©2002—2010 ООО "ЭкоМашГео"® 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

Вернуться к списку публикаций

Железо-флюсо-углеродосодержащие брикеты - Новая композиционная шихта для металлургических переделов

Василий Котенев, Елена Барсукова, Владимир Зарытовский — ООО "ЭкоМашГео", г. Тула
Иван Курунов — "МГИСиС" (Технологический университет) г.Москва
Владимир Власов, Сергей Мурат — ОАО "Тулачермет", г.Тула
Виктор Маточкин, Владимир Эндерс — РУП "Белорусский металургический завод", г.Жлобин
Эгил Кушпис, Владимир Яковенко — ОАО "Лиепаяс Металургс", г.Лиепая
Опубликовано:
11 декабря 2003
←Вернуться к стандартному виду Печатная версия

Железо-флюсо-углеродосодержащие брикеты - Новая композиционная шихта для металлургических переделов

Введение

В связи с постепенным истощением разрабатываемых месторождений железорудного сырья, уменьшением сбора металлолома, увеличение стоимости чушкового чугуна и железнодорожных тарифов на его доставку – металлургическая промышленность поставлена перед необходимостью изыскания новых видов компонентов металлургической шихты.

В конце 2000- начале 2001 года на рынке металлошихты образовалась ситуация, повлекшая за собой значительный рост цен на ферроскрап, что побудило коммерческие и технические службы предприятий, использующих при выплавке стали в основном металлический лом и чугун, заняться поисками альтернативных материалов.

Современные технологии производства стали, ферросплавов и литья основываются на окислительно-восстановительных процессах при плавке железосодержащего сырья, флюсов и легирующих добавок с применением в качестве основного энергоносителя и восстановителя металлургического каменноугольного кокса, природного газа и электроэнергии в соответствующих тепловых агрегатах (печах).

В большинстве случаев богатое железосодержащее сырье представляет собой тонкодисперсные концентраты, и ведение металлургических процессов в печах требует их окускования для обеспечения достаточной газопроницаемости. Традиционной шихтой для таких переделов являются агломерат, окатыши, железо прямого восстановления, чушковый чугун, металлолом, ферромарганец, ферросилиций, и т.д., а также минеральное сырье в качестве флюсующих добавок.

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.

Грануляция (окомкование-окатывание) – процесс получения окатышей, основанный на свойстве увлажненных тонко измельченных частиц руды или концентрата образовывать окатыши 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. Целью структурообразования мелких материалов является не только получение определенного размера кусков, но и создание в искусственных структурах комплекса заданных физико-химических свойств. В связи с этим существует закономерная причинно-следственная связь технологических параметров процессов структурообразования с качественными характеристиками подготовленных материалов.

Отличительной особенностью этого процесса является возможность изготовления брикетов из шихтовых смесей, эффективных для основных типов агрегатов металлургического передела.

1. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ БРИКЕТОВ

Наиболее экономически выгодным и экологически безопасным является холодное брикетирование. Недостатки ранее принятой технологии изготовления брикетов на штемпельных, револьверных и вальцевых прессах (низкая производительность, сложность оборудования, ограниченность в размерах и т.д.) полностью устраняются на вибропрессовальных линиях по производству строительных изделий.
В настоящее время данная технология изготовления металлургических брикетов отработана на различных линиях отечественного и импортного производства.
Предложен способ изготовления брикетов, включающий подготовку шихты, содержащий окисленный железо-углеродосодержащий материал, связующее или пластификатор, ее смешивание с увлажнением водным раствором и уплотнение смеси давлением при формовании брикета вибропрессованием. При этом уплотнение смеси производят с удельным давлением, равным 0,02-0,1 МПа с одновременным воздействием на смесь вибрации с частотой 30-70 Гц и амплитудой колебаний 0,2-0,6 мм.

Опытным путем установлено, что оптимальными являются следующие режимы перемешивания шихты для производства металлургических брикетов:

  • перемешивание сухих материалов с цементом без добавления водного раствора добавки – 40 – 60 с;
  • перемешивание шихты, затворенной водным раствором пластификатора – 90-120 с. Данные режимы перемешивания позволяют получить гомогенную смесь, в которой вяжущее вещество однородно распределено между частицами материалов, что обеспечивает в готовом брикете максимальную прочность.

Важным моментом отработанной технологии являются требования по влажности формовочной смеси, поскольку технология формования не допускает излишков воды (смесь «плывет»), а также не допускает недостатка воды (смесь неэффективно уплотняется в процессе формования). Именно для регулировки удобоукладываемости смеси и производится введение пластифицирующей химической добавки, которая регламентирует объем вовлеченного в смесь воздуха и образования пористости.

Формование брикета производится способом вибропрессования,т.е. одновременным воздействием на формовочную смесь вибрации и прессования.

Вибрация – это эффективное средство механизированного распределения, укладки и уплотнения на основе применения вяжущего. Основное достоинство этого метода формирования состоит в том, что в процессе вибрирования резко понижается вязкость формовочной смеси. Под действием вибрации резко уменьшается трение и сцепление между частицами в смеси, вследствие чего облегчается перемешивание частиц и уплотнение смеси. Формовочная смесь в целом превращается из жесткой и малоподвижной в весьма подвижную текучую массу, которая быстро заполняет форму. Подчиняясь законам гидростатики, разжиженная смесь при вибрировании оказывает гидростатическое давление на стенки формы, при этом она тщательно заполняет формы даже со сложными очертаниями. В результате значительного увеличения сил внутреннего сцепления и трения формовочная смесь, находясь под воздействием действия сил тяжести, уплотняется. Крупные частицы, взаимно скользя, укладываются весьма компактно, пустоты между ними заполняются вяжущим.

Пластифицирующие добавки, обволакивая вяжущее, придают ему дополнительную текучесть. Под воздействием вибрации формовочная смесь теряет свою подвижность, и, будучи уплотненной, приобретает еще большую структурную прочность, чем до вибрирования.

Воздействие на смесь вибрации в совокупности с прессованием позволяет получить брикет максимальной прочности и плотности.

Формование брикета производится в многоместных пресс-формах на деревянных или металлических технологических поддонах. В зависимости от требований заказчика может быть изготовлен брикет любой конфигурации размером 20 х 20 х 20 мм до 500 х 1500 х 1500 мм. За один цикл (не более 30 с) может изготавливаться от 0,05 до 1,125 кубических метров металлургических брикетов.

В зависимости от области применения металлургического брикета возможно получение любого, отвечающего требованиям каждого конкретного металлургического передела и его шихты, состава брикета, с добавлением различных легирующих и флюсующих добавок, с заданными механическими свойствами.

