Борисов В.М. Перспективы использования дисперсных отходов прокатного производства

Пономарева Наталья Ильинична

Тема выпускной работы: Производство и применение железофлюсов для повышения эколого-экономических показателей кислородно-конвертерного производства стали

Электронная библиотека

В.М. Борисов, Матюк И.Я.//Сталь.-2000, № 2.-С.47-50.

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ОТХОДОВ ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Донецким научно-исследовательским институтом черной металлургии разработана технология производства конвертерного железофлюса из промасленной окалины методом горячего окомкования.

Выход окалины с развитием прокатного производства постоянно увеличивается. Окалина мелких фракций скапливается в отстойниках в виде пастообразной нетранспортабельной массы и содержит обычно до 15 % смазочных масел и 20 % влаги. На Криворожском металлургическом заводе выход такой окалины составляет 70 тыс. т. в год (по сухой массе), а на Челябинском металлургическом заводе 30 тыс. т. Содержание железа в окалине обычно составляет около 70 %. Использование промасленной окалины в обычной агломерационной шихте приводит к снижению стойкости роторов эксгаустеров агломерационных машин вследствие осаждения паров масел на элементах газоотводящего тракта и лопатках ротора. Удаление влаги из промасленной окалины обеспечивается при температуре 120^оC, а масел – в интервале температур 220-420^оC. Температура воспламенения масел на воздухе составляет 650-700^оC, а в агломерационном слое обычной шихты при содержании 6-7 % в отходящих газах она несколько выше. Температура воспламенения коксика в слое агломерационной шихты составляет обычно 700^оC, т.е. близка к температуре воспламенения масел. Вследствие этого при агломерации промасленной окалины с флюсами и коксиком методом просасывания при нагреве шихты до температуры воспламенения восстановителя масла успевают испариться без их воспламенения в слое шихты.

Для утилизации промасленной окалины разработана технология производства конвертерного железофлюса методом горячего окомкования, обеспечивающая эффективную переработку окалины различных фракций с высоким содержанием влаги и масел. Технология производства железофлюса заключается в окомковании пе-ресыпающихся шихтовых материалов расплавами, образующимися на их поверхности при обработке шихты высокотемпературным факелом. Перед оплавлением поверхности шихтовые материалы последовательно проходят все стадии сушки до декарбонизации, при этом масло сначала испаряется, а затем сгорает в высокотемпературной окислительной зоне над слоем шихты. Так как использование замасленной окалины в исходном состоянии в процессе горячего окомкования затрудни-тельно, ее предварительно смешивают с 20 % (по массе) извести. Благодаря гидратации извести влагой окалины последняя приобретает сыпучесть и удовлетворительную транспортабельность. Для получения железофлюса необходимого химического состава в шихту добавляют известняк фракции 3-10 мм, что обеспечивает заданное содержание окиси кальция в железофлюсе.

Температура плавления гранул железофлюса, содержащего 60 % СаО, составляет 1450^оC, а с 50 % СаО – 1410^оC. Добавкой в шихту плавикового шпата из расчета получения в железофлюсе 0,5 % достигается снижение температуры плавления гранул железофлюса с содержанием 50 % СаО до 1350^оC. Такой химический состав железофлюса был принят за основу. Следует также отметить, что при производстве железофлюса с содержанием более 40 % СаО в гранулах образуются гнездообразные скопления неусвоенной извести. Это свидетельствует о необходимости строгого стехиометрического соответствия содержания окиси кальция в железофлюсе и остальных его минеральных составляющих.

Методом горячего окомкования на опытной установке было получено 30 т железофлюса, содержавшего в среднем 49,8 % СаО; 6,8 % FeO; 0,6 % MgO; 0,03 % S; 0,65 % и 4,82 % остальных компонентов. Прочность гранул железофлюса на раздавливание изменялась в зависимости от их размера, но во всех случаях превышала 100 кг/гранулу.

Полученный железофлюс был использован в опытных плавках в 55-т кислородных конвертерах Криворожского металлургического завода. На обычных плав-ках шлакообразующие задают в конвертер в три приема по ходу продувки: 2 т из-вести и 1 т железной руды на 1-й мин; 3 т извести и 1,5 т железной руды на 6-й мин; 250-300 кг плавикового шпата на 12-й мин. В качестве охладителя применяют железную руду 21-го и 22-го классов, содержащую до 10-11 %. Потери при прокаливании применяемой извести составляют 15-20 %. Расстояние от фурмы до уровня спокойной ванны и расход кислорода равны соответственно 1000 мм и 160. Кислород чистотой 96,7 % вдувают в ванну через четырехсопловую фурму. Продолжительность обычной плавки составляет 18-19 мин.

Чугун, применяющийся в опытных плавках, содержал в среднем 4,35 % С; 0,97 % Si; 0,071 % S; 0,053 % P. Температура чугуна перед заливкой в конвертер составляла 1320-1350⁰C. На 1-й минуте продувки в ванну присаживали 4 т железофлюса вместо 2 т извести и 2 т железной руды. Плавиковый шпат на опытных плавках не применяли. Остальные параметры опытных плавок были такими же, как обычных. Продолжительность плавок в среднем составляла 16 мин. Что присадки железофлюса благоприятно влияют на показатели кислородно-конвертерной плавки.

Разработана технология горячего окомкования промасленной окалины мелких фракций с получением комплексного конвертерного железофлюса; наряду с утилизацией окалины обеспечивается существенное снижение материалоемкости кислородно-конвертерного и прокатного производств.

Лимитирующим звеном в процессе шлакообразования конвертерной плавки является растворение в шлаке извести. С целью улучшения шлакообразования представлены результаты исследований процесса получения для конвертеров железофлюса во вращающейся обжиговой печи Енакиевского металлургического завода. В качестве исходных материалов использовали известь и окалину, расход которой составлял 10-15 % от массы известняка. Величина фракций известняка и окалины (из-под линии чистовых клетей прокатных станов) составляла 25-60 и 0-5 мм соответственно. Продукт обжига смеси (1300-1400^оC) представляет собой куски извести, покрытые прочной железистой оболочкой.

Определенный интерес представляет способ окомкования замасленной окалины в окатыши и заключающийся в окомковании тонкодисперсных материалов при смачивании твердых частиц расплавом комкуемых материалов. Горячее окомкование осуществляется в специальном агрегате, внутренние стенки которого футерованы огнеупорным материалом. Для получения окатышей применяют прокатную окалину, известь, известняк и плавиковый шпат.

Промышленные исследования по использованию железофлюсофых окатышей в кислородных конвертерах показали, что в результате улучшения первичного шлакообразования выход годного увеличился на 0,5 %, а стойкость футеровки конвертеров повысилась в 1,4 раза.

В США предложены способы получения ферроизвести во вращающейся печи. По одному способу во вращающуюся печь загружают известняк и окатыши диаметром 9,5-15,9 мм, изготовленные из окалины и известняка фракции 6,3-12,7 мм. Вращающаяся печь имеет длину 44 м и диаметр 2,75 м. Расход материалов в зоне загрузки составляет: окатышей 500 кг/ч, известняка 18200 кг/ч. Температуру обжига поддерживают в пределах 1300-1375^оC. Ферроизвесть содержит около 2 % оксидов железа.

ДонНТУ | Портал магистров ДонНТУ