научная статья по теме ВОЗМОЖНОСТИ РАСШИРЕНИЯ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ ЗА СЧЕТ ВОВЛЕЧЕНИЯ БУРОЖЕЛЕЗНЯКОВЫХ РУД Металлургия

Текст научной статьи на тему «ВОЗМОЖНОСТИ РАСШИРЕНИЯ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ ЗА СЧЕТ ВОВЛЕЧЕНИЯ БУРОЖЕЛЕЗНЯКОВЫХ РУД»

НАУКА• ТЕХНИКА • ПРОИЗВОДСТВО

-ттштяяшшшшшшштштнштш

УДК 669.141.22

ВОЗМОЖНОСТИ РАСШИРЕНИЯ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ ЗА СЧЕТ ВОВЛЕЧЕНИЯ БУРОЖЕЛЕЗНЯКОВЫХ РУД

© А.А.Панычев,

ОАО «Урал Сталь»

Горнодобывающая железорудная промышленность России в настоящее время характеризуется преимущественно открытыми горными работами (92,4%), большой глубиной карьеров, ограниченностью запасов легкообогатимых железных руд, добываемых открытым способом, а также необходимостью доработки запасов подземным способом. Анализ технико-экономических показателей горно-рудных предприятий показывает устойчивую динамику роста расходов на добычу руд в основном за счет углубления карьеров, возрастания доли скальных пород, увеличения подземной добычи, повышения коэффициента вскрыши, необходимости обновления горно-транспортного оборудования в связи с высоким его износом, ростом амортизационных отчислений и условно-постоянных расходов в связи со снижением объемов добычи. Кроме того значительны транспортные расходы на доставку сырья к металлургическим предприятиям (например, в ОАО «Урал Сталь» - 7% полной себестоимости металлопродукции), которые также имеют тенденцию к стабильному росту. Это объясняется большой отдаленностью металлургических производств от сырьевой базы. Только металлургическим производствам ОАО НЛМК и ОАО НТМК поставка железорудного сырья осуществляется на расстояния 328 и 350 км соответственно, а для ОАО «Северсталь» - на расстояние 1376 км. Для ОАО «Урал Сталь» средняя дальность перевозок составляет 1838 км, где основными поставщиками сырья являются горно-рудные предприятия Центрального региона - Михайловский и Лебединский ГОКи.

Рассматривая перспективу развития горно-рудной базы российской металлургии, следует учитывать неравномерность распределения мощностей горно-рудных предприятий по регионам и их обеспеченность запасами. Объем производства товарной руды распределяется по регионам следующим образом (в % к общему в России): Центр - 57, Северо-Запад - 16, Урал - 15, Сибирь - 12. Обеспеченность запасами Уральского региона составляет 31 год, но в основном за счет Качканарского ГОКа, добывающего титаномагнетитовые руды. Сложное положение в Сибирском регионе, где обеспеченность запасами - 17 лет (за счет Коршуновского ГОКа, который имеет запасы магнетитовой руды на 37 лет). Отработка запасов в Уральском и Сибирском регионах приведет к дальнейшему росту дальности перевозок сырья к металлургическим предприятиям и его удорожанию.

В то же время в Уральском и Сибирском регионах имеются существенные запасы бурожелезняко-

вых руд, залегающих на небольших глубинах. Добыча их может осуществляться открытым способом с относительно низкой себестоимостью. Главнейшие из них - Березовское месторождение (Читинская обл., запасы 392,1 млн т), месторождения Халиловской группы природно-легированных руд (Южный Урал, запасы 209,1 млн т, кроме того отвалы 21 млн т), Зигазино-Комаровская группа и другие месторождения Республики Башкортостан (70,8 млн т), Колпашевское месторождение (Западная Сибирь, прогнозные запасы 21 млрд т).

Наличие больших запасов легко добываемых, но труднообогатимых бурожелезняковых руд при нарастающем дефиците близрасположенных сырьевых ресурсов вынуждает искать эффективные пути их использования.

Сегодня прорабатывается проблема освоения Березовского месторождения (Читинская обл.). Рассматриваются несколько вариантов обогащения этих руд. Возможными из них являются обжигомагнитное или крично-магнитное обогащение, электромагнитная сепарация. Лабораторные исследования по обжи-гомагнитной технологии Березовской руды с содержанием железа 43,2% позволили получить концентрат с содержанием железа 59,2%, выходом 64,2% при извлечении 88%. Нам представляется, что наиболее приемлемой является технологическая схема, включающая в себя в голове схемы электромагнитную сепарацию (напряженность магнитного поля до 1,27-106 А/м), а затем доводка промежуточного продукта крично-магнитной переработкой.

Бурожелезняковые руды относятся к труднообо-гатимым вследствие тончайшего срастания в них рудных и нерудных минералов и незначительной разницы в плотности рудной и породной частей. Обогащение же природно-легированных руд осложняется необходимостью исключения значительных потерь полезных сопутствующих компонентов при извлечении в концентрат железа, минералы которого частично даже в своей кристаллической решетке имеют ионы никеля, кобальта и других полезных элементов. Поэтому гравитационные, гравитационно-магнитные и магнитные способы обогащения этих руд мало эффективны - концентраты получаются с невысоким содержанием железа (44-49%), а такие элементы, как никель, кобальт, редкоземельные, теряются в значительных количествах (40-50%). И только крично-магнитный способ обогащения позволяет комплексно извлекать в

концентрат железо и сопутствующие элементы с высокой степенью извлечения (более 90%).

