Брикет металлургический: публикации

7-й Международный Конгресс
специалистов доменного производства

"Использование прогрессивных отечественных
и зарубежных инженерных решений с целью
достижения максимальной производственной и
экономической эффективности доменного производства"

9-12 сентября 2002 года

Москва-Череповец

Уважаемые коллеги!

tehn.jpgВашему вниманию предлагается доклад на тему "Технология и экономика производства брикетов из мелкодисперсных отходов металлургических и коксохимических производств для экономически выгодной замены ими традиционной шихты сталеплавильного, доменного и ферросплавного переделов и способ его производства".

Актуальность данной темы возникла на стыке двух противоречий, возникающих в металлургическом производстве и представленных на плакате № 1: shihta.jpg

С одной стороны:
-запасы коксующихся углей неуклонно сокращаются, их цена постоянно растает;
-уменьшается добыча природного железорудного сырья, увеличиваются затраты, на его обогащение;
-практически не осваиваются новые месторождения;
-постоянный рост тарифов на энергоресурсы и железнодорожные перевозки.

С другой стороны:
-накопленные десятилетиями отходы металлургического, машиностроительного, горнодобывающего и химического производств, топливно-энергетического комплекса, продолжают накапливаться.

Сегодня по объему и содержанию полезных компонентов техногенные месторождения можно приравнять к месторождениям природных ископаемых;
-расположение этих отходов вблизи металлургических производств;
-не требуется огромных затрат на их освоение.

Анализ данных противоречий позволил сформулировать научную задачу с решением по двум направлениям:

С одной стороны:
-переработка и утилизация отходов, и использование их в виде относительно дешевого сырья для металлургического производства, что даст значительное снижение затрат на шихту, повысит качество и конкурентоспособность, а главное снизит себестоимость готовой продукции.

С другой стороны:
-Решение экологической проблемы очистки целых регионов, где скопились огромные техногенные месторождения отходов, а так же утилизация текущих накоплений отходов от вышеперечисленных производств.

Например, на сегодняшний день только в одной Тульской области техногенных отходов от металлургических и химических производств, содержащих соединения различных металлов и, в первую очередь, железа скопилось более 17 миллионов тонн, а в целом по России по оценкам специалистов эта цифра колеблется от 450 до 550 миллионов тонн и эти запасы продолжают накапливаться. Объем запасов техногенных месторождений сопоставим с находящимися в эксплуатации природными месторождениями.

Существующие технологии вторичного использования отходов различных производств, и , в первую очередь, металлургических - несовершенны. Например: использование аглодоменного шлама при производстве агломерата имеет технологический предел не выше 150 кг на тонну агломерата.

Пыль установок сухого тушения кокса - ценнейшее топливо с высоким содержанием углерода - в лучшем случае может использоваться, как материал для вспенивания сталеплавильного шлака в электродуговых печах или добавляется к шихте для коксования.

Специалисты ООО "ЭкоМашГео" с 1997 года, накопив большой научно-технический потенциал на стыке металлургии и строительных технологий, разработали принципиально новый способ подготовки шихтового материала для металлургических переделов.
В результате многолетней работы создан металлургический брикет с использованием нетрадиционного вяжущего и углеродистого наполнителя для всех видов металлургических переделов, т.е. принципиально новая композиционная шихта, применение которой в металлургии способно вернуть отходы промышленности в металлургический передел в виде сырья с достаточно высокой рентабельностью.
Производство таких брикетов позволит существенно улучшить технико-экономические показатели переделов Ваших предприятий, улучшить при этом экологическую обстановку.

Комплексная схема утилизации отходов промышленных производств представлена на плакате № 2.util.jpg
Из которого мы видим, что к отходам машиностроения, которые можно вернуть в металлургию в виде сырья можно отнести:
-прокатную и кузнечную окалину;
-чугунную и стальную стружку;
-металлоотсев;
-пыль установок аспирации.
К отходам металлургической промышленности можно отнести:
-колошниковую пыль;
-пыль установок аспирации;
-шлаки и шламы;
-прокатную окалину;
-коксовую мелочь и пыль.
К отходам угледобывающей промышленности можно отнести:
-угольную мелочь и пыль;
-шламы;
-хвосты обогащения.
К отходам коксохимической промышленности можно отнести:
-коксовую мелочь и пыль;
-смолы.
К отходам топливно-энергетического комплекса можно отнести:
-золы ТЭЦ;
-угольную пыль.
К отходам лесной промышленности можно отнести:
-мелочь древесного угля;
-лигносульфанаты;
-отходы древесины.

Все это можно утилизировать методом холодного окускования.

