Брикет металлургичкский, публикации

Брикет металлургический: публикации

Журнал металлург, №6, 2005 г.

ПРОИЗВОДСТВО И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ БРИКЕТОВ В ОАО «ТУЛАЧЕРМЕТ»

© В.И. Котенев, Е.Ю. Барсукова, ООО “Экомашгео”
С.Г. Мурат, А.Н. Санкин, В.И. Искалин, ОАО “Тулачермет”

 

 

Производство чугуна технологически сопровождается образованием значительного количества различных отходов,

Вибропресс RUKIS с готовой продукцией - металлургическими брикетами.

около 80% которых составляют шлаки и остальное – шламы, пыли и прочие отходы. Как правило, выход аглодоменного шлама и колошниковой пыли составляет 20 -50 кг/т продукции.

Разработанная и внедренная в ОАО «Тулачермет» технология использования аглодоменного шлама и колошниковой пыли при производстве агломерата не позволяет утилизировать их в полном объеме. Причина – ограничения, связанные с ухудшением технологических свойств агломерата при расходе шлама и пыли более 150 кг/т агломерата.

Таблица1. Объемы производства брикетов, т.

 

 

Брикеты

 

2003 г.

2004 г.
(янв. - апр.)

 

Всего

Промывочные

Железо-
углеродосодержащие

Всего:

2703

 

24395

27098

 

 

25300

25300

2703

 

49695

52398

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2. Расход брикетов на ДП №1 и №2 в 2003 г. (кг/т чугуна)

 

 

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

ноябрь

декабрь

2003 г.

 

ДП №1

ДП №2

 

2

14

 

-

27

 

10

40

 

10

26

 

16

21

 

15

29

 

32

42

 

28

56

 

9,1

20,6

 

 

 

 

 

 

Накопленные ранее в отстойниках запасы шлама требовали поиска новых решений по вовлечению железосодержащих вторичных ресурсов в состав доменной шихты. Для решения этой задачи специалистами предприятия совместно с ООО «Экомашгео» (г. Тула) была выполнена работа по разработке составов, проведению лабораторных испытаний и выбору оборудования для производства металлургических брикетов.
ОАО «Тулачермет» в 2002 г. Провело опытно-промышленные испытания металлургических брикетов в качестве компонента доменной шихты, а в начале 2003 г. Был организован цех по производству брикетов, приобретен вибропресс с проектной производительностью до 2 000 брикетов в месяц. С ноября 2003 г. брикеты производятся на автоматической вибропрессовой конвейерной линии мощностью до 8 000 т в месяц.
ОАО «Тулачермет» производит и использует в доменной шихте брикеты двух видов: железо-углеродсодержащие трех составов и промывочные двух составов (табл.1,2).

Физическая прочность и химическая стабильность металлургических брикетов производства ОАО «Тулачермет», изготовленных при технологическом сопровождении «Экомашгео».

Требования к указанным параметрам отражены в ТУ 0320-007-55978394-03 «Брикеты металлургические для доменного передела», где отпускная прочность должна составлять не менее 70% от проектной (от 6,0 МПа), а химическая стабильность должна быть сравнима с агломератом, т.е. укладываться по основным компонентам в пределах 90% от заданного.

Физическая прочность такого вида брикетов в холодном состоянии пропорциональна горячей прочности, поэтому большое внимание уделялось определению метода и времени заданной прочности. Свежеотформованные брикеты на поддонах помещались:
- в сушильную камеру (тепловая обработка);
- в пропарочную камеру (тепловлажностная обработка);
- на открытую площадку в цехе на 1 сутки и на улицу(естественные условия).


Таблица 3. Результаты физико-механических испытаний брикетов

Показатели

Требования ТУ

После сушки

После ТВО

Естественное твердение

1 сут.

до 5 сут.

