СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕРМИЧЕСКИХ СПОСОБОВ ОБЕСЦИНКОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛОМА КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

 

Авторы: Яковлева Ю.С., Кравченко А.В.

Донецкий национальный технический университет

 

Описание: Приведены возможные способы процесса обесцинкования металлического лома при производстве конвертерной стали. Описано положительное влияние этого процесса.

 

Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне

використання природних ресурсів / Збірка доповідей ХХІІІ Всеукраїнської

наукової конференції аспірантів і студентів. Т. 2 – Донецьк: ДонНТУ, 2013. -     c. 156 – 157.

 

Стальной лом является охладителем конвертерной плавки, и по условиям теплового баланса его расход без принятия специальных мер не может превышать 25-27 % от массы металлической шихты. В то же время увеличение доли лома в шихте, т.е. замена им части жидкого чугуна, считается важной с точки зрения экономики задачей, поскольку чугун дороже лома и снижение его расхода позволяет обойтись без расширения производственных мощностей по добыче и подготовке руд, производству кокса, выплавке чугуна. Так, предварительный нагрев металлического лома позволяет уменьшить расход чугуна и значительно увеличить расход перерабатываемого лома (50-70%). Кроме того, этот термический способ подготовки металлического скрапа дает возможность извлечь из лома такие вредные примеси, как цинк, поскольку он имеет низкую температуру плавления (409,5˚C) и испарения (917˚C).

Исследованию вредного влияния цинка на доменный процесс и на состояние печей, источника и пути поступления его в доменную печь были посвящены множество исследований и монографий, начиная еще с прошлого столетия. На данный момент в той или иной степени разработаны несколько способов термического обесцинкования лома, которые заключаются в предварительном нагреве металлического лома, как в конвертере, так и перед подачей лома в него с помощью специальных устройств.

Существует несколько методик нагрева лома в конвертере с использованием различных материалов для увеличения теплоты процесса, однако особенности кислородно-конвертерного производства не позволяют организовать высокий уровень обесцинкования металлического лома. Также возможен предварительный подогрев лома вне конвертера в простых устройствах (совках и ковшах). Этот способ сочетает умеренные капитальные затраты и довольно высокую степень извлечения цинка из лома, хотя имеет ряд своих недостатков. Наивысшая степень извлечения цинка достигается подогревом лома в специальных внепечных установках, которые, однако, требуют значительных капитальных вложений на начальном этапе (приобретения соответствующего оборудования и вспомогательных устройств), но зато позволяют в дальнейшем обеспечить заметный не только экономический, но и экологический эффекты.

Анализ и сравнение преимуществ и недостатков основных термических способов извлечения цинка из лома представлены в виде таблицы, исходя из результатов которой, можно сделать вывод, что наиболее эффективным и экономически целесообразным является подогрев лома вне конвертера в простых устройствах.

Существенным недостатком всех способов обесцинкования металлического лома может считаться достаточно большой расход энергии и топлива (в большинстве случаев, природного газа). Однако для снижения этих затрат разработаны различные ресурсо- и энергосберегающие схемы модернизации установок для нагрева лома. Непосредственно в сталеплавильном производстве заманчивой является возможность использования физического тепла отходящих газов конвертера для предварительного подогрева шихты (прежде всего металлического лома).

Примером агрегата, в котором для нагрева металлического лома успешно используется тепло отходящих газов, является конвертер (печь) EOF (от английского EOF- Energy Optimizing Furnace). Конвертеры EOF емкостью 30-100 т имеют производительность 200 - 600 тыс. т в год. Доля лома в металлической шихте составляет 50 - 70%. В опытно-промышленных условиях опробована работа на 100% металлического лома в завалке.

При эксплуатации конвертера EOF возможна организация процесса обесцинкования металлического лома путем восстановления с его поверхности цинка с перспективой дальнейшего использования в цветной металлургии.