CC BY
43
расстройств хода печи), как еще один параметр режима выпусков (tсовм).
Таким образом, если режим выпусков (РВ) представить в алгоритмической форме, получим
РВ=f(N, T, qht, qo , пр, совм).
Список литературы
1. Кропотов В.К., Монетов Г.В. К вопросу об оптимальных режимах выпуска чугуна и условиях их реализации // Производство чугуна: межвуз.сб.науч.тр. Магнитогорск: МГМИ, 1974. С.8.
2. Прохоров И.Е., Кропотов В.К. Анализ возможности использования в доменной плавке железорудного сырья, приводящего к нарушению дренажной способности горна доменных печей: отчет о НИР по гранту PD 02-2.9.-31. Магнитогорск, 2004. 166 с. №ГР 01040001791.
3. Higuchi M., Iizuka M., Shibuya T. High top pressure operation of Blast furnaces at Nippon Kokan KK // Journal of the Iron and Steel Institute. September, 1973.P 1-12.
4. Бабарыкин Н.Н. Теория и технология доменного процесса: учеб. пособие. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. 257 с.
УДК 669.181
В.А. Бигеев, В.П. Богачёв, А.В. Пантелеев, А.В. Иванов
ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им Г. И. Носова»
ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАМОВ
В настоящее время на крупнейших металлургических предприятиях РФ за длительное время эксплуатации доменных и кислородно-конвертерных агрегатов накоплено большое количество шламов, которые представляют собой мелкодисперсную гидроско-пичную пульпу и являются продуктами улавливания газоочисток.
© Бигеев В.А., Богачёв В.П., Пантелеев А.В., Иванов А.В., 2010
Доменный шлам имеет приблизительно следующий химический состав: 55-58% РвО0бщ., 1,15-1,30% Zn, и др.; конвертерный шлам: 60-65% РвОобщ., 2,0-2,5 Zn; шлам ЭСПЦ: 60-68 РвОобщ., 925% 2п, т.е. по своей сути богатое железосодержащее сырье, но непригодное к доменной плавке в связи с высоким содержанием цинка. Поэтому шламы подвергаются сушке и в дальнейшем направляются в шламохранилища. Характерным примером такой схемы является ОАО «ММК», годовое воспроизводство шламов на котором достигает 500 тыс. т (из них примерно 350 тыс. т - доменные).
С целью возврата вторичного железосодержащего сырья (шламов) в производственный цикл в лаборатории кафедры МЧМ МГТУ им Г.И.Носова были проведены эксперименты по низкотемпературному восстановлению доменных и электросталеплавильных шламов. Суть этих экспериментов сводилась к следующему.
На первом этапе вышеперечисленные виды сырья подвергались предварительному окомкованию с различными добавками восстановителя и различной влажностью с получением окатышей различной фракции.
Для окомкования мелкодисперсной пыли использовался тарельчатый окомкователь с регулируемой скоростью вращения тарелки и углом наклона. В ходе экспериментов было определено, что оптимальная влажность исследуемого материала для оптимального формирования окатышей должна составлять около 17%. Были применены две технологии увлажнения при получении окатышей.
В первом способе шихту увлажняют распылителем в два этапа: сначала до загрузки в окомкователь шихту увлажняют до состояния, при котором начинают формироваться окатыши (влажность 12-16%), далее во вращающийся окомкователь, для оптимального формирования окатышей, добавляют оставшиеся порции сухой шихты (по 10% от массы шихты в окомкователе) и распыляют её водой. В результате формируются окатыши диаметром 5-15 мм.
Во втором случае всю сухую шихту загружают порциями и увлажняют в самом окомкователе.
Кроме того, в шихту для получения окатышей добавляли уг-леродсодержащую пыль, образующуюся на установках сухого тушения кокса (УСТК) в количестве 5-40%. После окомковывания часть окатышей подвергалась предварительной сушке при темпе-
ратуре 200оС, а часть направлялась на дальнейшую металлизацию напрямую.
На втором этапе экспериментов, используя возможности печи Таммана, моделировался процесс низкотемпературной металлизации шламов с параллельным удалением из сырья цинка.
