CC BY
52
© А.В. Соломахин, В.В. Кашин,
А.Н. Амитриев, В.В. Верушкин, 2003
УАК 669.052
A.В. Соломахин, В.В. Кашин, А.Н. Амитриев,
B.В. Верушкин
ОСВОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ АГЛОМЕРАТА АЛЯ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОСИЛИ КОМАРГАНЦА
В мировой практике, в связи с увеличением доли стали, выплавляемой в электропечах и конвертерах, растет спрос на ферросилико-марганец и соответственно сокращается потребность в высокоуглеродистом ферромарганце. Эта тенденция прослеживается и в Российской Федерации: в период с 1998 по 2000 гг. потребление фер-росиликомарганца возросло более чем в 2 раза, а ферромарганца лишь на 18% [1]. При этом потребность РФ в ферросиликомарганце на 62% обеспечивается за счет импорта, в основном, из Украины.
Главным сдерживающим фактором наращивания производства на российских предприятиях является слабое развитие отечественной маргацеворудной базы. Для пуска в эксплуатацию собственных месторождений, разведанные запасы которых оцениваются в 146 млн т (прогнозные 1,5 млрд т), необходимы значительные инвестиции.
Основным экспортером марганцевой руды в Россию является Казахстан, поставляющий по межправительственному соглашению богатую кусковую руду, но ее не хватает для покрытия дефицита сырья. Однако, Казахстан обладает и значительными запасами бедных руд, требующих обогащения и не находящих спроса у зарубежных покупателей. В частности, на обогатительной фабрике Джездинского ГОКа производительностью до 50 тыс. т в год получают
концентрат с содержанием 3032% марганца и 28-30% кремния. По химическому составу такой материал может быть использован для выплавки ферросилико-марганца, а низкое отношение P/Mn (менее 0,0015) позволяет прогнозировать возможность выплавки металла с содержанием фосфора ~0,1% без добавки дорогостоящего малофосфористого шлака [2]. По действующей технологии обогащения крупность концентрата составляет 0-2 мм, поэтому его использование возможно только после предварительного окускования.
В 2001 г. на аглофабрике Златоустовского рудоуправления была проведена работа по отработке и освоению технологии окускования концентрата Джездинского ГОКа из бедных окисленных руд методом агломерации. Также использовали концентрат карбонатной руды Полуночного месторождения и шлак от выплавки силикомарганца. Химический и гранулометрический составы исходного сырья приведены в табл. 1 и 2.
Основным критерием пригодности материалов для агломерации является физико-химический состав, определяющий возможность их подготовки к спеканию и обеспечивающий появление при термообработке расплава, необходимого для формирования связки. Поэтому, первоначально были проведены исследования по окомкованию и определению температурно-теплового уровня процесса спекания.
Опыты по окомкованию показали, что Джездин-ский концентрат указанной крупности плохо комку-ется. При гранулировании увлажненного концентрата в течение 10 минут образовалось лишь 8-10 % гранул диаметром 2-8 мм с прочностью на раздавливание 0,5-1,0 Н. Поэтому особое внимание при отработке элементов технологии агломерации следует уделить газодинамическим характеристикам загружаемой на аглоленту шихты.
Для определения температурно-теплового уровня спекания марганцевых концентратов были проведены исследования по размягчению исследуемого сырья по методике, изложенной в работе [3]. Температуру, при которой начиналась усадка брикетов высотой и диаметром 20 мм, приготовленных из исходных материалов и предварительно измельченных до крупности частиц менее 0,1 мм, считали температурой начала размягчения. За конец размягчения при-
нимали температуру, соответствующую 40 %-ной усадке образцов. Как показали исследования, температура начала размягчения составляет 1160-1180 °С для всех вариантов шихт, что соответствует температуре плавления ряда эвтектик системы СаО-МпО-БЮ2 [4]. Джездинский концентрат имеет более узкий интервал размягчения по сравнению с полуночным концентратом, по-видимому, за счет повышенного содержания щелочей и бария, которые и образуют легкоплавкие соединения. Добавка шлака несколько повышает тугоплавкость шихты, что связано с ростом в ее составе доли оксида магния. В целом, температура образования расплава марганцевых концентратов соответствует температурно-тепловому уровню получения обычных железорудных агломератов.
В ходе опытно-лабораторных спеканий джездин-ского концентрата на аглочаше диаметром 350 мм был установлен оптимальный расход коксовой мелочи, который составил 9% для шихты с температурой 20 °С. При осуществлении процесса в промышленных условиях, когда в шихте присутствует горячий возврат, следует ожидать снижения расхода твердого топлива на 0,5-1,0%. Введение в шихту шлака и полуночного концентрата улучшает показатели механической прочности агломерата (табл. 3). Если в первом случае это предопределяется гранулометрическим составом шлака, то при добавке полуночного концентрата благодаря повышению газопроницаемости слоя за счет появления дополнительных каналов для прососа газов, образующихся при диссоциации карбонатов. Последнее также интенсифицирует процесс формирования силикатной связки [5, 6].
Разрушаемость агломератов как при хранении на воздухе, так и при выдержке в воде после 20 суток следует признать незначительной - 3,7- 5,1%. Наибольшее разрушение происходит в течение первых суток вследствие релаксации термических напряжении, возникающих в опеке.
Промышленное освоение окускования на аглофабрике Златоустовского рудоуправления было разделено на 2 этапа: на первом этапе джездинский концентрат агломерировали с марганцовистым шла-
ком, на втором - в шихту дополнительно вводили полуночный концентрат.