Прочность, МПа:
проектная
отпускная
Влажность,%
Осыпаемость,%

 

Плотность, кг/см2, не менее

 

4,2
8
10

 

1900

 

3,83
7,4
6,2

 

6,0
6,9
5,8
2,3

 

2,3
11,1
9,9

 

2,5-6,05
5,5
5,8

 

2300

 

Таблица 4. Результаты физико-механических испытаний шихты

 

 

Шихта

 

Влажность,%

 

Насыпная масса, кг/м3

 

Фракционный состав, %

+10 мм

+5 мм

-5 мм

- 0,08 мм

Коксовая мелочь

7,2

780

0,5

15

84,5

-

Колошниковая пыль

13,3

885

-

-

100

-

Шлам аглодоменный

19,6

1200

35

13

52

-

Прокатная окалина

3,9

2100

3

11

86

-

Металло-концентрат МК-10

 

2,7

 

2060

 

4

 

23

 

73

 

-

Цемент

-

1100

-

-

-

90

 

Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Наибольшая прочность в короткие сроки набирается в камере тепловлажностной обработки (пропарочной камере). Основная масса брикетов набирала прочность в естественных условиях, так как камера периодически не работала, и все брикеты,

отмеченные по периодам плавки на ДП № 2, имели прочность, соответствующую требованиям технических условий.

Химическая стабильность определяется уровнем дозировки шихтовых материалов. Объемное дозирование, предусмотренное технологией брикетирования в данном цехе, не обеспечивает требуемой стабильности, хотя проба химического анализа брикета формируется из формовочной смеси в течение 8 часов работы цеха. Проверка точности дозирования – длительный процесс, занимающий 2 часа рабочего времени вибропресса.

Основные причины неудовлетворительной стабильности химического состава – это постоянное изменение влажности компонентов шихты, и, как следствие, изменение насыпной массы компонентов; зависание шлама в бункерах, а также кострение крупных фракций. Средние значения физико-механических испытаний шихты и результаты проверки точности дозирования приведены в табл. 4.

 

Использование железо-углеродсодержащих брикетов в доменной шихте ДП № 2 (объем 1033 м3) при выплавке литейного чугуна.

Главная цель проекта - рентабельное использование аглодоменного шлама и колошниковой пыли с компенсацией дефицита подготовленной доменной шихты, а также осуществление экологической доктрины предприятия.

Железо-углеродсодержащие брикеты с указанными выше физико-механическими и химическими свойствами проплавлялись на ДП № 2. Расход брикетов составлял 1 т в подачу. С целью определения эффективности их использования был произведен пофакторный сравнительный анализ работы ДП № 2 двух периодов: 12 -20 июня – базовый период, без брикетов; 24 июня – 13 июля – опытный период, с расходом брикетов 70 кг/т жидкого чугуна. Результаты пофакторного анализа приведены в табл.5.

Расход дутья в опытном периоде увеличился с 1777 до 1965 м3/мин или на 188 м3/мин, вынос колошниковой пыли составил в базовом и опытном периодах соответственно 31,9 и 27,7 кг/т чугуна.

Пофакторный анализ показал, что приведенный расход сухого скипового кокса снизился на 14,4 кг/т чугуна, т.е. коксовая составляющая брикета, равная 70 х 0,2 = 14 кг/т чугуна, полностью заменила скиповый кокс. В процентном выражении каждые 10 кг брикета на 1 т чугуна позволяют снизить расход кокса на 0,32%.

Приведенная производительность увеличилась на 37 т/сутки, что связано с улучшением газопроницаемости столба шахты за счет изменения ее гранулометрического состава. Это позволило увеличить расход дутья и, как следствие, интенсивность плавки. Улучшение состава шахты подтверждается снижением выноса колошниковой пыли на 4,2 кг/т чугуна. В процентном выражении каждые 10 кг брикетов на 1 т чугуна позволяют увеличить производительность на 0,28%.