При разработке технологии производства брикета приоритетными являлись следующие задачи:

  • - получение брикета с заданными свойствами по требованиям конкретного заказчика (предложенная нами технология позволяет получить брикет с заданными геометрическими размерами, конфигурацией и физическими свойствами);
  • - компонентный состав брикета, который и определяет его металлургическую ценность, разрабатывается с участием специалистов-металлургов предприятия потребителя брикета;
  • - эффективность производства и применения брикета, которая достигается за счет размещения брикетной в непосредственной близости от источников образования отходов и плавильных агрегатов, расположенных, как правило, на одной площадке;
  • - высокая производительность, низкая стоимость вибропрессового оборудования, минимальное количество обслуживающего персонала.

Таблица1. Технические показатели различных по мощности технологических линий.

  Тип технологической линии
I II III
1 Производительность тыс.т/мес. 5 20 50
2 Требуемый производственный персонал
(4-х сменный 4-х бригадный непрерывный график работы)
чел. 43 39 39
3 Стоимость оборудования,
включая СМР и НДС 20 %
тыс. EUR 250 2000 5000
4 Расход электроэнергии тыс.кВт/ч
в мес.
36 210 340
5 Расход пара ГКал/мес 240 950 2400
6 Расход воды (технич.) м3/мес 500 2000 5000
7 Расход цемента т/мес 500 2000 5000

Таблица 2. Расчет расходов на оплату труда персонала, обеспечивающего работу различных по мощности технологических линий.

  Тип технологической линии
I II III
чел. оклад, руб расходы на з.п.,
руб
чел. оклад, руб расходы на з.п., руб чел. оклад, руб расходы на з.п., руб
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Основной производственный персонал
1 операторы ПУ 4 6500 26000 4 6500 26000 4 6500 26000
2 оператор БСУ 8 6000 48000 8 6000 48000 8 6000 48000
3 водитель автопогрузчика 8 6000 48000 8 6000 48000 8 6000 48000
4 упаковщики 8 5500 44000 4 5500 22000 4 5500 22000
5 машинист
крана
4 5500 22000 4 5500 22000 4 5500 22000
6 мастер смены 4 8000 32000 4 8000 32000 4 8000 32000
Итого по основному
производственному
персоналу:
-численность
119 зарплата
- начисления на з.п.
37,7%
  36
220000
82940
  32
198000
74646
  32
198000
74646
Вспомогательный производственный персонал
1 сантехник 4 6000 24000 4 6000 24000 4 6000 24000
2 слесарь 4 6000 24000 4 6000 24000 4 6000 24000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
3 электрик 4 6000 24000 4 6000 24000 4 6000 24000
4 уборщик 4 5000 20000 4 5000 20000 4 5000 20000
Итого по вспомога-
тельному производственному персоналу:
- численность
119 зарплата
- начисления на з.п.
37,7%
  16
92 000
34 684
  16
92 000
34 684
  16
92 000
34 684
Административно-управленческий персонал
1 начальник цеха 1 10000 10000 1 10000 10000 1 10000 10000
2 зам.начальника цеха 1 9500 9500 1 9500 9500 1 9500 9500
3 бухгалтер-учетчик 1 7000 7000 1 7000 7000 1 7000 7000
Итого по админист-
ративно-управлен-
ческому персоналу:
- численность
119 зарплата
- начисления на з.п.
37,7%
 3
26 500
9 991
  3
26 500
9 991
  3
26 500
9 991
Итого по всему персоналу:
численность
119 зарплата
- начисления на з.п.
37,7%
 55
338 500
127 615
 55
338 500
127 615
 55
338 500
127 615

Таблица 3. Компонентный и химический состав проплавленных в электропечах РУП «БМЗ» брикетов


Наименование партии
Компонентный состав, % по массе Химический анализ, % по массе
1 2 3 4
4Вариант №1
БЖУ 50/16.19
Вес нетто 65 тонн
Вагон № 67006225
Прокатная окалина-69,0
Углеродосодержащий материал-21,8
Связующее-9,2
Fe общ – 50,15
CuO – 4,90
MgO - 0,70
K2O+Na2O – 0,07
Al2O3 - 0,10
P2O5 - 0,01
C – 16,10
SiO­2 – 2,90
S – 0,25
MnO – 0,30
Cr2O3 – 0,06
TiO2 - 0,09
Вариант №2
БЖУ 51/16.19
Вес нетто 65 тонн
Вагон № 67006225
Прокатная окалина-69,0
Углеродосодержащий материал-21,8
Связующее-9,2
Fe общ – 50,10
CuO – 4,95
MgO – 0,68
K2O+Na2O – 0,07
Al2O3 – 1,08
P2O5 – 0,01
C – 16,00
SiO2 – 2,98
S – 0,24
MnO – 0,29
Cr2O3 – 0,06
TiO2 – 0,09
Вариант №3
БЖУ 51/15.19
Вес нетто 65 тонн
Вагон № 64331229
Прокатная окалина-70,7
Углеродосодержащий материал-20,1
Связующее-9,2
Fe общ – 51,95
CuO – 4,85
MgO – 0,84
K2O+Na2O – 0,08
Al2O3 – 1,11
P2O5- 0,01
C - 15,12
SiO2 – 2,89
S – 0,21
MnO – 0,28
Cr2O3 – 0,06
TiO2 – 0,09
1 2 3 4
Вариант №4
БЖУ 54/17.19
Вес нетто 65 тонн
Вагон № 62740023
Прокатная окалина-46,0
Углеродосодержащий материал-21,8
Связующее-9,2
Металлодобавка-23,0
Fe общ – 54,25
CuO – 4,89
MgO – 0,88
K2O+Na2O – 0,07
Al2O3 – 1,08
P2O5 - 0,02
C – 17,2
SiO2 – 3,40
S – 0,30
MnO – 0,35
Cr2O3 – 0,06
TiO2 – 0,09
Вариант №5
БЖУ 51/19.19
Вес нетто 65 тонн
Вагон № 63903256
Прокатная окалина-69,0
Углеродосодержащий материал-28,8
Связующее-9,2
Fe общ – 51,16
CuO – 5,0
MgO - 0,85
K2O+Na2O – 0,07
Al2O3 – 0,60
P2O5 – 0,009
C – 19,8
SiO2 – 2,10
S – 0,20
MnO – 0,32
Cr2O3 – 0,06
TiO2 – 0,09

Таблица 4. Характеристика плавок на РУП «БМЗ» с использованием брикетов и без них