После отработки устойчивого режима спекания шихты, рудная часть которой состояла из 92% джез-динского концентрата и 8% шлака, технологический процесс характеризовался следующими показателями: Температура шихты - 40 оС.
Влажность шихты - 8,0-8,5%.
Расход коксовой мелочи - 8,1-8,3%.
Количество возврата - 25-30%.
Высота слоя шихты - 180-190 мм.
Температура зажигания - 1100-1150 °С.
Разрежение - 650-700 мм вод .столба.
Температура в коллекторе - 120 °С.
Температура в последней вакуум-камере - 140 °С. Производительность агломашины - 0,84 т/м2 -час. Содержание фракции -5 мм в агломерате - 18%. Прочность агломерата по ГОСТ 15137-7:
Б+5 - 62,0%, Б-0,5 - 11,8%.
Агломерат отвечал техническим условиям выплавки силикомарганца и имел следующий состав, %: Мп - 32,37; Ре - 3,86; БЮ2 - 28,30; СаО - 2,37; А12О3 -5,44; МдО - 0,82; Р - 0,051. К негативным аспектам кампании следует отнести имевшие место прорывы шихты через колосниковое поле из-за плохого ее окомкования.
Переход на шихту, состоящей из 78,7% джездин-ского концентрата, 7,0% шлака и 6,2% полуночного концентрата позволил ликвидировать прорывы шихты, что сказалось на устойчивости работы агломашины в целом. Удалось поднять высоту слоя до 220 мм с одновременным повышением разряжения до
800 мм вод. столба и снизить расход твердого топлива на 1,0-1,3% без ущерба для прочностных характеристик спека. По химическому составу агломерат несколько отличался от предыдущего. В частности, содержание основных компонентов (Мп, Ре, БЮ2) составило 34,6, 5,1 и 24,7 %, соответственно.
Опытная партия агломерата была поставлена на ОАО “Челябинский электрометаллургический комбинат” и использована при выплавке ферросилико-марганца. Всего было проведено 360 плавок, усредненные показатели которых приведены в табл. 4.
Анализ результатов опытной компании показывает возможность получения стандартного сплава МнС17 с содержанием фосфора 0,08 %. При этом отмечено снижение расходов кусковой руды, кокса, стружки (вплоть до полного ее вывода из шихты).
Таким образом, освоена технология переработки концентрата крупностью 0-2 мм из бедных марганцевых руд Джездинского ГОКа, включающая получение агломерата и дальнейшее его использование для выплавки ферросиликомарганца.
1. Серов Г.В., Жучков В.П. Оценка производства и потребления ферросплавов в Российской федерации. -Сталь. 2001. №6. - С. 64-67.
2. Мизин В.Г., Харлан В.В, Саб-лин П.П. и др. Освоение производства ферросиликомарганца на Новолипецком металлургическом комбинате. - Сталь. 2001. №10. - С. 30-33.
3. Утков В.А. Высокоосновной агломерат. - М.: Металлургия, 1977. 156 с.
4. Бережной А. С. Многокомпонентные системы окислов. - Киев: Наукова Думка, 1970. 540с.
5. Кашин В.В, Крашенинников М.В. Отработка технологии окуско-вания марганцевых руд Северного Урала // Уральский марганец. Руды и
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ферросплавы: Сб. научн. тр. - Екатеринбург: Пзд. УрО РАН, 1994. - С.7-15.
6. Сапожникова Т.В, Овчинникова Л.А, Кашин В.В. Фазовый состав марганцевых агломератов из руд Северного Урала / Уральский марганец. Руды и ферросплавы (Сб. научных трудов). - Екатеринбург: Пзд. УрО РАН, 1994. - С. 15-20.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Соломахин А.В. - кандидат технических наук,
Кашин В.В. - доктор технических наук,
Дмитриев А.Н. - член-корреспондент РАЕН,
Верушкин В.В. - член-корреспондент,
ЗАО “Горнозаводчик плюс”, Институт металлургии УрО РАН, ОАО “Челябинский электрометаллургический комбинат”.
© В.А. Шестаков, Т.В. Литовченко, 2003
УЛ К 541.1
В.А. Шестаков, Т.В. Литовченко
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФИЗИКОХИМИЧЕСКОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ
Известные в настоящее время методики экономической оценки физико-химической геотехнологии с применением, например, выщелачивания недостаточно учитывают, что геотехнологиче-ские способы добычи полезных ископаемых по своей сущности, по порядку выполнения производственных процессов, их числу и особенностям выполнения, своеобразию минерально-сырьевой базы, по экологическим последствиям производства и другим факторам в большой степени отличаются от традиционных способов открытой и подземной разработки месторождений. Принципы и методические основы экономико-экологической оценки геотехнологи-
ческих способов разработки полезных ископаемых должны учитывать эти особенности и отличия.
Важнейшей особенностью геотехнологических (физикотехнических) способов добычи и производства металлов является возможность использования с их помощью отходов (отвалов) горного производства и забалансовых, практически бросовых запасов полезных ископаемых. Благодаря этому в ряде случаев при использовании отходов может быть улучшено состояние окружающей среды, обеспечено снижение ущерба окружающей среде. Так, например, на одном из урановых рудников нами совместно с институтом "ПромНППпроект" в свое время были успешно применены физико-химические способы реабилитации и захоронения в выработанном пространстве рудника радиоактивных отвалов с доизвлечением из них урана при транспортировании и закладке камер.
При этом не только было улучшено состояние
