УДК 669.162.1 =ЕВРАЗ ЕВРАЗ ЗСМК
50 лет
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА ПРИ ДВУХСЛОЙНОЙ АГЛОМЕРАЦИИ
© Феоктистов Андрей Владимирович, канд. техн. наук, проректор по учебной работе -первый проректор, e-mail: umu@sibsiu.ru
ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет». Россия, г. Новокузнецк Одинцов Антон Александрович, ведущий инженер-технолог по агломерации, e-mail: Anton.Odintsov@evraz.com
ОАО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат». Россия, г. Новокузнецк Статья поступила 07.05.2014 г.
Приведены результаты лабораторных исследований по спеканию двухслойной агломерационной шихты с разделением твердого топлива по фракциям. Установлено, что при снижении содержания фракции менее 0,5 мм в твердом топливе верхнего слоя шихты с 45% до нуля удельная производительность установки снижается, а выход годного увеличивается при улучшении прочностных характеристик агломерата. При снижении содержания топлива с 7,5 до 7,1-7,2% показатели процесса спекания и качество агломерата сохраняются на уровне базовой технологии.
Внедрение разработанной технологии позволит снизить удельный расход твердого топлива при производстве агломерата на 4%. Ключевые слова: агломерация; твердое топливо; гранулометрический состав; агломерат; шихта.
Перед спеканием агломерационной шихты на конвейерной ленте выделяют следующие операции подготовки твердого топлива:
- усреднение, грохочение, дробление и измельчение [1];
- ввод в агломерационную шихту посредством двухслойной [2] или однослойной [3] ее загрузки; накатывание в конце окомкования [4-6] или на окомкованную шихту и т.д.;
- перераспределение в слое аглошихты при ее загрузке на спекательные тележки агломаши-ны [7].
Рассмотрим более подробно операцию ввода топлива в аглошихту. Технология агломерации с накатыванием топлива в настоящее время не получила дальнейшего развития, поэтому остается актуальным вопрос рационального ввода топлива в аглошихту.
Особенностью технологии агломерации при двухслойном спекании шихты является автономная подача твердого топлива в шихту в отделении дозирования и агломерационном корпусе. Для минимизации недостатка теплоты в верхнем слое шихты увеличивают массовую долю топлива на 0,5-1,5 абс. % по сравнению с нижним слоем. В результате получается перерасход твердого топлива вследствие недостаточного использования реакционной способности топлива различной крупности.
Цель работы - разработать рациональную технологию агломерации двухслойной шихты, обеспечивающую снижение расхода твердого топлива в шихте при относительно высоких показателях процесса спекания и качества агломерата.
Для разработки технологии были проведены лабораторные исследования с целью определения влияния крупности твердого топлива в верхнем слое шихты на показатели процесса спекания и качество агломерата. В исследованиях использовали шихтовые материалы текущего производства ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» (табл. 1 и 2): абагурский, мундыбашский и коршуновский концентраты мокрой магнитной сепарации, подготовленные к агломерации флюсы (известняк, известь) и твердое топливо (коксовая мелочь).