С использованием брикетов
Без использования брикетов
Среднее содержание по массе, % Среднее содержание по массе, %  
С Р S C P S
Ст3сп 20 4800 0,23 0,007 0,047 Ст3сп 24 0,14 0,003 0,041
Ст1сп 16 4700 0,17 0,006 0,048 Ст1сп 18 0,12 0,004 0,039
25Г2С 13 5000 0,18 0,007 0,042 460В 18 0,13 0,003 0,043
SАЕ1008 2 4500 0,12 0,008 0,043          
АТ500С 4 4700 0,24 0,007 0,048          
Ст3сп 3 4200 0,13 0,006 0,043          
20Г2 1 4800 0,15 0,005 0,047          
Всего: 59   Всего: 60            

Таблица 5. Средние значения режимов выплавки стали опытных и сраынительных плавок (на РУП «БМЗ»)


Средние значения
  удельный
расход
э/энергии
кВт/Дж
удельный
расход
э/энергии
кВт/тг
удельный
расход
СаО
кВт/тг
удельный
расход
О2,
М3/тг
удельный
расход
э/энергии
кВт/Дж
выход
годного,
%
удельный
расход
металлошихты,
кг/тг
Опытные
(59 пл.)
514,38 523,12 61,24 4,42 15,64 87,93 1142,9
Сравнительные
(60 пл.)
509,83 522,49 51,65 5,41 12,89 88,09 1140,6

Технология изготовления металлургических брикетов включает в себя следующие переделы:

  • Доставка сырьевых компонентов(производится железнодорож-ным или автомобильным транспортом).

2 Хранение вяжущего (цемента) осуществляется в закрытых гер-метичных металлических или бетонных силосах, оборудованных аэрацией для предотвращения слеживания цемента. Закачивание цементных силосов, как правило, производится при помощи пневмотранспорта (пневмопровода).

Хранение металлосодержащих компонентов осуществляется на открытых или закрытых площадках, оборудованных водоотводом.

Компоненты должны быть защищены от переувлажнения (свыше 10% по массе).

Наиболее оптимальным является хранение компонентов в сектор-ном складе, на котором исключается перемешивание различных компонен-тов. Хранение углеродосодержащих компонентов аналогично хранению металлосодержащих компонентов.
Тонкодисперсные компоненты для приготовления шихтовой смеси (например, пыль газоочистки) с содержанием частиц менее 0,14 мм в количестве 70 % и более хранятся в закрытых емкостях аналогично хранению цемента и транспортируются пневмотранспортом с целью исключения загрязнения окружающей среды.

3 Дозирование цемента производится весовым способом электрон-ным весовым дозатором, который устанавливается над смесителем или непосредственно на чаше смесителя. При выборе весового дозатора цемента должна обеспечиваться точность дозирования +1%.

Дозирование сыпучих сырьевых компонентов осуществляется из промежуточных бункеров-накопителей. Сыпучие компоненты в бункера-накопители могут транспортироваться при помощи элеватора-подъемника, системы ленточных транспортеров.

Дозирование сыпучих материалов может осуществляться двумя способами:

  • Каждый бункер-накопитель оснащается ленточным питателем-дозатором, при помощи которого производится объемно-весовое дозирование; в этом случае возможно одновременное дозирование компонентов из всех бункеров;
  • Под системой бункеров находится ленточный транспортер-дозатор; в этом случае возможно только последовательное дозирование компонентов из каждого бункера.

И в первом и во втором случаях дозирование производится на ленточный транспортер, который во втором случае является и дозатором. Ленточный транспортер перемещает отдозированные сыпучие компоненты в скиповый подъемник, который, в свою очередь, транспортирует компоненты в смеситель. Дозирование тонкодисперсных компонентов производится по аналогии с дозированием цемента. В этом случае над смесителем устанавливается еще один весовой дозатор.

Дозирование воды производится при помощи объемных (поплавковых) или весовых дозаторов; кроме того существует большое количество расходомеров воды. На автоматических высокопроизводительных конвейерных линиях устанавливается система автоматического дозирования воды, состоящая из системы грубого дозирования, системы тонкого дозирования (долива), и автоматический влагомер, регулирующий количество подаваемой воды. Вместо воды может в состав шихты по такой же системе подаваться водный раствор химической добавки, если это требуется по технологии.

4 Приготовление шихтовой смеси включает в себя две основных операции: перемешивание сухих компонентов с вяжущим и перемешивание с добавлением воды или водного раствора химической добавки.

Приготовление сухих компонентов производится, как правило, в течение 40 – 60с. Данная операция предназначена для лучшего распределения вяжущего (цемента) между частицами других компонентов с целью получения максимальной прочности брикета при минимальном расходе вяжущего.

Затворение шихтовой смеси водой или водным раствором химической добавки производится в течение 90-120 с. В зависимости от типа применяемого смесителя и его объема.

Для приготовления шихтовой смеси рекомендуется использовать смесители планетарного типа, которые позволяют интенсифицировать процесс перемешивания. Объем устанавливаемого смесителя зависит от производительности применяемого вибропресса.

Влажность приготовленной шихтовой смеси может варьировать от 8 до 11% по массе. Приготовленная в смесителе шихтовая смесь представляет собой сыпучую массу, которая комкуется при сжатии в руке.

5 Транспортирование приготовленной шихтовой смеси к расходному бункеру вибропресса может осуществляться при помощи ленточного транспортера, кюбеля (перемещаемого расходного бункера). Кроме того, смеситель может быть расположен непосредственно над расходным бункером вибропресса. В этом случае шихтовая смесь самотеком по течке под действием сил гравитации пересыпается в расходный бункер вибропресса. Следует отметить, что высота свободного падения шихтовой смеси не должна превышать 2м, поскольку в противном случае происходит самопроизвольное уплотнение шихтовой смеси в расходном бункере, что в дальнейшем будет осложнять процесс дозирования смеси.

6 Формование брикетов осуществляется на вибропрессе, оснащенном пресс-формой, задающей конфигурацию (геометрические параметры) брикета. Пресс-форма является сменной конструкцией (замена производится в течение 10-40 мин. в зависимости от типа вибропресса), поэтому возможно изготовление брикетов различной конфигурации.

Процесс виброформования состоит из двух основных операций: вибродозирования и вибропрессования.

Вибродозирование – это процесс укладки из расходного бункера-накопителя шихтовой смеси в матрицу пресс-формы при работающих вибраторах вибростола. Цель вибродозирования – укладка в каждую ячейку матрицы такого количества шихтовой смеси, чтобы обеспечить требуемые параметры готового брикета по плотности и пористости.