 

Таблица 5. Сравнительные показатели работы ДП № 2 при работе с брикетами

 

Показатели

Периоды

Изменение параметров

Расход кокса

Изменение производи-
тельности

12-20.06
без
брикетов

24-13.07
с
брикетами

Производство чугуна, т/сут

1327

1478

151

 

 

Объем печи, м3

1033

1033

0

 

 

Расход влажного скип. кокса, кг/т

659

619

-40

 

 

Расход сухого скип. кокса, кг/т

641,8

598,7

-43,1

 

 

Содержание Fe в жрч шихты, %

55,58

56,66

1,1

-6,9

24,36

Расход металлодобавок, кг/т

134

135

1,0

-0,2

0,66

Содержание
в коксе, %

серы
влаги
золы

0,49
2,61
11,4

0,494
3,272
1,37

0,004
0,7
0,00

0,08

-0,25

-0,16

0,52

Простои, % номинального времени

1,04

0,3

-0,7

-2,37

14,73

Тихий ход, % номинального времени

0

0

0,0

0,00

0,00

Содержание кислорода в дутье,%

21,22

21,3

0,1

0,10

2,55

Температура горячего дутья, °С

972

969

-3,0

0,57

-1,19

Расход природного газа, м3/т

0,5

12,9

12,4

-8,68

 

Давление газа под колошником, атм

0,54

0,54

0,0

0,00

0,00

Содержание
в чугуне, %

Si
Mn
S

2,757
0,603
0,003

2,654
0,566
0,027

-0,1
0,0
0,0

-7,93
-0,47
1,93

16,40
0,98
-3,98

Интенсивность плавки по коксу,т/ м3 сут

0,852

0,857

0,032

4,98

25,74

Выполнение графика выпус-ков,%

100

100

0,0

0,00

0,00

Выход шлака, кг/т

303

261

-42,0

-9,43

33,44

Расход брикетов, кг/т

0

70

70,0

 

 

ИТОГО:

 

 

 

-28,6

114,05

Приведенная производитель-ность, т/сут

1327

1308

35

 

 

Приведенный расход кокса,
кг/т чугуна

641,8

627,4

-14,4

 

 

 

Использование железосодержащих брикетов с промывочным эффектом в доменной шихте ДП № 2 (объем 1033 м3) при выплавке литейного чугуна на ОАО «Тулачермет».

Главная цель этого проекта – увеличить время кампании выплавки литейного чугуна на доменной печи, а также использованию промывочной шихты с высоким содержанием железа и стабильным химическим составом.

Брикеты производили из прокатной окалины (90 %) и цемента (10 %), причем доля FeO в них составляет 58% при общем содержании железа 59 %, что значительно выше, чем в известных ранее промывочных материалах. FeO окисляет углерод в металлоприемнике доменной печи, переводя его в газообразную форму, засчет чего разрушаются конгломераты графитно-коксовых образований с последующим выносом их с жидкими продуктами плавки. Химический состав промывочных брикетов приведен в табл.6.

 

Таблица 6. Химический состав промывочных брикетов (90% окалины и 10% цемента), %

 

H2O

C

Fe

CaO

SiO2

S

MgO

CaO/SiO

6,40

1,0

59,00

7,40

5,30

0,11

0,5

1,40

Загромождение горна приводит к потере производства в среднем на 150 т/сут, увеличению расхода кокса на 12 кг/т и простоям печи из-за прогара воздушных фурм.

Промывка осуществлялась следующим образом. За 10 подач до загрузки промы-вочных брикетов давали холостую подачу кокса. Непосредственно промывка состояла из двух подач промывочными брикетами и и одной подачей рудой Михайловской доменной (кварцитом).

На основании отслеживания различных периодов применения промывочных брикетов в 2003 году сделаны следующие выводы:
- при проведении регулярных промывок прекращаются прогары воздушных фурм;
- объем металлоприемника через 3-4 суток промывок восстанавливается, что подтверждается диаграммами разгара горна. Построенными на основании теплосъема печи;
- уменьшаются колебания по нагреву и стабилизируется выход продуктов плавки;
- увеличивается и стабилизируется расход холодного дутья.

