Енергозберігаюча технологія керованого рідкофазного спікання гібридного залізорудного матеріалу для доменного переділу - Автореферат

Нерозривно з доменним процесом отримання чавуну повязано виробництво окускованих залізорудних матеріалів. Виробництво окускованих залізорудних матеріалів необхідної якості в умовах ГМК України, як зазначає "Концепція розвитку гірничо-металургійного комплексу України на 2000-2010 роки", повязане з рішенням цілого ряду проблем: енерго-екологічних, технологічних, технічних, якості окускованих матеріалів, надання їм нових металургійних властивостей. На перший план висувається завдання підвищення якості традиційних окускованих матеріалів - агломерату й обкотишів, а так само розробка нових видів залізорудних матеріалів із заданими властивостями. В основу дисертації покладені результати наукових досліджень, що становлять частину звітів по науково-дослідних роботах: "Розробка теоретичних основ керованого рідкофазного спікання гібридної окускованної сировини в шарових відкритих системах на принципах самоорганізації" - № ДР 0100U000742; "Системний аналіз і синтез шарових композицій відкритого типу із твердопаливної функціонально розподіленої на принципах самоорганізації для здійснення енергозберігаючих процесів одержання гібридних окускованих матеріалів в агрегатах безперервної дії"-№ ДР 0103U003230, "Розробка й випробування в умовах фабрики огрудкування ЦГЗК енергозберігаючої технології одержання нового окускованного залізорудного матеріалу" - Договір № 42-13-04/99 від 29 січня 1999р. Розробка способу конструювання шарових систем з функціонально-розподіленою твердопаливною насадкою й перетворення їх у друзи блочно-коміркової будови в керованому рідкофазному синтезі гібридного окускованного залізорудного матеріалу, що має найкращі якості агломерату й обкотишів і призначений для виробництва чавуну в доменних печах.Сполучена технологія може бути реалізована в існуючих агрегатах безперервної дії і являє собою альтернативу на шляху вдосконалювання процесів і апаратів у підгалузі виробництва окускованих залізорудних матеріалів. При створенні таких технологій значну вагу мають питання підготовки шихти до окускування методами конструювання мінерально-паливних композицій, як у локальних обємах, так і у вигляді шарової системи. В наступних дослідженнях визначили вплив на традиційний процес агломерації гібридного сполучення відомих методів його інтенсифікації: введення до складу шихти феритної суміші у вигляді спільно здрібнених 70% звороту і 30% вапняку, карбонатного вапна, спільно здрібнена суміш 40% вапна і 60% вапняку, роздільної подачі палива - 40% палива в шихту до огрудкування і 60% після. В оригінальній серії дослідів спікали шихту з оптимальною витратою твердого палива скорегованим на роздільну подачу, що містить композиції зі спільно здрібнених сумішей зворот-вапняк, вапно-вапняк у кількості 8,25 і 12,5% відповідно. В атмосфері повітря обпалювали брикети із шихти без палива, в атмосфері аргону - паливо вмисні брикети.Показано, що комбінуючи складові мінерально-паливної композиції для заданого режиму зовнішньо-теплової обробки гранули, або режими зовнішньо теплової обробки для заданої мінерально-паливної композиції, як с паливом так і без, можливо проводити кероване рідкофазного спікання. Змішування обкотишів з паливом забезпечувало його функціональний розподіл в шаровій системі: на поверхні гранул - пускове паливо 0-2мм, в зазорі між гранулами - основне або робоче 2-7мм, паливо фракції 7-10мм розташовувалося в шарі у вигляді рівноправних гранул з гранулами залізорудного матеріалу і виконувало роль палива теплової стабілізації спека (термостабілізаційне паливо). Досліджено та розроблено технологію отримання гібридного окускованого залізорудної матеріалу у варіанті: змішування обкотишів крупністю 5-10 мм з твердим паливом крупністю 0-10мм, укладання суміші шаром 0,3 м на колосникові грати випалювальних машин, сушка шару в межах зони сушіння, запалювання твердого палива та агломераційне спікання в режимі фільтрації при розрядження 200-400 мм.вод.ст. Математичне моделювання технології гібридного залізорудного матеріалу дозволило визначити оптимальні показники процесу для шихт основністю 1,25: кількості палива 48кг/т, крупності палива - 0-6мм, час сушки - 2,4 хв., час дуття знизу 4 хв., та показники якості гібридного залізорудного матеріалу: продуктивність - 1,29 т/м 2год.; міцність на стирання - 6,33%; міцність на удар - 92,61%. Проведено дослідно-промислове випробування технології одержання гібридного залізорудного матеріалу в умовах діючого виробництва ВАТ ЦГЗК на діючому обладнанні та показана ефективність його роботи при реалізації розробленої технології отримання гібридного залізорудного матеріалу у вигляді спечених гранул, граничним фрагментом руйнування котрих, в процесі перевантажень і транспортування, є гранула.