Вибропрессование – это процесс уплотнения шихтовой смеси в ячейках матрицы путем одновременного воздействия вибрации и давления.

Продолжительность процесса виброформования (цикл) – 15-30с, зависит от типа применяемого вибропресса и от свойств формовочной смеси. Следует отметить, что цикл работы вибропресса является определяющим для расчета производительности всех остальных переделов (дозирование, приготовление шихтовой смеси, пакетирование и транспортирование готовой продукции).

7 Транспортирование отформованных брикетов к посту набора прочности может осуществляться автопогрузчиком, самоходной многоярусной тележкой, электротельфером и пр. Набор прочности может производиться путем естественной выдержки при температуре не ниже +20°С. Процесс набора брикетами прочности можно ускорить, подвергая брикеты тепловлажностной обработке при температуре +60°С и влажности 98 % в течение 16 часов. В этом случае по окончании процесса тепловлажностной обработки брикеты имеют отпускную прочность (70% проектной прочности).

Тепловлажностная обработка имеет 4 стадии:
I - предварительная выдержка -2 часа;
II – подъем температуры до 60°С со скоростью не более 25 град/ч – 1,5ч.
III – изотермическая выдержка при температуре 60°С в течение 10,5ч;
IV – снижение температуры со скоростью не более 30 град/ч – 1,5 ч.

При наборе прочности в естественных условиях брикеты имеют отпускную прочность через 5-7 суток.

8 Пакетирование готовой продукции производится при помощи автоматических укладывающих машин (для вибропрессовых установок с многослойным укладкой продукта пакетирование не требуется, так как в процессе формования производится формирование пакета с изделиями).

9 Транспортирование пакетов с брикетами осуществляется вилочным или клещевым автопогрузчиком, поскольку автопогрузчики являются самым мобильным транспортом.

10 Расформовка брикетов для последующей погрузки в транспортное средство или на склад осуществляется с помощью специального приспособления.

Для расчета экономической эффективности приняты для рассмотрения 3 типа технологических линий для производства металлургического брикета способом вибропрессования различной производственной мощностью.

2 ТЕХНОЛОГИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ БРИКЕТОВ И ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ

В сотрудничестве с рядом метпредприятий удалось определить область применения брикетов в металлургической промышленности и разработать соответствующие составы для конкретных предприятий России, Беларуси, Латвии, Украины, Бразилии, Мексики.

В настоящее время разработан и выпущен целый ряд технических условий, отработаны составы металлургических брикетов, начиная от простых, в основу которых входит практически весь перечень железо-углеродсодержащих материалов, и, заканчивая эксклюзивными, где в качестве углерода применяются отходы древесного угля из эвкалипта для металлургических предприятий Бразилии.

По технологическому предназначению металлургические брикеты условно можно разбить на три крупных класса.

К первому классу относятся самовосстанавливающиеся брикеты, т.е. компоненты брикета состоят из оксидов железа и углерода, идущего на восстановление и науглероживание восстановленного железа. В условиях восстановительной и окислительной атмосферы это соотношение различно. Вторичным фактором регулирования соотношения углерод/оксиды железа является открытая пористость брикета, которая в одном случае привлекает восстановительный газ в печи для процессов, идущих в теле брикета, в другом не дает доступа кислорода для дополнительного окисления углерода.

Основным принципом работы брикетов данного класса является прямое восстановление оксидов железа углеродом за счет многочисленных и сильно развитых контактов этих составляющих внутри брикетов.

В этом случае большую роль играет фракционный состав компонентов, который должен быть достаточно мелким, т.е. для кокса фракция – менее 3 мм, для оксидов – менее 5 мм. Данный тип брикетов в сталеплавильном переделе заменяет чугун или стальной лом и играет роль карбюризатора, в доменном – экономит кокс. Очень важно, чтобы содержание в брикете не было меньше композиционной шихты металлургического передела. Например, содержание железа в суммарной шихте доменных печей, работающих на передельном чугуне, составляет в среднем 44-45%. Применение железо-углеродосодержащих брикетов с таким содержанием железа и выше не только экономит кокс, но и повышает производительность агрегата. Применение шламов, колошниковой пыли, пылей с электрофильтров, с этой точки зрения, ограничивается в составе брикетов.

Возможность свободного изменения соотношения окислительных и восстановительных компонентов, а также фракционного состава обусловливает технологическую ценность и целесообразность применения предлагаемых нами металлургических брикетов в качестве составляющей металлошихты при выплавке чугуна и стали в различных металлургических агрегатах.

Расчетное содержание компонентов для конкретного металлургического передела позволяет в значительной степени компенсировать затраты тепловой энергии и металлургического кокса, необходимого для восстановления окисленных железосодержащих материалов.

Наличие в брикете углерода и оксидов железа с развитой межфазной поверхностью и необходимой пористостью обеспечивают восстановление оксидов железа в теле брикета и раннее образование СО по сравнению с традиционными видами шихты.

Окисление углерода представляет собой сложную многостадийную гетерогенную реакцию, заканчивающуюся образованием газовой фазы в виде смеси оксидов СО и СО2 с высокой энергетикой. Отсюда следует, что важнейшим показателем оксидо-железо-углеродосодержащих брикетов являются скорость окисления углерода и, следовательно, скорость восстановления оксидов железа, что особенно актуально для сталеплавильного передела.

Этот показатель определяется фракционным составом компонентов брикета. За счет развития твердофазных реакций восстановления железа углеродом в теле брикета при нагреве до 1150-1170°С оксиды железа восстанавливаются полностью, причем максимум скорости окисления углерода, равный 0,5% С/мин находится в интервале температур 1000°С. - 1050°С, при этом начало твердофазного взаимодействия происходит при температуре 800 °С. При избытке оксидов в брикете, что важно при сталеплавильном переделе, окислен е примесей чугуна происходит за счет кислорода оксидов, при постоянном барботировании ванны жидкого металла выделяющимися СО и СО2. Для доменного передела соотношение углерода и окислов железа должно быть подобрано так, чтобы обеспечить как можно более полное их восстановление.

Ко второму классу относятся металлургические брикеты, в которые

не добавляются углеродистые составляющие, т.е. их основой является восстановленное железо, оксиды железа и флюсующее вяжущее. Технологическая задача этих брикетов состоит в создании фракционной шихты с высоким содержанием железа из мелкофракционных и тонкодисперсных материалов, к которым можно отнести отсев чугунной дроби, чугунную стружку, металлоотсевы, дробленую стальную стружку, окалину и т.п. В данном случае экономический эффект достигается за счет улучшения газодинамики процесса, повышения содержания железа в шихте, уменьшения потерь шихты. Данный тип брикетов наиболее приемлем для шахтных печей.