Начиная с сентября 2003г., производство промывочных брикетов и их использование включены в основную производственную программу. Следует отметить, что в доменных печах ОАО «Тулачермет» в качестве основной промывочной шихты печи от гарнисажа используется руда Михайловская доменная, или кварцит. Это материал вскрышных пород основных рудных тел Михайловского ГОКа, который очень нестабилен по химическому составу и колебания  SiO2  в них составляет 20 – 35 %; S – 0,5 – 1,6 %; Fe – 25 – 40 %. Применение приводит к нарушению планового режима, выдаче бракованного чугуна по сере, необходимости поддержания завышенной основности шлака, что ведет к потере производства.

ОАО «Тулачермет» проводит опытно- промышленные плавки с промывочными брикетами, состоящими из 80 % окалины, 10 % песка кварцевого,10 % цемента. Химический состав этих брикетов (табл.7) обеспечил комплексную промывку доменной печи, включая шахту, распар, заплечики и металлоприемник.

Таблица 7. Химический состав промывочных брикетов, %

 

H2O

C

Fe

FeO

CaO

SiO2

S

MgO

P2O5

CaO/SiO

6,0

1,2

53,0

52,0

6,1

10,1

0,12

0,11

0,01

0,6

 

Таблица 8. Сравнительные показатели работы ДП № 2 при работе с промывочными брикетами

 

Показатели

Периоды

Изменение параметров

Расход кокса

Изменение производи-
тельности

01-14.08

15-21.08

Расход промывочных брикетов, кг/т

0

31,7

31,7

Производство чугуна, т/сут

1273

1263

-10

Расход сухого скип. кокса, кг/т

645,0

674,0

29,0

Содержание Fe в жрч шихты, %

55,14

56,2

0,1

-0,4

1,30

Расход металлодобавок, кг/т

57

72

15,0

-2,9

9,55

Содержание
в коксе, %

серы
золы
М10
М25

0,48
11,37
8,66
84,5

0,5
11,45
8,7
84,0

0,02
0,1
0,0
-0,5

0,29
0,67
0,3
3,64

-0,57
-1,32
-0,64
-14,96

Простои, % номинального времени

1,18

0,99

-0,2

-0,61

3,63

Тихий ход, % номинального времени

0,31

2,28

2,0

6,35

-25,08

Содержание кислорода в дутье,%

21,2

21,0

-0,1

-0,08

-1,83

Температура горячего дутья, °С

999

997

-2,0

0,39

-0,76

Давление газа под колошником, атм

0,57

0,58

0,0

-0,13

1,27

Содержание
в чугуне, %

Si
Mn
S

2,577
0,425
0,026

2,818
0,579
0,032

0,2
0,2
0,0

18,65
1,99
-3,87

-36,82
-3,92
7,64

Интенсивность по коксу,т/ м3 сут

0,795

0,824

0,029

4,71

23,22

Выполнение графика выпусков,%

100

98,8

-1,2

0,39

-1,53

Расход брикетов FeC , кг/т чугуна

24

17,3

-6,7

1,38

-2,37

Выход шлака, кг/т

294,0

296,0

2,0

0,45

-1,53

ИТОГО:

31,2

-45

Приведенная производитель-ность, т/сут

1273

1308

35

Приведенный расход кокса, кг/т чугуна

645,0

642,8

-2,2

 

В опытном периоде (табл.8) расход дутья увеличился с 1866 до 1913  м3/мин
(на 47 м3/мин), снизилось число сгоревших фурм с 5 до 2, количество обрывов шихты снизилось с 6 до 1. Пофакторный анализ показал, что приведенная производитель-
ность увеличилась на 35 т/сут (на 2,75 %). Таким образом, каждые 10 кг/т чугуна про-мывочных брикетов при выплавке литейного чугуна позволяют увеличить производи-тельность на 0,87 %.

Приведенный расход кокса снизился на 2.2 кг/т чугуна (на 0,34 %). Таким образом, каждые 10 кг/т чугуна промывочных брикета позволяют экономить 0,11% кокса.

Выводы:

Физическая прочность (горячая и холодная), а также химический состав брикетов удовлетворяет требованиям доменной плавки. Использование промывочных брикетов из окалины является эффективным средством стабилизации состояния горна и приводит к увеличению производительности доменных печей.

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