Повышенное содержание магнезии и глинозема в исследованных концентратах предопределяет относительно высокий темпера-турно-тепловой уровень процесса спекания, а следовательно, повышенный расход твердого топлива [8, 9]. К негативным факторам исследованного железорудного сырья также следует отнести повышенное содержание серы, приводящее к соответствующему ее переходу в агло-шихту. В таких шихтовых условиях возрастает актуальность оптимизации гранулометрическо-
Материал Содержание, % СаО/8Ю,
элементов соединений
Бе Мп Р 8 1е( ) *А3 СаО М8() 8Ю2 А12о3 МпО тю2 N^0 к2о ХпО РА ппп
Концентраты ММС:
коршуновский 61,87 0,10 0,116 0,088 23,19 62,70 1,56 3,31 4,24 2,65 0,13 0,36 0,08 0,01 0,028 0,267 1,99 0,37
абагурский 61,79 0,33 0,034 0,232 25,43 60,10 2,06 2,04 5,56 2,35 0,43 0,14 0,06 0,13 0,033 0,078 1,77 0,37
мундыбашский 60,94 0,50 0,030 1,179 28,52 55,46 2,64 1,44 6,67 2,15 0,65 0,18 0,06 0,11 0,050 0,069 0,30 0,40
известняк - - 0,005 0,078 0,71 - 54,33 0,46 1,99 0,30 - - - - 0,009 0,011 41,72 27,30
известь - - - 0,131 0,53 - 74,08 1,62 5,78 - - - - - 0,024 - 15,01 12,82
Твердое топливо (коксовая мелочь):
фр. 0-0,5 мм 1,80 0,02 0,049 0,510 - 2,57 1,87 0,32 5,55 2,56 0,03 0,12 0,15 0,24 - 0,112 85,70 0,34
фр. 0,5-1 мм 1,38 0,02 0,044 0,490 - 1,98 1,03 0,26 5,82 2,74 0,02 0,11 0,15 0,26 - 0,101 87,10 0,18
фр. 1-2 мм 1,42 0,02 0,043 0,450 - 2,03 1,01 0,24 6,56 2,95 0,02 0,12 0,16 0,28 - 0,099 86,00 0,15
фр. 2-3 мм 1,60 0,02 0,046 0,450 - 2,28 1,19 0,29 6,83 3,02 0,02 0,12 0,15 0,30 - 0,104 85,10 0,17
фр. 3-8 мм 2,37 0,03 0,050 0,420 - 3,38 1,85 0,40 7,68 3,36 0,03 0,14 0,19 0,34 - 0,114 81,90 0,24
Таблица 2. Средний гранулометрический состав шихтовых материалов
Материал Содержание (%) материала класса крупности, мм
0-0,05 0,05-0,063 0,063-0,074 0,074- 0,1 0,1-0,16 0,16-0,2 0,2-0,315 0,315-0,4 0,4-0,63 0,63-1,0 1,0-1,6 1,6-2,5 2,5-3 <0,074
Концентраты ММС:
коршуновский 32,65 17,35 11,22 13,27 15,31 6,12 3,06 1,02 - - - - - 61,22
абагурский 20,39 23,68 11,18 22,37 11,84 5,26 4,61 0,66 - - - - - 55,26
мундыбашский 20,99 19,75 12,35 13,58 17,28 8,64 6,17 1,23 - - - - - 53,09
известняк 2,68 4,70 1,34 4,70 3,36 2,68 4,70 4,03 7,38 10,74 12,08 29,53 12,08 8,72
известь 1,94 5,83 1,94 3,88 5,83 5,83 8,74 8,74 12,62 16,50 12,62 15,53 0,00 9,71
МЕТАЛЛУРГ • №6 • 2014
01 VI
МЕТАЛЛУРГ • №6 • 2014
01 оо
Таблица 3. Гранулометрический состав коксовой мелочи по вариантам
Вариант Содержание (%) материала класса крупности, мм агг,
0-0,05 0,05-0,063 0,063-0,074 0,074-0,1 0,1-0,16 0,16-0,2 0,2-0,315 0,315-0,4 0,4-0,63 0,63-1,0 1,0-1,6 1,6-2,5 2,5-3,0 3,0-5,0 5,0-8,0 <0,5 мм
Серия 1 2,40 1,20 2,40 2,50 7,22 6,00 9,61 7,85 17,40 10,80 9,30 10,32 2,00 7,62 3,38 45,00 0,46
Серия 2* 1,13 1,18 1,20 2,42 6,05 4,84 9,68 4,40 16,80 16,31 9,68 10,88 2,43 9,00 4,00 35,00 0,54
Серии 3, 5 1,16 1,18 1,18 2,36 3,54 2,36 4,72 3,10 16,10 18,80 12,60 14,69 3,20 10,38 4,63 25,00 0,65
Серии 4, 6 - - - - - - - - 20,60 22,92 14,52 18,25 3,71 13,85 6,15 - 1,42
* Гранулометрический состав топлива для верхнего слоя шихты серии 2 и нижнего слоя шихты всех серий.
