Исследование и разработка технологий окускования вторичных железосодержащих материалов

Аннотация

Корчевский А.Н., Садовой М.И. - Исследование и разработка технологий окускования вторичных железосодержащих материалов.
В статье рассматривается возможность использования современных технологий и техники окомкования и брикетирования для производства композиционных материалов на основе железосодержащих продуктов металлургии. Очевидно, что совершенствование методов окомкования является перспективным и необходимой задачей на сегодняшний день. Использование современных технологий способствует более эффективному использованию сырья, а это приводит к положительному экономического и экологического эффекта

Чёрная металлургия является одной из материало- и энергоёмких, а также экологически вредных отраслей промышленности. Так, общий расход материально-сырьевых ресурсов по циклу от добычи руды и угля до прокатки составляет до 7 т на 1 т готового проката [1]. На металлургическом комбинате полного цикла мощностью 5 млн. т проката в год образуется 2,3 млн. т шлаков, 0,8 млн. т пыли, шламов и окалины, 25 тыс. т соединений серы, 120 тыс. т окислов углерода, азота и других элементов [2].

Разработка и внедрение передовых, энергосберегающих технологий – основное направление совершенствования металлургической отрасли. Однако новые интенсивные технологии и процессы предъявляют не только высокие требования к качеству сырья, но и требуют новых его видов. В условиях усиления дефицита малосернистых коксующихся углей и интенсификации процессов всё большее значение будут приобретать комплексные рудно-топливные материалы, а процессы предварительного частичного восстановления всё шире будут применяться при подготовке сырья [3]. Внедоменные методы получения металла, металлургия тонкоизмельчённых материалов и ресурсосберегающие технологии также будут получать всё более широкое распространение.

Усилившаяся в последние десятилетия тенденция к использованию в металлургическом производстве всё большего количества тонкофракционных материалов – концентратов глубокого обогащения, а также шламов и пылей приводит к ухудшению процессов агломерации, усложняет окатывание.

В этих условиях традиционные методы окускования сырья агломерацией и окатыванием во многом исчерпали свои резервы и возможности. Так, при существующем техническом уровне сложно получить металлизованный агломерат или прочные окатыши с высоким содержанием свободного углерода. В то же время подобные материалы изготовляют с помощью брикетирования. Однако брикетирование в чёрной металлургии пока ещё не получило должного признания. Так, доля сырья, окускованного брикетированием, в настоящее время не превышает 2 %, хотя потребность в таком методе окускования может быть на порядок выше [4]. В основном это брикетированные металлизованные материалы, флюсы и ферросплавы для производства стали.

Брикетирование имеет ряд существенных преимуществ, которые в создавшихся условиях развития металлургии позволяют считать его перспективным методом окускования. К их числу относятся следующие:
-Брикетирование предъявляет менее жёсткие требования к качеству сырья, позволяет окусковывать материалы широких классов крупностью менее 10 мм, практически в любых пропорциях и составах.
-Процесс брикетирования технологически прост; некоторую трудность представляет лишь дозирование связующих и их смешивание с брикетируемым материалом.
-При брикетировании сохраняются свойства компонентов, входящих в брикеты.
-Брикетирование является экологически чистым способом окускования.
-Брикетирование расширяет сырьевую и топливно-энергетическую базу металлургии, позволяет шире внедрять внедоменные способы получения железа.

Эти преимущества позволяют эффективно решать такие актуальные задачи, как получение новых, комплексных видов сырья, включающих оксиды железа, восстановитель и флюс, внедрение эффективных способов обработки сырья, например, металлизацией, снижение вредного влияния металлургических процессов на окружающую среду.

К основным недостаткам брикетирования обычно относят следующие:
- Недостаточная прочность брикетов, особенно при высоких температурах и в условиях восстановительной атмосферы.
-Использование связующих, содержащих вредные примеси и имеющих недостаточные вяжущие свойства.
-Высокая стоимость качественных связующих.
-Трудности, связанные с равномерным введением связующих в шихту.
-Недостаточная производительность прессового оборудования.

На момент написания статьи были проведены эксперименты на валковом прессе в качестве брикетируемого материала использовался железосодержащий концентрат полученный из металлургического шлака. Крупность выходящих магнитных продуктов составляет 0,074-0,5 мм. 0,5-1мм. 1-3мм. 3-10мм. +10мм. Концентрат крупностью более 10мм. без предварительной подготовки уже является товарным сырьем для металлургии. Остальные четыре фракции крупностью от 0,074мм. до 10 мм. смешивались в определенных пропорциях, и для полученной шихты экспериментальным путем разрабатывался технологический режим брикетирования. В качестве связующего использовали связующее производства французской компании SNF FLOERGER. Адгезив Flodri BQ 550 затвердитель Flodri 1200

В результате разработан следующий технологический режим брикетирования вторичного железосодержащего материала (табл. 1)

Таблица 1 – Технологический режим брикетирования вторичного железосодержащего материала

Операция	Параметр	Значение
Смешение № 1 (Адгезив)	Продолжительность, мин Расход, %	5 3
Термообработка	Продолжительность, мин Температура, °C	10 100
Смешение № 2 (Затвердитель)	Продолжительность, мин Расход, %	5 7
Термообработка	Продолжительность, мин Температура, °C	20 100
Брикетирование	Давление прессования, МПа	25
Термообработка	Продолжительность, мин Температура, °C	120 150

Содержание Fe в полученных брикетах составляет порядка 65%.

Брикеты были испытаны на механическую прочность методом сбрасывания. Полученные данные удовлетворяют требованиям, в данном эксперименте механическая прочность составила около 95%.

Недостатком разработанного технологического режима брикетирования является использование связующего требующего окончательную термообработку брикетов для получения их качественных прочностных характеристик. Решением может быть производство брикетов без высокотемпературного упрочнения, но это связанно с разработкой новых типов дорогостоящих связующих, не содержащих вредных примесей. Получены новые виды полимерных связующих, способных выдержать температуры до 1200 °С и выше, не содержащих вредных примесей. Однако они дороги и пока не позволяют говорить о возможности их промышленного использования в металлургии Украины.

Библиографический список

1. Банный Н.П. Экономика чёрной металлургии СССР / Н.П. Банный, А.А. Федотов, П.А. Ширяев и др. – М.: Металлургия, 1978. – 344 с.
2. Буторина И.В. Основы устойчивого развития металлургического производства / И.В. Буторина. – Донецк: Каштан, 2005. – 332 с.
3. Журавлёв Ф.М. Перспективы производства высококачественного окускованного железорудного сырья / Ф.М. Журавлёв, В.В. Севернюк, В.П. Лялюк // Виробництво чавуну на межі століть: Праці V Міжнародного конгресу доменників. – Дніпропетровськ: Пороги, 1999. – С. 86-89.
4. Носков В.А. Роль брикетирования в проблеме утилизации металлургических отходов / В.А. Носков // Теория и практика производства чугуна: Сб. тр. международ. конф. доменщиков. – Кривой Рог: КГГМК «Криворожсталь», 2004. – С. 591-594.
5. Носков В.А. Валковый пресс для брикетирования мелкофракционных отходов производства и сырья / В.А. Носков // Металлург. и горноруд. пром-сть. – 1999. – № 2-3. – С. 100-102.
6. Равич Б.М. Брикетирование в цветной и чёрной металлургии / Б.М. Равич. – М.: Металлургия, 1975. – 232 с.