68 24,67 62,08 0,61
3-1 33,42 37,82 0,60 20,23 54,35 0,55
1-0 28,78 19,80 0,68 5,10 29,71 0,60
Исходный 100,00 39,08 0,65 100,00 57,76 0,56
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Чижевский В.Б., Горлова О.Е, Захаров И.П., Сукинова Н.В. — Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, ОАО ''Магнитогорский металлургический комбинат''.