Крично-магнитный способ - дорогостоящий по капитальным вложениям, а в период эксплуатации сопровождается высокими затратами энергоресурсов. Однако эти недостатки компенсируются интенсификацией восстановительного процесса [1] и производством крицы с технологическими характеристиками, позволяющими направлять ее непосредственно в сталеплавильное производство (содержание шлака не более 6%, серы не более 0,15%, размер зерен 3-5 мм). При этом отпадает необходимость в окусковании сырья и доменном процессе.

Производство кричного железа является древнейшим способом получения его непосредственно из руд. Однако процесс его производства постоянно изменялся. В древние времена использовали сыродутный процесс - метод получения железа в виде крицы из руд путем непосредственного восстановления при температуре 1100-1250 °С в горнах. Первые сыродутные горны появились около 2100 лет до н.э. на полуострове Малая Азия, а затем в Хеттском государстве. В VIII в. до н.э. отмечено появление каталонского сыродутного горна [2]. В XIV в. сыродутный процесс был вытеснен кричным переделом.

Кричный передел - процесс рафинирования чугуна в кричном горне с целью получения ковкого (сварочного) железа, возник одновременно с производством чугуна. Во второй половине XVIII в. кричный передел был вытеснен пудлингованием. Пудлингование - это передел чугуна в малоуглеродистое тестообразное железо на поду пудлинговой печи. Металл и шлак перемешивали и «накатывали» в крицу. Этот процесс, изобретенный в 1784 г. англичанином Генри Кортом, с появлением массовых способов производства литой стали (мартеновского, конвертерного) во второй половине XIX в. потерял промышленное значение.

Крично-рудный процесс - более совершенная модификация пудлингования, предназначенный для переработки бедных труднообогатимых или комплексных железосодержащих руд во вращающихся трубчатых печах с целью получения крицы. Технология получения крицы этим способом была разработана в 1930 г. и испытана в 1931 г. инженером Ф.Иогансеном на заводе фирмы «Крупп-Грузонверке» в Магдебурге (Германия), и получила известность как Крупп-Ренн-процесс, сущность которого заключалась в следующем.

Шихту, состоящую из измельченной руды или концентрата, в смеси с твердым восстановителем (коксовая мелочь, антрацитовая, угольная пыль и т.д.), и возврата (загрязненный магнитный концентрат) загружают во вращающуюся трубчатую печь, обогреваемую газом или пылеугольным топливом, подаваемым с противоположного конца трубы. Таким образом, продукты горения двигаются в печи навстречу шихтовым материалам. При вращении печи материалы все время находятся в движении и перемешиваются. Восстановление происходит за счет твердого восстановителя, в печи поддерживается окислительная

атмосфера. Процесс ведут таким образом, чтобы в последней стадии металл переходил в жидкое состояние, а пустая порода - в тестообразное. После выдачи материалов из трубчатой печи их подвергают дроблению, грохочению и магнитной сепарации. В результате получается крица - готовый продукт, магнитный концентрат, являющийся оборотным продуктом, и шлак.

Впервые эту технологию внедрили в Германии в 1935 г. в Эссен-Борбеке и Франкенштейне, где построили вращающиеся трубчатые печи длиной 50 м, диам. 3,6 м. Производительность одной установки составляла около 250 т руды в сутки. Перерабатывали бедные высококремнистые железные руды .

Затем в Японии в 1939-1940 гг. построили 16 вращающихся трубчатых печей. Аналогичные печи были построены в Чехословакии. В 1943-1944 гг. в Германии (в Ваттеншейде) были построены еще три более мощные печи. К концу второй мировой войны на кричном процессе железосодержащих руд работало 38 вращающихся трубчатых печей общим объемом производства около 1 млн т крицы в год.

В последующие годы этот способ производства металла получил дальнейшее развитие. В табл. 1 приведены сведения о зарубежных установках, построенных в разные годы [3]. Особенностью развития процесса в тот период являлось увеличение размеров вращающихся трубчатых печей - диаметра с 3,6 до 4,6 м, длины с 50 до 110 м. В результате достигнуты более высокие технико-экономические показатели работы установок (табл. 2) [4].

В конце 1955 г. на Орско-Халиловском металлургическом комбинате был построен опытно-промышлен-ный цех прямого восстановления железа в составе отделения подготовки сырых материалов, вращающейся трубчатой печи (привезена из Маньчжурии, построена в Японии) для получения крицы и отделения обработки полупродукта. А в сентябре 1960 г. здесь же введена в работу вторая печь аналогичной конструкции, диам. 3,6 м, длиной 60 м. Основным сырьем для получения крицы служили руды близрасположенных месторождений -Аккермановского, Новокиевского. Руду перед загрузкой в печь подсушивали до остаточной влажности 14-18%, дробили в щековой и конусной дробилках, затем усредняли и отсеивали от фракции крупнее 20-25 мм.

Подготовленную руду и коксовую мелочь из бункеров подавали отдельными подачами - по 2,5 т руды и 650-750 кг коксовой мелочи в вагон-весы, затем по наклонному элеватору и загрузочной трубе отправляли в печь. Частота вращения барабана печи регулировалась в пределах 0,5-1,35 мин-1. Выходящий из пе

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Металлургия»