В графитовые тигли загружалось примерно 300 г шламов, затем тигли помещались в рабочее пространство печи, нагревались до температуры 750-1100оС и выдерживались при заданной температуре 1-3 ч. Химический состав исходного шлама ЭСПЦ: 1,85% (FeO); 62,0% (Fe2Oз); 4,06% SiO2 ; 0,44% Al2Oз; 5,42% CaO; 1,32% MgO; 0,098% P2О5; 2,72% MnO; 1,26% S; 0,27% ТЮ2; 15,48% ZnО; 1,26% С.
При металлизации данного вида железосодержащего сырья протекают следующие химические реакции: 6 Fe2O3 + С = 4Fe3O4 +СО2 - 71,30 кДж/моль
660 К
- 243,20 кДж/моль 1020-1070 К
- 146,16 кДж/моль 1120-1170 К
- 121,90 кДж/моль 660-1030 К
- 207,85 кДж/моль 1020-1070 К
- 159,33 кДж/моль 1120-1170 К
- 65,80 кДж/моль 650-850 К
- 238,50 кДж/моль 1363 К Степень металлизации составляет не менее 50% в некоторых случаях до 98%, а остаточное содержание цинка 0,04-0,2%. Результаты анализа представлены в таблице.
2Fe3O4 + С = 6FeO+ СО2 2FeO + С = 2Fe + СО2 3Fe2O3 + С = 2Fe304+С0 Fe3O4 +С = 3FeO + СО FeO + С = Fe + СО ZnO + СО = Zn + СО2 ZnO + C = Zn + CO
Результаты анализа
Т, оС Массовая доля элемента, %
Рвобщ РвО Рв2О3 Рвмет С S СаО SiO2 Zn
900 67,1 10,8 0,51 58,4 3,78 0,84 8,39 6,80 0,020
900 51,7 39,5 0,54 20,7 1,07 0,92 9,41 8,59 3,10
900 67,1 13,0 0,89 56,4 2,14 0,87 9,13 7,33 0,13
1000 63,4 48,8 1,39 24,6 0,195 0,620 7,52 5,04 2,58
1000 60,4 33,0 3,03 32,7 0,514 0,690 12,3 7,22 0,89
1000 65,1 12,7 - 55,3 6,35 0,790 9,58 7,56 0,042
Третьим этапом в проведении экспериментов по металлизации шламов стало использование установки цинкоулавливания, представляющей из себя газоотводящий патрубок, соединенный с фильтрующим элементом (рукавным фильтром), с целью получения цинкосодержащих концентратов.
В результате были получены цинковые концентраты следующего химического состава: 42,5-46,0% Zn; 9,70-18,5% Fe; 3,06-3,31% Pb; 0,71-3,99% 0,04-1,49% Si; 0,20-0,85% Ca; 0,370,54% Mn.
Металлизация железа и перевод цинка в отдельный продукт достигаются восстановлением при температурах 800-1250°С. В качестве энергоносителя будут использоваться углерод шлама, углеродсодержащая пыль УСТК и энергетический уголь совместно с природным газом.
Возможность проведения такого процесса подтверждена лабораторными исследованиями. В качестве восстановителя будет использоваться углерод шлама и дополнительно загружаемый уголь в смеси со шламом. Источником тепла могут служить природный и коксовый газы, сжигание которых необходимо производить в таком соотношении с воздухом, чтобы получить необходимые температуры.
Таким образом, восстановленные в ходе экспериментов окатыши могут служить ценным сырьём в доменном производстве чугуна, так как они содержат большой процент металлизованного железа, что позволит сократить расход источников тепла и восстановителя в доменной печи. А также восстановленные окатыши могут использоваться и в сталеплавильном производстве, заменяя часть металлического лома. В обоих случаях применение восстановленных окатышей должно привести к удешевлению конечного продукта. Кроме того, в ходе восстановления окатышей улавливается цинковый концентрат, который в дальнейшем должен быть направлен на производство цинка.
А если учесть, что запасы шламов составляют огромное количество и постоянно увеличиваются, то появляется необходимость в возврате их в металлургическое производство. Но это задача почти всегда не выполнима из-за большого содержания цинка. Данные экспериментов показали, что шламы ЭСПЦ возможно вернуть в металлургическое производство.