К третьему классу относятся специальные брикеты и совмещенные с первым и вторым классами. Например, брикеты на основе прокатной окалины, имеющие высокое содержание железа общего, закиси железа (до 60%), применяются как промывочный железосодержащий материал металлоприемников доменных печей, брикеты на основе титансодержащих компонентов (металлоотсев феррованадиевого производства), наоборот, для наращивания гарнисажа.

Добавка мелкофракционных компонентов с высоким содержанием марганца предназначается для выплавки марганцовистых литейных марок чугуна. Это в равной степени относится и к остальным легирующим компонентам, необходимым при производстве чугуна и стали. Брикеты этого класса, с добавлением углеродистой составляющей, частично объединяют преимущества первого и второго классов, т.е. экономят кокс, улучшают газодинамику, увеличивают содержание железа, вносят легирующие компоненты. В данном случае требования к фракционности углеродистой составляющей снижаются, и допускается в отдельных случаях применение отсева кокса с доменных печей без предварительного помола.

Изучение металлургических свойств осуществлялось, прежде всего, лабораторными методами на образцах, выпиленных из промышленных брикетов.

3 ВНЕДРЕНИЕ БРИКЕТОВ В СТАЛЕПЛАВИЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Опытно промышленные плавки с заменой части металлургической шихты железо-углеродосодержащими брикетами у нас в стране проводились на Республиканском унитарном предприятии «Белорусский металлургический завод» (РУП «БМЗ»).

По технологии «ЭкоМашГео» на территории России были изготовлены пять видов железо-углеродосодержащих брикетов (по 60 т каждого) и поставлены на РУП «БМЗ».

Прочность на сжатие изготовленных брикетов составила 15,3-15,6 МПа, открытая пористость 15-16%.

Определение осыпаемости брикетов производилась по двум методикам: по ГОСТ 2787-75 и по методике сталеплавильного производства РУП «БМЗ». Брикеты успешно прошли испытания на осыпаемость по обеим методикам, т.е. потеря массы по ГОСТ 2787 составила 2,7% после 10-кратного сбрасывания 5,8% с выходом фракции – 5 мм в потерянной массе – 3,6%.

Определение температурного интервала размягчения железорудных материалов по ГОСТ 26517-85 в токе азота.

Результаты испытаний размягчаемости брикетов следующие:

  • температура начала размягчения - 995 °С;
  • температура окончания размягчения - 1400°С;
  • температурный интервал размягчения – 405 °С;
  • (для вариантов № 1,2,3,5).

Брикеты загружали на «подушку» из легковесного лома весом 5-7 т в завалочные и подвалочные корзины. При загрузке наблюдали частичное разрушение углов и ребер брикетов. Брикеты располагались по периметру корзины компактно, аналогично загрузке чушкового чугуна. Расплавление металлошихты производили в режиме штатной технологии.

Для сравнения в период испытания было взято количество одних и тех же марок стали практически с одинаковым составом металлошихты, но без брикетов, где также определялся химический состав на содержание С, Р,S при расплавлении.

Массовую долю брикетов в завалку рассчитывали исходя из необходимого содержания углерода в металле по расплавлении. При анализе результатов химического состава в опытных плавках с брикетами и сравнительных без брикетов наблюдается значительный прирост процентного содержания углерода. Например, в 20 опытных плавках стали ст3сп среднее содержание углерода по расплавлении брикетов составило 0,23%, в то же время в 24 плавках без брикетов этих же марок стали содержание углерода в первой пробе равнялось 0,14 %.

Аналогично виден прирост содержания углерода в сталях марки ст1сп, 25Г2С, 460В. Анализ большого массива плавок с брикетами и без брикетов показывает, что увеличение содержания углерода по расплавлении колеблется и находится в пределах от 0,05% до 0,09%. Это связано с различным содержанием углерода в брикетах.

Процесс восстановления визуально хорошо наблюдался, когда при ручном вводе нескольких (5-7) брикетов в жидкий расплав ванны печи происходило выделение пузырьков газа, которые мгновенно вспыхивали за счет догорания СО.
При этом электропечь работала стабильно, без оголения электрической дуги.

Положительный эффект раннего образования пенистых шлаков влияет на процесс окисления твердых частиц углерода, находящихся в брикетах с образованием СО, что в дальнейшем, при использовании в шихте брикетов, позволит получить значительное снижение удельного расхода электроэнергии и кокса, что и было отмечено на плавках, где удельный расход составлял 498-506 кВт на тонну годной заготовки.

На основании вышеизложенного, можно сделать следующие выводы:

  • железо-углеродосодержащие являются новым шихтовым материалом, частично или полностью заменяющие чугун или стальной лом;
  • брикеты вспенивают шлак и обеспечивают более ранее и полное экранирование электрических дуг;
  • брикеты имеют более правильную форму и вес, обладают высокой прочностью и хорошей транспортабельностью;

брикеты улучшают восстановительную атмосферу в печи.

Таким образом, подтверждается несомненная технологичность нового вида шихты – железо-углеродосодержащих брикетов, а также возможность совершенствования металлургических свойств с целью улучшения технико-экономических параметров плавки и расширения сортамента подготовленной шихты для электросталеплавильного передела.

4 ВНЕДРЕНИЕ БРИКЕТОВ В ДОМЕННОМ ПЕРЕДЕЛЕ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИИБ

ОАО «Тулачермет» (Россия, г. Тула) провело опытно-промышленные испытания металлургических брикетов в качестве компонента доменной шихты в 2002 г. Затем, в начале 2003 г. Был организован цех по производству металлургических брикетов, в основу которого был приобретен вибропресс «Рукис» с проектной производительностью до 3000 т брикетов в месяц.

ОАО «Тулачермет» производит и использует в доменной шихте брикеты двух видов:

  • железо-углеродсодержащие;
  • промывочные (2-х видов).

Физическая прочность и химическая стабильность металлургических брикетов производства ОАО «Тулачермет», изготовленных по запатентованной технологии.

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. укладка 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).

(Результаты испытаний см. табл.6)

Таблица 6


Естественное твердение
  1 сутки До 5 суток      
Прочность, МПа
- проектная 6,0 3,83 6,9 2,3 2,5-6,05
- отпускная 4,2        
влажность % 8 7,4 5,8 11,1 5,5
осыпаемость
%
10 6,2 2,3 9,9 5,8
плотность,
кг/см2,не менее
1900 2300      

Наибольшая прочность в короткие сроки набирается в камере тепловлажностной обработки (пропарочной камере). Основная масса брикетов набирала прочность в естественных условиях, т.к. камера периодически не работала. Среднее время набора отпускной прочности в этих условиях составило 5 суток, 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 требуемую стабильность, хотя проба химического анализа брикета формируется из формовочной смеси в течение 8 часов работы цеха. Проверка точности дозирования – длительный процесс, который отнимает 2 часа рабочего времени вибропресса.