Основний зміст роботи

У дисертації представлені теоретичні узагальнення та практичні рішення завдання по підвищенню ефективності процесів огрудкування шляхом дослідження, розробки та опробування гібридного огрудкованого залізорудного матеріалу, який обєднав в собі найкращі властивості сучасних матеріалів агломерату і обкотишів.

Найважливішим науковими та практичними результатами роботи є: 1. На основі результатів аналітичних і теоретичних досліджень розроблена концепція отримання нового гібридного залізорудного матеріалу, в основу якої покладений принцип формування структури шару шихти, що спікається, за рахунок створення блоків-композитів з інгредієнтів шихти певного розміру, спікання їх по агломераційній технології при зниженому вакуумі.

2. Гібридизація процесу отримання окускованного матеріалу можлива за рахунок введення до складу шихті феритної суміші, карбонатного вапна або роздільної подачі палива при їх визначених оптимальних кількостях у вказаних технологічних прийомах, які забезпечують інтенсифікацію процесу спікання, однак не забезпечують отримання залізорудного матеріалу з блочно-комірковою структурою.

3. Досліджено властивості та визначені характеристики компонентів рудно-паливних сумішей. Показано, що комбінуючи складові мінерально-паливної композиції для заданого режиму зовнішньо-теплової обробки гранули, або режими зовнішньо теплової обробки для заданої мінерально-паливної композиції, як с паливом так і без, можливо проводити кероване рідкофазного спікання.

4. Дослідження спікання гібридного залізорудного матеріалу з твердо паливною насадкою дозволили зробити висновок про можливості самоорганізації шарової системи з функціонально розподіленим твердим паливом. Змішування обкотишів з паливом забезпечувало його функціональний розподіл в шаровій системі: на поверхні гранул - пускове паливо 0-2мм, в зазорі між гранулами - основне або робоче 2-7мм, паливо фракції 7-10мм розташовувалося в шарі у вигляді рівноправних гранул з гранулами залізорудного матеріалу і виконувало роль палива теплової стабілізації спека (термостабілізаційне паливо).

5. Досліджено та розроблено технологію отримання гібридного окускованого залізорудної матеріалу у варіанті: змішування обкотишів крупністю 5-10 мм з твердим паливом крупністю 0-10мм, укладання суміші шаром 0,3 м на колосникові грати випалювальних машин, сушка шару в межах зони сушіння, запалювання твердого палива та агломераційне спікання в режимі фільтрації при розрядження 200-400 мм.вод.ст. В зоні охолодження спечений шар охолоджується та допалається частки палива, здійснюється теплова стабілізація спека і фіксація його хімічного складу на стадії магнетиту, а газ із зони утилізується в зонах сушіння та спікання.

6. Математичне моделювання технології гібридного залізорудного матеріалу дозволило визначити оптимальні показники процесу для шихт основністю 1,25: кількості палива 48кг/т, крупності палива - 0-6мм, час сушки - 2,4 хв., час дуття знизу 4 хв., та показники якості гібридного залізорудного матеріалу: продуктивність - 1,29 т/м 2год.; міцність на стирання - 6,33%; міцність на удар - 92,61%.

