научная статья по теме СПОСОБ АГЛОМЕРАЦИИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ С УВЛАЖНЕНИЕМ ШИХТЫ ПУЛЬПОЙ Металлургия

Текст научной статьи на тему «СПОСОБ АГЛОМЕРАЦИИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ С УВЛАЖНЕНИЕМ ШИХТЫ ПУЛЬПОЙ»

УДК 622.785:622.355.1

СПОСОБ АГЛОМЕРАЦИИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ С УВЛАЖНЕНИЕМ ШИХТЫ ПУЛЬПОЙ

© Панычев Анатолий Алексеевич, канд. техн. наук, e-mail: a.panychev@uralsteel.com ОАО «Уральская Сталь», Новотроицкий филиал НИТУ «МИСиС». Россия, Оренбургская обл., г. Новотроицк Никонова Алена Петровна, e-mail: alena-nikonova@mail.ru

ФГАОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет». Россия, Санкт-Петербург Статья поступила 02.10.2013 г.

Приведен способ агломерации железорудных материалов с увлажнением шихты до 7,5-9% пульпой, содержащей пылевидные отходы переработки бурожелезняковых руд, представляющие собой железистые хлориты (преимущественно амезит, шамозит и пеннин) крупностью 0,074 мм в пределах от 1,5 до 75 мас. % следующего химического состава (мас. %): Бе2О3 41,2; $Ю2 24,0; А1203 13,07; БеО 11,23; Сг203 3,96; Mg0 2,35; СоО 0,86; МО 0,58; СаО 0,53; МпО 0,06.

В лабораторных условиях спекание Михайловских руд и концентратов способом агломерации с пульпой позволило повысить удельную производительность аглочаши на 2,9% и при этом увеличить механическую ударную прочность агломерата на 4,5% и на 17,1% прочность на истирание.

Ключевые слова: агломерат; прочность агломерата на удар; прочность агломерата на истирание; удельная производительность агло-чаши; вертикальная скорость спекания.

Назначение процесса агломерации железорудных материалов - подготовка сырья к доменной плавке. Качественный агломерат в большой степени влияет на повышение эффективности металлургического передела и его экономичность.

Железорудный агломерат, как сырье для доменного производства, должен обладать следующими качественными характеристиками: максимальное содержание железа; стабильность химического состава; высокая механическая прочность при низких и высоких температурах; низкая истираемость; минимальное содержание мелких фракций (0-5 мм); высокая температура начала размягчения; узкий температурный интервал размягчения; высокая восстановимость; основность, обеспечивающая вывод сырого известняка из доменной печи.

Количественной характеристикой агломерационного процесса является удельная производительность агломерационной машины.

Для правильного ведения процесса агломерации, необходимо оптимизировать технологические параметры для конкретного вещественного состава спекаемого материала. Наиболее значимыми технологическими параметрами агломерационного процесса, влияющими на качество агломерата и удельную производительность агломерационной машины, являются: вещественный состав спекаемого материала; крупность спекае-

мого материала; количество и крупность возврата; вещественный состав, количество и крупность различных присадок; характер загрузки шихты и связанной с этим сегрегации материала; количество, крупность и качественный состав подаваемого в шихту топлива; эффективность смешивания шихты; влажность шихты; наличие той или иной «постели»; насыпная масса и высота слоя шихты; величина вакуума, создаваемого эксгаустером; начальная температура шихты.

К недостаткам существующих способов агломерации относятся неудовлетворительное перемешивание шихты, ограниченность введения в шихту пылевидного материала, что приводит к различной степени увлажнения общей массы шихты, создает «каверны», снижает газопроницаемость и вертикальную скорость спекания шихты.

Задачей работы являлось изыскание способа улучшения перемешивания шихты, обеспечивающего возможность использования пылевидных материалов, которые в настоящее время уходят в отходы, но по химическому составу полезны для агломерационного процесса.

По мнению авторов, поставленную задачу можно частично решить, используя увлажнение шихты перед окомкованием, т.е. увлажнять шихту пульпой, содержащей пыль, состоящую из полезных компонентов (железо, известняк, доломит, углерод и пр.). Важно оптимизировать

количество воды, количество твердых веществ, соотношение жидкого и твердого, а также оценивать степень положительного влияния каждого компонента пылевидного материала на процесс агломерации и качество его протекания. Необходимо учитывать максимальную крупность частиц пыли и вязкость пульпы. Определенная крупность пылевидных частиц в той или иной среде (в зависимости от крупности основного спекаемого материала) и предельная вязкость пульпы, которая возникает при определенных соотношениях твердого и жидкого, препятствуют проникновению вводимого в шихту пылевидного материала и равномерному диспергированию его в общей массе шихты.

Присутствие в шихте влаги оказывает сильное влияние на протекание процесса спекания и в значительной мере определяет все показатели агломерации. В наибольшей степени влажность шихты влияет на газопроницаемость, вертикальную скорость спекания и, тем самым, на удельную производительность агломашины, а также на прочность агломерата. На процесс агломерации влажность шихты влияет двояко: с одной стороны, от нее зависит окомкованность и, соответственно, газопроницаемость холодной шихты; с другой стороны, влага является терморегулятором горения и влияет на газопроницаемость шихты в процессе спекания.