Основные причины неудовлетворительной стабильности химического состава:

  • постоянное изменение влажности компонентов шихты и, как следствие, изменение насыпного веса компонентов;
  • зависание шлама в бункерах;
  • кострение крупных фракций.

Средние значения физико-механических испытаний шихты и результаты проверки точности дозирования - см.табл.7 и 8.

Таблица 7


Фракционный состав
  +10 мм + 5 мм - 5 мм - 0,08 мм    
Коксовая мелочь 7,2 780 0,5 15 84,5 -
Колощниковая пыль 13,3 855 - - 100 -
Шлам аглодоменный 19,6 1200 35 13 52 -
Прокатная окалина 3,9 1200 3 11 86 -
Металлоконцентрат
МК-10
2,7 2060 4 23 73 -
Цемент 0,5 1100 - - - 90

Таблица 8

  Дозировка материалов на 1 замес Отклонения от нормы, %
  кг % План. Факт.
Прокатная окалина* 46 295 43,4 3 3,4
Коксовая мелочь 20 139,5 20,6 3 0,6
МК-10 4 26,2 3,8 3 0,2
Шлам аглодоменный 10 80,0 11,8 3 1,8
Колошниковая пыль 10 64,0 9,4 3 0,6
Цемент 10 75,0 11,0 2 1,0

*Отсев прокатной окалины проходил рассев на копровом участке через сетку 150х150 мм для извлечения из нее крупных включений; из 780 т окалины, поступивший на копровый участок, 5,1 % осталось на сетке.

Химический состав фактический, расчетный, а также укладки по основности, железу и углероду за июнь и июль – см.табл.9.

Таблица 9

  Июнь Июль
Расчет Факт Укладки(от среднего)
Fe+0,1;C+0,1;
Осн.+0,1
Расчет Факт Укладки(от среднего)
Fe+0,1;C+0,1;
Осн.+0,1
Fe 44,03 43,0 7,15% 44,03 44,27 20%
C 19,14 17,79 21,4% 19,14 16,25 33,3%
CaO 7,8 10,08 - 7,8 9,83 -
SiO2 5,88 7,48 - 5,88 7,07 -
Осн.=CaO/SiO2 1,33 1,35 71,4% 1,33 1,39 46,7%
MgO 0,53 0,82 - 0,53 0,70 -
S 0,25 0,25 - 0,25 0,24 -

Таблица 10. Сравнительные показатели работы ДП № 2 при работах с брикетами


Периоды
  Без брикетов
12-20.06
С брикетами
24.06-13.07
Производство чугуна, т/сут 1327 1478 151    
Объем печей 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 55,56 1,1 -6,9 24,36
Периоды
  Без брикетов
12-20.06
С брикетами
24.06-13.07
Расход металлодобавок, кг/т 134 135 1,0 -0,2 -0,66
Серы 0,49 0,494 0,004 0,08 -0,16
Влаги 2,61 3,272 0,7    
Золы 11,4 11,37 0,00 -0,25 0,52
Простои, % номин.времен. 1,04 0,3 -0,7 -2,37 14,73
Тихий ход, % номин.времен. 0 0 0,0 0,00 0,00
Содержание кислорода в утье,% 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 Si в чугуне, % 2,757 2,654 -0,1 -7,93 16,40
Содержание Mn в чугуне, % 0,603 0,566 0,0 -0,47 0,98
Содержание S в чугуне, % 0,03 0,027 0,0 1,93 -3,98
Интенсивн. плавки по коксу,
т/ м3сут
0,825 0,857 0,032 4,98 25,74
Выполнение графика ыпусков,% 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 производительность 1327 1364 37    
Приведенный расход кокса 641,8 627,4 -14,4    

Использование железо-углеродосодержащих брикетов в доменной шихте ДП №3 (объем 1033 м3) при выплавке литейного чугуна.

Главная цель этого проекта – увеличит время компании выплавки литейного чугуна на доменной печи с сохранением уровня производства за счет предотвращения зарастания металлоприемника печи, а также использования промывочной шихты с высоким содержанием железа и стабильным химическим составом. (Химический состав промывочных брикетов - см. табл. 11).

Таблица 11. Химический состав промывочных брикетов

H2O C Fe CaO SiO2 S MgO CaO/SiO2
6,40 1,0 59,00 7,40 5,30 0,11 0,5 1,40

Данные брикеты производились из прокатной окалины(90%) и цемента(10%), причем доля FeO в данных брикетах составляет 58% при общем содержании железа 59%, что значительно выше известных ранее промывочных материалов. FeO окисляет углерод в металлоприемнике доменной печи, переводя его в газообразную форму, за счет чего разрушаются его конгломераты графитно-коксовых образований с последующим выносом их с жидкими продуктами плавки.

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

Промывка осушествлялась следующим образом:

  • за 10 подач до загрузки промывочных брикетов давали холостую подачу кокса;
  • непосредственно промывка состояла из двух подач промывочными брикетами и одной подачи рудой Михайловской доменной (кварцитом)

Отслеживались различные периоды применения промывочных брикетов в 2003 году, на основании которых сделаны следующие заключения:

  • при проведении регулярных промывок прекращаются прогары воздушнх 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 2003 года 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 составляют от 20 до 35%; S- от 0,5 до 1,6%; Fe – от 25 до 40%. Его применение приводит к нарушению планового режима, выдаче бракованного чугуна по сере, необходимости поддержания завышенной основности шлака, что приводит 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 – см.табл.12).

Таблица 12. Химичесикй состав промывочных брикетов

H2O C Fe FeO CaO SiO2 S MgO P2O5 CaO/SiO2
6,0 1,2 53,0 52,0 6,1 10,1 0,12 0,11 0,01 0,6

Данный состав промывочных брикетов должен обеспечить комплексную промывку доменной печи, включая шахту, распар, заплечики и металоприемник.

Опытные плавки с применением железо-коксовых брикетов в шихте провели на доменной печи №1 ОАО «ЛМЗ Свободный сокол» (Россия, г. Липецк)(полезный объем 700 м3, 12 фурм, подача шихты к скипам вагон весами). Печь работает на привозном коксе и выплавляет литейный и передельный чугуны из Лебединских окатышей с использованием в качестве флюсов известняка и доломита. При выплавке литейного чугуна для частичной замены кокса применяется шунгит в количестве до 100 кг/т. В шихте используется также небольшое количество металлодобавок и марганцевой руды (См. табл. 13).