7. Проведено дослідно-промислове випробування технології одержання гібридного залізорудного матеріалу в умовах діючого виробництва ВАТ ЦГЗК на діючому обладнанні та показана ефективність його роботи при реалізації розробленої технології отримання гібридного залізорудного матеріалу у вигляді спечених гранул, граничним фрагментом руйнування котрих, в процесі перевантажень і транспортування, є гранула. Мікроструктура - є подвійна структура гранул, внутрішнє ядро яких магнетит, а зовнішня оболонка - гематит. Гранули мають розвинену відкриту пористість і їх відновлення аналогічно окисленим обкотишам без їх руйнування. Характеристика: міцність на удар ( 5 мм) - 85-87% і міцність на стирання 5,0-9,0%, кут природного укосу - 34о.

8. Проведена доменна плавка з застосуванням гібридного окускованного залізорудного матеріалу та показана ефективність його застосування. Дослідні плавки на печі № 2 ВАТ "ДМЗ ім. Петровського", при використанні у складі доменної шихти гібридного залізорудного матеріалу у кількості 866-1184 кг/т чавуну, підтвердили збільшення продуктивності печі на 1,1% і зниження витрати коксу на 4,0-4,4 кг / т чавуну.

Список опублікованих робот за темою дисертації

1. Сулименко С.Е. Перспективы совершенствования технологи и энергосбережение при производстве окускованного железорудного сырья / Сулименко С.Е., Игнатов Н.В., Верещак В.И. - Металл и литье Украины. -2002. - № 11. - С.12-14.

2. Анализ работы доменных печей ОАО ДМЗ им. Петровского на железорудной шихте различного состава / [Петренко, Бочка В.В., Котов В.В., Ткач А.Я., Сулименко С.Е.]. - Металл и литье Украины. - 2003. - № 5, 2003. - C. 25-28.

3. Сулименко С.Е. Новая технология производства гибридного окускованного железорудного сырья / Сулименко С.Е., Игнатов Н.В., Пугач Н.Е.- Металл и литье Украины. - 2003. - № 5. - C. 31-32.

4. Перспективы совершенствования технологии производства гибридного окускованного сырья и его использование в доменной плавке / [Сулименко, Игнатов Н.В., Бочка В.В., Ковшов В.Н.]. - Бюллетень "Черная металлургия". 2003. - № 6. - C. 25-28.

5. Современное производство и концепция технологии получения гибридного окускованного сырья для доменной плавки / [Сулименко, Иващенко В.П., Игнатов Н.В., Петренко В.А.]. - Металл и литье Украины, 2008. - № 3-4. - C. 8.-10

6. Новое направление в производстве окускованных железорудных материалов для доменного передела / [Ефименко, Игнатов Н.В., Иващенко В.П., Сулименко С.Е., Ковшов В.Н.]. - Науково-практичний журнал "Новини науки Придніпровя", м. Дніпропетровськ, травень 2010. - С. 144-148.

7. Перспективы совершенствования технологии производства гибридного окускованного сырья и использования его в доменной плавке / [Сулименко, Игнатов Н.В., Бочка В.В., Ковшов В.Н.]. - "Материалы VII международного конгресса доменщиков" - Москва - Череповец, 9-12 сентября 2002г. - С. 175-179.

8. Гибридное сырье и перспективы улучшения качества железорудного окускованного сырья / [Сулименко, Игнатов Н.В., Бочка В.В., Ковшов В.Н.]. - Липецк. - Материалы 2 международной научно-технической конференции. - Сборник научных трудов, ч.1, 2005г.. - С. 73-75.

9. Улучшение качества железорудного сырья - путь к увеличению расхода пылеугольного топлива в доменной плавке / [Сулименко, Иващенко В.П., Бочка В.В., Ковшов В.Н., Игнатов Н.В.]. - Труды международной научно-технической конференции "Пылеугольное томливо альтернатива природному газу при выплавке чугуна" - г. Донецк, Украина, 18-21 декабря 2006г. - С. 105-111.

10. Патент 31693А Україна, МКИ 4 С 22В 1/16. Спосіб виробництва окускованої залізорудної сировини / Суліменко С.Є, Ігнатов Н.В., Ніжегородов Б.О., Мовчан В.П., Верещак В.І., Пугач М.Ю. - № 98105441; заявл. 21.10.1998; опубл. 15.12.2000, Бюлетень № 7-ІІ.

Размещено на .ru