Таблица 4. Компонентный состав агломерационной шихты
Материал Серия опытов
1 2 3 4 5 6
Содержание компонента шихты, кг/т / %
Концентраты ММС:
коршуновский 227,59 / 20,11 227,59 / 20,11 227,59 / 20,11 227,59 / 20,11 227,78 / 20,19 227,84 / 20,22
мундыбашский 275,01 / 24,30 275,01 / 24,30 275,01 / 24,30 275,01 / 24,30 275,23 / 24,40 275,31 / 24,43
абагурский 445,70 / 39,40 445,70 / 39,40 445,70 / 39,40 445,70 / 39,40 446,07 / 39,54 446,19 / 39,58
Итого: 948,30 / 83,81 948,30 / 83,81 948,30 / 83,81 948,30 / 83,81 949,08 / 84,13 949,34 / 84,23
Флюсы:
известняк 71,46 / 6,31 71,46 / 6,31 71,46 / 6,31 71,46 / 6,31 70,89 / 6,28 70,71 / 6,27
известь 27,00 / 2,38 27,00 / 2,38 27,00 / 2,38 27,00 / 2,38 27,00 / 2,39 27,00 / 2,40
Итого: 98,46 / 8,69 98,46 / 8,69 98,46 / 8,69 98,46 / 8,69 97,89 / 8,67 97,71 / 8,67
Твердое топливо:
коксовая мелочь 84,90 / 7,50 84,90 / 7,50 84,90 / 7,50 84,90 / 7,50 81,20 / 7,20 80,00 / 7,10
Всего: 1131,66 / 100,00 1131,66 / 100,00 1131,66 / 100,00 1131,66 / 100,00 1128,17/ 100,00 1127,05 / 100,00
1,07
го состава и, соответственно, содержания топлива в аглошихте с целью получения высоких показателей процесса спекания и качества агломерата, а также создания оптимальных условий для выгорания серы из аглошихты.
Было проведено шесть серий опытов, в которых изменяли содержание фракции менее 0,5 мм в топливе верхнего слоя шихты: 1-я - 4-я серии - при постоянном содержании топлива в шихте (7,5%) и оптимальной влажности шихты; 5-я - 6-я серии - при оптимальных содержании топлива и влажности шихты. Высота слоя и содержание возврата в шихте, удельный расход извести, соотношение верхнего и нижнего слоев, разрежение под аглочашей во всех сериях оставались постоянными: 375 мм; 33%; 27 кг/т агломерата; 1:2; 7,84 кПа соответственно. Гранулометрический состав топлива для нижнего слоя шихты в опытах всех серий был одинаков (табл. 3); состав опытных партий шихты приведен в табл. 4.
Анализ полученных данных (рис. 1) показывает, что при уменьшении содержания мелких фракций (менее 0,5 мм) в коксовой мелочи верхнего слоя шихты с 45% (серия 1) до нуля (серия 4) с соответствующим увеличением доли крупных фракций (более 3 мм) наблюдается снижение удельной производительности аглоустановки с 1,028 до 0,895 т/(м2-ч) - на 12,94 отн. % вследствие падения вертикальной скорости спекания с 17,44 до 13,64 мм/мин (на 21,79 отн. %). Выход годного агломерата, напротив, возрастает с 63,60 до 73,52% (на 15,60 отн. %) в результате увеличения доли фракции более 25 мм в агломерате с 8,59 до 22,16% соответственно. Оптимальная влажность шихты закономерно снижалась с
7,3 (серия 1) до 7,2% (серия 4) вследствие увеличения й коксовой мелочи верхнего слоя шихты
экв г
с 0,46 до 1,42 мм. Относительно высокая вертикальная скорость спекания в серии 1 вызвана повышением скорости фильтрации воздуха через спекаемый слой: максимальное значение этого показателя до момента резкого повышения температуры отходящих газов от аглоустановки для серии 1 - 0,420 м3/(м2-с) против 0,174 м3/(м2-с) -для серии 4. По нашему мнению, это объясняется тем, что при горении более крупного топлива верхнего слоя (увеличение содержания фракции более 3 мм с 11,00% в серии 1 до 15,01 мм - 20,00% в сериях 3, 4) происходит существенное увеличение количества жидкой фазы, что приводит к повышению газодинамического сопротивления слоя горения. Об этом свидетельствует также увеличивающийся при проведении спекания пе-
170
0 10 20 30 40 50 Содержание фракции менее 0,5 мм, %
0 10 20 30 40 50 Содержание фракции менее 0,5 мм, %
Рис. 1. Зависимость показателей аглопроце
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.