Окускование является одной из актуальных задач в подготовке железосодержащих материалов к металлургическому переделу.

На сегодняшний день известны три способа окускования мелких руд, концентратов и отходов: агломерация, грануляция (окомкование) и брикетирование.

Агломерация - процесс получения кусков (агломерата) методом спекания мелкой руды и концентрата с топливом при высокой температуре горения. Благодаря высокой температуре в процессе агломерации возгоняется часть вредных примесей (например, сера).

Грануляция - (окомкование-окатывание) - процесс получения окатышей, основанный на свойстве увлажненных тонко измельченных частиц руды или концентрата образовывать окатыш большей или меньшей крупности и прочности, которым скатыванием в специальных аппаратах придается необходимый размер и форма, последующим обжигом - повышенная прочность.

Брикетирование - процесс получения кусков (брикетов) с добавкой и без добавки связующих веществ с последующим прессованием смеси в брикеты нужного размера и формы.
В России в настоящий момент производится около 52 миллионов тонн агломерата, 30 миллионов тонн окатышей. В то же время не существует ни одного производителя металлургических брикетов методом холодного вибропрессования и не производится ни одной тонны металлургических брикетов в промышленных объемах.

Хотя брикетирование в черной металлургии - это наиболее ранний способ окускования, который широко применяется для этой цели во второй половине 19 столетия.

В начале 20 столетия брикетирование было вытеснено агломерацией по нескольким причинам:
основной, из которых стала неэкономичность, так как на маломощных прессах была низкая производительностью.
В то время как в агломерации были созданы машины с производительностью более 2000 тонн агломерата в сутки.

На сегодняшний день научно-технический прогресс достиг такого уровня, когда можно сбрекитировать более 5000 тонн сырья в сутки и, причем экологически чистым методом.
Технологическая схема производства металлургического брикета представлена на плакате № 3.shema.jpg
На котором выделены основные технологические блоки.
Это:
-прием и хранение сыпучих материалов;
-подача шихтовых материалов;
-приготовление шихты в смесителе;
-формование;
-транспортирование на пост набора прочности;
-упаковка и транспортирование брикетов к металлургическому производству.

Причем к несомненным преимуществам брикета можно отнести следуещее:
- брикеты имеют правильную одинаковую форму и вес, в данном объеме содержат больше металла, они обладают более высокой прочностью и лучшей транспортабельностью;
-обладают более высоким удельным весом;
- экологическая безопасность брикетов (безотходность, отсутствие высоких температур при изготовлении);
- возможность применения в брикете в любом соотношении углеродосодержащего наполнителя для активизации процессов в металлургической печи (карбюризатор, восстановитель, энергоноситель);
-возможность использования всех видов тонкодисперсных железофлюсолигироуглеродо содержащих отходов металлургического передела.

Например:
Капитальные вложения на приобретение аглофабрики и цеха по брикетированию сырья с объемом производства до 5000 тонн в сутки будут отличаться на порядок не в пользу аглофабрики.
Хотя брикетирование не может полностью заменить агломерацию, производство окатышей и горячебрикетированного железа, т.к. при применении термических процессов подготовки руд плавки имеется ряд технологических преимуществ, которые не решает брикетирование, тем не менее:
-энергоёмкость производства брикетов составляет около 100 квт. в агломерации этот показатель чуть ли не на порядок больше;
-в агломерации необходимо потребление газа, в брикетировании этот показатель отсутствует - полностью;
-в агломерации присутствует загрезнение окружающей среды, в следствии наличия вредных выбросов в атмосферу, в брикетировании этот показатель отсутствует - полностью;
- количество оборотного продукта на агломерационной фабрике составляет около 20-25%, а иногда и выше от общего потока шихты, в то время как в брикетном цехе - не более 2%;
-весь кислород руды в брикете остается активным, в агломерате же он находится в связанном состоянии (в виде силикатов), первое особенно важно для доменного производства;
-линия по производству брикетов полностью автоматизирована и переналадка оборудования на любой состав брикетов производится с пульта оператора, а весь процесс производства могут обслуживать 10 человек, в агломерации этот показатель на порядок выше;
-и последнее, затраты на капитальный ремонт оборудования в брекитировании составляют 10 % стоимости капитальных вложений на производство 1 раз в пять лет, агломерации этот показатель намного выше.