Таблица 13. Химический состав шихтовых материалов, используемых при выплавке передельного и литейного чугуна

Материалы Fe SiO2 Al2O3 Ca0 MgO Mn P W, %
окатыши лебединские 65,73 5,96 0,45 0,3 0,5 0,053 0,020 2,6
руда михайловская 37,51 47,81 0,74 0,84 0,51 0,03 0,061 1,15
руда марганцевая 5,77 14,27 2,92 3,52 1,13 38,07 0,151 11,4
известняк 0,50 1,02 0,90 52,91 0,79 - - 1,40
доломит 1,38 1,6 0,84 31,36 19,30 - - 2,10

Опытные плавки с использованием в шихте железо-коксовых брикетов начали при работе печи на передельный чугун, однако через 2 суток ее перевели на выплавку литейного чугуна. При этом загрузку брикетов прекратили и возобновили лишь через 3 суток. В итоге партия брикетов массой 500 т была проплавлена частично при выплавке передельного чугуна и частично – при выплавке литейного чугуна. Никаких негативных изменений в работе доменной печи и в отработке продуктов плавки при использовании брикетов не отмечено. Известно, что усреднение информации о работе печи за периоды менее 5 – 7 суток практически искажает (иногда существенно) показатели удельных расходов сырьевых материалов и топлива по причинам, не связанным с технологией плавки.

С учетом этого для оценки влияний использований брикетов в шихте на технико-экономические показатели работы печи и уменьшения искажения полученной информации о работе печи сформированы средневзвешенные по массе чугуна базовый и опытный периоды. В базовый период включили 3 суток работы печи на передельном чугуне перед началом использования брикетов и трое суток на литейном чугуне после окончания использования брикетов, в опытный период – 2 суток работы печи на передельном чугуне и 5 суток на литейном чугуне с использованием железо-коксовых брикетов в шихте (см. табл. 14). Установлено, что использование в шихте железо-коксовых брикетов в количестве 51,83 кг/т привело к повышению производительности печи на 91,71 т/сутки и уменьшению расхода кокса на 6,14 кг/т.

Таблица 14

  Периоды
  Базовый С брикетами      
1 2 3 4 5 6
Производство, т/сут 1009,97 966,65 - 43,32 - -
Простои, % 0,09 0,56 + 0,47 -1,24 + 7,12
Тихий ход, % 0,897 1,97 + 1,073 - 2,84 16,3
Удельный расход сухого скипового кокса, кг/т 529,64 558,99 + 29,34 - -
Содержание железа в железорудной части шихты, % 65,94 65,3 - 0,64 - 3,39 + 12,3
Расход материалов, кг/т:
окатыши Лебединского горно-обогатительного комбината 1307,2 1481,9 +174,7 - -
руда железная - 8,344 8,344 - -
брикеты металлургические - 51,83 51,83 - -
скрап оборотный 185,04 8,977 - 176,1 - 16,8 + 53,3
руда марганцевая 7,51 11,99 + 4,48 - -
шунгит 12,74 37,07 - 24,37 +19,5 -
1 2 3 4 5 6
известняк 108,76 121,72 +12,96 - 3,43 + 6,5
доломит 67,07 91,7 + 24,63 - 5,21 + 9,9
температура дутья, °С 1029,18 993 - 36,18 - 7,68 + 14,64
расход природного газа, м3/т 64,21 54,81 - 9,4 - 7,52 -
давление колошникового газа, атм 0,71 0,742 + 0,032 + 0,33 - 0,3
Содержание в чугуне, %
Si 1,671 2,049 + 0,378 - 4,45 + 8,48
Mn 0,247 0,405 + 0,158 -1,673 + 0,31
S 0,022 0,022 - - -
Основность шлака (CaO/SiO2) 1,02 1,031 + 0,011 - -
Выход шлака, кг/т 243,92 249,64 + 5,72 - 1,059 + 3,43
Приведенный расход кокса, кг/т 529,64 523,5 - - 35,5 -
Приведенная производит., т/сут 1009,97 1101,68 - - + 135,00

Оценку влияния железо-коксовых брикетов Б1 на технико-экономические показатели работы печи выполнили путем компьютерного моделирования доменной плавки для условий периодов базового и опытного с применением в шихте брикетов Б1 в количестве 69,5 и 260 кг/т чугуна. Для адаптации математической модели к условиям работы доменной печи №1 ОАО «Свободный сокол» использовали усредненные показатели базового периода, с которым сравнивали результаты моделирования (см. табл. 15).

Таблица 15. Результаты компьютерного моделирования доменной плавки с приме-нением железо- коксовых брикетов

  Периоды
Базовый опытный 1 опытный 2
Расход материалов, кг/т
окатыши Лебединские 1241,7 1192,6 1043,9
металлодобавка 175,8 173,1 174
известняк 103,3 80,7 46,0
доломит 63,7 56,6 54,5
шунгит 12,2 - -
марганцевая руда 7,2 7,1 7,1
брикеты Б1 - 69,5 262
кокс 529,3 500,6 432,3
расход природного газа 65,8 65,8 65,8
Дутье:
расход, м3/т 1595 1533 1456
температура, °С 1029 1029 1029
влажность, г/ м3 10 10 10
давление колошникового газа, кПа 170 170 170
выход колошникового газа, м3/т 2307 2216 2101
калорийность газа, МДж/ м3 3,48 3,55 3,76
Шлак:      
выход, кг/т 233 213 206,6
основность (CaO/SiO2) 0,997 0,998 0.998
Содержание,%:      
MgO 9,26 9,28 9,30
[Si] 1,67 1,67 1,67
[S] 0,021 0,022 0,022
Производительность, т/сут. 1002 1042 1095

Этим результаты подтвердили высокую эффективность применения железо-коксовых брикетов: существенное снижение расхода кокса и повышение производительности печи при сокращении расхода окатышей на выплавку чугуна. Для брикетов Б1 коэффициент замены кокса брикетами составил 0,4-0,41 кг/кг. Снижение расхода кокса достигается благодаря действию следующих факторов:

  • прямая замена углерода кокса углеродом, содержащимся в брикетах и участвующим в реакции газификации и в прямом восстановлении железа из железистых первичных и промежуточных шлаков;
  • в связи с частичным выводом известняка из шихты благодаря повышенной основности железо-коксовых брикетов;
  • отсутствие затрат тепла на прямое восстановление железа брикетов , которое поступает в печь в металлическом виде.