По мере увеличения влажности до оптимальной величины качество агломерата улучшается, а затем выход мелочи увеличивается. Так, согласно нашим исследованиям (рис. 1), по статистическим данным показателей работы агломерационного цеха ОАО «Уральская Сталь»1 при повышении влажности шихты в процессе спекания михайловских и лебединских концентратов в интервале 6,75-7,24% вертикальная скорость спекания увеличивается с 18,1 до 20,5 мм/мин, удельная производительность агломашины повышается с 1,122 до 1,2 т/(м2-ч). Однако при этом выход фракции 0-5 мм при влажности до 7,1% находится на уровне 17%; при дальнейшем повышении влажности шихты он возрастает и при влажности 7,24% составляет 17,5%, что адекватно снижению механической прочности агломерата (рис. 2). Следовательно, для получения прочного агломерата при данном вещественном составе оптимальной следует считать влажность шихты 7,1%, а ее увеличение было бы желательно для повышения удельной производительности агломашины, если при этом

СУ

22 -21 20 19 18 17 16 15 -1413 -12 11 10-

V = 84,47» / -1774,4» / + 1242»п - 28978 ♦ . П Я2 = 0,3635

у = 29,998»п3 - 624,46»п2 + 4331,9»п - 9997,3 П Я2 = 0,388П П

У = 14,739»/ - 305,57»/ + 2112»п - 4855,5 Я2 = 0,6262 \ ° _____

6,7

6,8

6,9

7,0 » , %

7,1

7,2

7,3

Рис. 1. Влияние увлажнения шихты пульпой на удельную производительность выход фракций 0-5 мм (у) и вертикальную скорость спекания (и)

15,2 15,4 15,6 15,8 16,0 Выход фракции 0-5 мм, %

16,4

Рис. 2. Зависимость выхода фракции 0-5 мм от прочности агломерата на удар

не снижается качество агломерата.

В лаборатории металлургических технологий Новотроицкого филиала НИТУ «МИСиС» авторами проведены опыты по введению в шихту пылевидных отходов переработки бурожелезня-ковых руд, представляющих собой железистые хлориты (преимущественно амезит, шамозит и пеннин). Основными параметрами оптимизации процесса спекания в экспериментах принята механическая прочность агломерата на удар и истирание, а также удельная производительность аглоустановки (см. рис. 1). Спекание агломерата проводили в агломерационной чаше диам. 105 мм. Смешивание и окомкование осуществлялось в цилиндрическом барабане диам. 600 мм, длиной 1000 мм с регулируемым режимом вращения (рис. 3). В табл. 1 дан состав шихты, использованной для проведения опытов.

Эксперимент состоял из двух серий опытов. Первая серия проводилась с увлажнением шихты водой при комнатной температуре до влажности 7,0-9,0% с интервалом 0,5%. Вторая серия опытов осуществлялась в аналогичных условиях с увлажнением шихты пульпой, содержащей 98,5% Н2О и

1 Технический отчет о работе Агломерационного цеха ОАО «Уральская Сталь» за 2012 г.

О к" 9,15 6,21 1 0,75 1

МпО 0,048 0,059 0,18 1 1

0,11 0,04 0,12 <0,03 0 0

Я, г 0,07 0,05 0,06 0,040 1,

°0 «Г № 64,2 о\ чо 59,7 2,03 1,21

БеО 24,3 6,22 11,4 1 1

>8 СО £ 0,027 0,07 0,047 1 0.14

03 т н 7п 0,02 0,02 0,02 0,04 1

о и >Я В и

РЬ <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 1

0) ег ппп 1 4,47 1 41,8 1

°О еР 0,028 0,054 0,046 0,031 0,08

5Л 0,023 со о 0,053 0,008 1

MgO 0,48 0,31 1,93 0,42 0,12

СО 0,40 1,16 0,83 0,15 3,12

СаО 0,87 1,47 15,9 54,2 0,53

до й 00 16,9 оо" ЧО о 5,89

Бе 63,8 53,1 50,6 1,42 | 1 и £

Расход компонентов от рудной массы, % 70,0 30,0 25,0 17,8 о 1-7

Наименование вида сырья Концентрат Михайловский Аглоруда Михайловская Отсев агломерата Известняк Коксовая мелочь

1,5% бурожелезняковой пыли, являющейся отходом переработки руды Новокиевского месторождения. Минералогический состав бурожелезняковой пыли: гидрогетит, гидрогематит и железистые хлориты (амезит, шамозит и пеннин); химический состав (мас. %): Бе2О3 41,2; БЮ2 24,0; А1203 13,07; БеО 11,23; Сг203 3,96; MgO 2,35; СоО 0,86; МО 0,58; СаО 0,53; МпО 0,06.

Опыты проводили в агломерационной установке (рис. 4) в определенной последовательности: удаление гигроскопической влаги из компонентов шихты нагревом в сушильном шкафу при 100-120 °С; взвешивание всех компонентов шихты и поочередная подача в смесительный барабан; включение вращения барабана; через 3-4 мин перемешивания сухой шихты (до получения смеси одинакового цвета) увлажнение ее с помощью пульверизатора. Затем окомкованную шихту выгружали из барабана и взвешивали; на колосниковую решетку аглочаши насыпали слой (25 мм) «постели» из возврата агломерата крупностью до 5 мм, выравнивали ее поверхность; шихту в спекательную чашу насыпали с избытком, который сбрасывали на противень линейкой; взвешивали остатки шихты и по разности их масс (до и после загрузки) определяли массу шихты, загруженной в чашу. Результат записывали в журнал опытов. После загрузки шихты включали вакуум-насос и производили зажигание коксовой мелочи шихты паяльной лампой. По ходу спекания ежеминутно регистрировали параметры аглопроцесса.

Рис. 3. Лабораторная агломерационная установка

Рис. 4. Схема агломерационной установки: 1 - спекательная чаша; 2 - вакуумный насос; 3 - колосниковая решетка; 4 - сужающее устройство; 5 - дифмано

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»