Область применения брикетов представлена на плакате № 2.
Это:
-доменное производство;
-сталеплавильное производство, делящееся на конверторное, мартеновское и электросталеплавильное производство;
-ферросплавное производство;
-литейное производство, делящееся на вагранку и электродуговую печь.
Виды брикетов и их металлургическая ценность представлена на плакате № 4.vidy.jpg
Доменное производство:
БЖУ-Д - брикет, как заменитель железосодержащего сырья (агломерата, окатышей, металлодобавок), доменного кокса и флюса;
БЖУ-ДП - брикет для промывки металлоприёмника доменных печей (FеО 40-60%);
БЖУ ДС - брикет с марганцем и кремнием для выплавки специальных марок чугуна;
БЖУ-ДГ - брикет для наращивания гарнисажа металлоприёмника доменных печей.
Сталеплавильное производство:
БЖУ-С - брикет, как заменитель чугуна, углеродистого скрапа, углеродосодержащих добавок и флюсов;
БЖУ-СЛ - брикет с раскисляющими легирующими добавками (Мп, Si, Аl и т.п.);
БЖУ-СК - брикет для шлакообразования и регулирования температуры металлической ванны;
БЖУ-СД - брикет композиционный с легирующими добавками и древесным углем в качестве восстановителя.
Ферросплавное производство:
БЖУ-Ф - брикет композиционный для производства ферросплавов (с FеSi, FеСг, FеS, Сг, SiМn, FеМn, S, Аl и углеродом в виде коксовой и графитовой пыли и мелочи, порошкового древесного угля).
Литейное производство на машиностроительных заводах:
БЖУ-ЛС - брикет специальный с легирующими и раскисляющими добавками;
БЖУ-ЛЧ - брикет композиционный железо-углеродосодержащий, как заменитель чушкового чугуна и чугунного скрапа при получения жидкого чугуна для отливок;
БЖУ-ЛД - брикет композиционный с древесным углем в качестве восстановителя.
Тем самым Тула в очередной раз подтвердила, что не зря является Родиной Российской черной металлургии.
В 2002 году исполняется 370 лет со дня основания первого доменного завода, который был построен на реке Тулица Виниусом и Макеной.

Мы считаем, что предложенный нами металлургический брикет является естественным развитием предложенной ранее Тульской разработки шихтового материала под названием - синтиком.

Предложенный нами материал для металлургических переделов имеет ряд преимуществ перед синтикомом:
- брикет на много дешевле;
- брикет является шихтой не только для сталеплавильного, но и для доменного и ферросплавного производств;
- содержание так необходимого металлургам углерода в брикете значительно выше, чем в синтикоме;
- технология холодного брикетирования позволяет обеспечить стабильность массы и однородность химического состава в каждом брикете.
Проведенные минерографические исследования представлены на плакате № 5.issl.jpg
На рис. 1 представлена исходная структура брикета:
68% - окалина;
20% - коксовая пыль;
12% - связующее;
Fе общ - 48%, С - 16%$
прочность на сжатие -130 кг/см3;
открытая пористость - 16%;
плотность - 2,1 кг/см3
Светлые осколочные пластинки окалины с темными округлыми кусочками коксовой мелочи и серыми полосками и вкраплениями связующего цементного камня между ними.
На рис. 2 представлен срез нагретого брикета до t - 850 … 900° С начало размягчения.
Образование металлического железа в виде вкраплений светлого цвета в зернах вюстита внутри частиц окалины, форма частиц окалины сохраняется.
На рис. 3 представлен срез нагретого брикета до t - 900 … 1100° С.
Соединение вкраплений металлического железа в пористую губку светло-серого цвета.
На рис. 4 представлен срез нагретого брикета до t - 1100 … 1200° С.
Укрупнение участков восстановленного железа и насыщение его углеродом в виде заэвтектоидной стали со светлой цементной сеткой по границам зерен.
На рис. 5 представлен срез нагретого брикета до t - 1400° С окончание размягчения.
Науглераживание частиц металла до состояния чугуна.
На рис. 6 представлена конечная структура брикета:
Шлиф из частично разрушенного спека светло-коричневого цвета с блестящими образованиями различной формы восстановленного металлического железа
Температура обжига - 1400°С;
Степень металлизации - 95%;
Fе общ - 61%, Fе мет - 58%, СаО/Si2 = 1,7.
Из вышеизложенного следуют выводы:
1. Углерод углесодержащей составляющей брикета полностью восстанавливает окислы железа до металлического железа с последующим его науглераживанием.
2. Конечным продуктом обжига железоуглеродосодержащего брикета при температуре окончания размягчения является чугун.
3. Открытая пористость, плотность и прочность на сжатие углеродосодержащего брикета является регулятором подбора состава брикета под металлургический передел.
Нами разработаны и просчитаны экономически выгодные цены на металлургические брикеты, хотя для каждого производства в зависимости от условий производства, объемов выпускаемой продукции, объемов использования в переделах эти цены будут колебаться.
Например, для доменной печи объемом от 1000 куб. м до 2000 куб.м расчеты приведены в таблице №1 и №2 по традиционной методике.
Применение железоуглеродосодержащих брикетов при производстве литейного чугуна.

