Исследование режима электротермического восстановления железосодержащих материалов в печи с подовыми электродами
Тищенко И.П.
Донецкий национальный технический университет

На металлургических предприятиях имеются значительные накопления железосодержащих техногенных отходов: окалина, различные шламы, шлаки и т.д. и их количество со временем возрастает. В условиях растущих цен на основные виды шихтовых материалов, используемых в сталеплавильном производстве: металлолом, чугун, металлизованное сырье, актуальной становится задача использования железосодержащих отходов.

Способы утилизации таких отходов можно разделить на твердофазные и жидкофазные. Жидкофазные процессы более производительны, менее требовательны к параметрам сырья (в частности допускают применение материалов с более низким содержанием оксидов железа), в большинстве случаев не требуют специальной предварительной подготовки шихты (например, изготовления окатышей или брикетов). Продуктом жидкофазного процесса является металл, близкий по составу к чугуну доменной плавки. Из существующих разработок в данной области можно отметить жидкофазный процесс “OxyCup” фирмы Kuttner GmbH (Германия). Однако он требует достаточно затратной подготовки исходных материалов: перемешивание, брикетирование, сушка брикетов и предполагает использование дефицитного кокса в количестве 200-300 кг/т продукта, что существенно повышает инвестиционные затраты.

Актуальной задачей представляется разработка электротермического процесса восстановления железосодержащих отходов с использованием низкосортных углей или отходов коксового производства. Разработана и изготовлена лабораторная установка вместимостью 100 кг (рисунок).

Рисунок — Схема установки электротермического восстановления.

Печь представляет собой футерованную плавильную емкость 1 с подовыми электродами 2, соединенными с источником переменного тока через понижающий трансформатор. Размеры емкости (наружные) 1990х580х600 мм, толщина футеровки стен 65 мм, пода- 130 мм. Для футеровки использовали хромомагнезитовый кирпич ПХС. Печь снабжена шахтой 3, формирующей в рабочем пространстве агрегата конус 4 из смеси восстанавливаемого материала и углеродистого восстановителя. Для интенсификации процесса в своде 5 установлены две газокислородные горелки 6. Удаление пылегазовой среды, образующейся при плавке, производится через патрубок 7. Печь имеет две летки для выпуска металла (с обеих сторон конуса) и одну шлаковую летку.

В качестве исходной шихты использовали железосодержащие «хвосты» ООО «Транс-Трейд» состава, %: Fe2O3-86; FeO-6; SiO2-6; CаO+MgO+Al2O3 -2; в качестве восстановителя - антрацит марки АС.

Проведена опытная плавка, в течение которой за 110минут из 120 кг исходного материала было получено 42 кг металла. Технологические параметры опытной плавки были следующие: напряжение 60-70В; ток 500-700А; расход электроэнергии 1,5 кВтч/кг; расход кислорода и природного газа соответственно 0,052 и 0,023 м³/кг продукта.

Состав полученного металла, %: Fe=87,7; Сr= 6,7; C= 2,6; S=0,03; P= 0,02.

Опробование показало принципиальную работоспособность технологии. Выход годного составил 54% по металлу. Хром в металле, по-видимому, был электрохимически восстановлен из огнеупоров.

Намечена программа дальнейших исследований, которые будут на-правлены на достижение стабильных показателей процесса, повышение выхода годного и оптимизации энергопотребления.