Повышение производительности печи при применении железо-коксовых брикетов менее существенно и оно обуслоалено главным образом сокращением расхода кокса, т.е. увеличением рудной нагрузки. Весьиа значительно(на 0,2 МДж/ м3) повысилась калорийность колошникового газа при применении железо-коксовых брикетов в количестве 260 кг/т чугуна.
На основании вышеизложенного с достаточной степенью достоверности можно сделать следующие выводы:

  • железо-коксовых брикетов; на цементной связке, изготавливаемые из мелкодисперсных металлических отсевов производства феррованадия или из металлической стружки, имеют высокую термостойкость, не разрушаются при высокой скорости нагрева в восстановительной атмосфере под нагрузками, характерными для условий доменной печи, им являются высококачественным комплексным сырьем для доменной печи, содержащим в себе металлическое железо, восстановитель и флюсующие компоненты.
  • производство железо-коксовых брикетов на цементной основе позволяет решать проблему производственного рециклинга коксовой мелочи и мелкодисперсных металлических отходов для предприятий, не имеющих собственной аглофабрики;

применение брикетов может быть особенно эффективным на печах, работающих на неофлюсованном железорудном сырье с применением известняка и доломита.
Кроме того, железо-коксовые брикеты, снижая содержание кислорода в шихте, увеличивают долю СО в колошниковом газе и его калорийность, что может быть использовано в специальных технологических режимах доменной плавки с целью получения в доменной печи колошникового газа заданного состава.
(Основные показатели работы доменной печи ОАО «ЛМЗ Свободный сокол» с применением железо-коксовых брикетов при выплавке передельного и литейного чугуна в базовом периоде и с применением брикетов – см. табл.14).

В настоящее время активно ведутся работы по применению брикетов в доменной плавке на ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат», где основной задачей является эффективная утилизация отходов всех металлургических переделов, начиная с коксохимического и заканчивая прокатным. В качеств6е компонентов для изготовления металлургических брикетов используются доменный шлам, конвертерный шлам, колошниковая пыль, коксовая мелочь и коксовая пыль.
На металлургических заводах, где были проведены балансовые плавки с применением железо-углеродосодержащих брикетов, идеология утилизации промышленных отходов принята.

5 ВНЕДРЕНИЕ БРИКЕТОВ В МАРТЕНОВСКОМ ПЕРЕДЕЛЕ

Дефицит металлургического лома, высокая стоимость углеродосодержащих материалов, невозможность применения мелкодисперсных и тонкофракционных материалов – вот краткий перечень проблем мартеновцев. Опытно-промышленные плавки с использованием металлургических брикетов различных составов проводились в мартеновских печах следующих металлургических заводов:

  • ОАО «Таганрогский металлургический завод», г. Таганрог, Россия;
  • АО «Лиепаяс металлург» г. Лиепая, Латвия;
  • ОАО «Выксунский металлургический завод», г. Выкса, Россия.

По результатам плавок сделаны следующие выводы:

  • Брикеты технологически возможны в качестве составляющих шихты мартеновской плавки для печей, работающих скрап-процессом;
  • Железо из окалины, введенной в качестве компонента в состав брикета, восстанавливается и усваивается жидким металлом, что подтверждается высокими показателями выхода годного, а также относительно низким содержанием закиси железа в шлаке после окончания периода плавления;
  • шлак по расплавлении имеет повышенную (в сравнении с плавками на «традиционной шихте») основность. Указывающую на возможность снижения расхода извести (или известняка) в завалку;
  • показатели плавок, которые проводились с заменой брикетами в шихте части твердого чугуна , свидетельствуют о возможности замены в шихте 1 т брикетов 1,5 т твердого чугуна (по углероду);
  • грамотно подобранные схемы пакетирования и загрузки брикетов позволяют полностью механизировать погрузочно-транспортные операции и сократить время завалки печи.

Актуальность данной темы возникла на стыке двух противоречий, наблюдаемых в металлургическом производстве.
С одной стороны:

  • запасы коксующихся углей неуклонно сокращаются, их цена постоянно растет;
  • уменьшается добыча природного железорудного сырья, увеличиваются затараты на его обогащение;
  • практически не осваиваются новые месторождения природных искрпаемых;
  • постоянно растут тарифы на энергоресурсы и железнодорожные перевозки;

С другой стороны:

  • накопленные десятилетиями отходы металлургического, машиностроительного, горнодобывающего и химического производств, топливно-энергетического комплекса на сегодняшний день не уменьшаются, а продолжают расти;
  • расположены эти отходы вблизи металлургических и химических производств;
  • не требуется огромных затрат на их разведку и освоение.

Анализ данных противоречий позволил сформулировать научную задачу с решением по двум направлениям.
С одной стороны:

  • переработка и утилизация отходов, использование их в виде относительно дешевого сырья для металлургического производства даст значительное снижение затрат на шихту, повышение качества и конкурентноспособности, а главное, снижение себестоимости готовой продукции.

С другой стороны:

  • решение экологической проблемы очистки целых регионов, где скопились огромные техногенные месторождения отходов, а также утилизации текущих накоплений отходов от вышеперечисленныхпроизводств.

Существующие технологии вторичного использования отходов различных производств, в первую очередь, металлургических – несовершенны. Например: использование аглодоменного шлама при производстве агломерата имеет технологический предел не выше 250 кг на тонну агломерата.

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

Тульские ученые разработали принципиально новый способ подготовки шихтового материала для металлургических переделов.

В результате создан металлургический брикет с использованием нетрадиционного связующего и углеродистого наполнителя для всех видов металлургического переделов, т.е. принципиально новая композиционная шихта, применение которой в металлургии способно вернуть отходы промышленности в металлургический передел в виде железо-углеродосодержащих брикетов как сырья с достаточно высокой рентабельностью.

Производство таких брикетов позволит существенно улучшить технико-экономические показатели переделов металлургических предприятий, улучшив при этом экологическую обстановку регионов.

Контактная информация:
Общество с ограниченной ответственностью "ЭкоМашГео"
Юридический адрес: 300040, Российская Федерация, г. Тула, ул. Советская, д.31
тел./факс: +7 (4872) 45-81-16,+7 (4872) 40-42-98, +7 (4872) 40-75-09, моб. +7 (910) 941-78-05 Котенёв Василий Ильич
E-mail: mashgeo@tula.net, briket@briket.ru

Создание: MAXiMaster

©2002-2009 ЭкоМашГео