Таблица №1.
Формирование цены брикета.

Состав брикета	   Содержание  Цена 1т, Стоимость,
		  % в брикете	руб	 руб
Окалина прокатная 	30	300	90,0
Шлам аглодоменный 	15	25	3,7
Мелкая металлодобавка	25	915	228,7
Коксовая пыль		20	800	160,0
Связующее		10	900	90,0
Итого			100		572,4
Расходы 
по переделу(при 
опытном производстве),
 руб					300,0
Цена брикета				872,4


Химический состав брикета
Feоб =52,14%;С=19,37%;СаО=8,17%;SiO2 =12.56%;MgO=0,38


Сравнительный расчет себестоимости литейного чугуна 

с традиционной шихтой (базовый) и с применением брикетов (опытный). Таблица №2 NN пп Наименование База, Стоимость, Опытный, Стоимость, Цена, показателей кг/т руб. кг/т руб руб/т 1 Кокс 630 945 572 858 1500,00 2 Агломерат 700 339,5 785 380,7 485,00 3 Окатыши доменные 585 288,5 580 253,6 488,98 4 Металлодобавка мелкая 271 247,9 -- -- 914,89 5 Железоуглеродо- содержащий брикет -- -- 271 236,4 872,40 6 Доменная руда 72 11,5 72 11,5 159,86 7 Марганцевая руда23 76,4 23 76,4 3322,00 Себестоимость чугуна, руб 1908,8 1816,6 -92,2 руб Заданные параметры в расчете Si,% 2,0 2,0 CaO/SiO2 0,99 0,99 RO/ SiO2 1,12 1,12 ЖРЧ, кг(без м/д)1380 1460 Feмет,расч % 54,87 55,03

Ожидается:
    - снижение себестоимости чугуна на 92,2 руб/т;
    - снижение расхода кокса на 58 кг/т;
    - увеличение производительности на 4,6%;
за счёт:
    - замены части металлургического кокса коксовой мелочью железоуглеродосодержащего брикета;
    - вовлечение в доменную шихту окускованных мелкофракционных дешёвых железосодержащих материалов и возвращение чугунной стружки в окускованном виде.

И, наконец, подводя итог своего выступления, хочу сообщить Вам в целях рекламы следующие сведения, представлены на плакате № 6. ecomashgeo.jpg

Сотрудничество с "ЭкоМашГео":
предприятием, которым накоплен бесценный теоретический и практический опыт;
предприятием, у которого широкая география внедрения положительного передового опыта;
предприятием - патентообладателем в области утилизации отходов и получения из них высокорентабельного металлургического сырья, позволит Вам:
отработать технологию производства брикетов для конкретного предприятия;
отработать опытно-промышленную партию металлургического сырья из предоставленных отходов и провести технологическое сопровождение балансовых плавок с целью получения максимального экономического эффекта для конкретного предприятия;
оказать помощь в приобретении, установке и отладке оборудования, произвести пуско-наладочные работы;
обеспечить гарантийное и сервисное сопровождение процессов производства металлургических брикетов;
обеспечить дальнейшее расширение сферы услуг в области развития технологии брикетирования в металлургическом производстве.
sotr.jpg
Список используемой литературы:
1.    Б.М.Равич. Брикетирование в цветной и черной металлургии. М. "Металлургия", 1975 г.
2.    Л.А.Лурье. Брикетирование к металлургии. М. "Металлургия" 1963 г.
3.    В.П.Булгаков, Г.В.Булгаков. Исследование минералогического состава окалиноуглеродистых брикетов в процессе восстановления. М. "Черная металлургия", 1998 г. №7
4.    Реферат И.М.Мищенко. Утилизация окускованной углеродосодержащей металлургической пыли "Производство чугуна", 1998 г.
5.    О.В.Юзов, В.А.Исаев. Анализ расхода основных ресурсов в черной металлургии России. "Сталь" №10, 1999 г.
6.    В.С.Лисин. Тенденции реструктуризации черной металлургии. "Сталь" №10, 1999 г.

Контактная информация:
тел./факс: +7 (4872) 45-81-16,(4872) 40-42-98, моб. +7 (910) 941-78-05 Котенёв Василий Ильич
E-mail: mashgeo@tula.net, briket@briket.ru

Создание: MAXiMaster  

©2002-2009 ЭкоМашГео