Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Минеральная сырьевая база (МСБ) марганца России и её значение для чёрной металлургии 7
1.1. Потребность внутреннего рынка России в марганцевых сплавах 7
1.2. Основные способы подготовки и использования марганецсодержащего сырья в отечественной практике 34
1.3. Влияние оксидов марганца на физико-химические свойства ферритов кальция 46
Глава II. Исследование влияния оксидов марганца на физико-химические свойства ферритов кальция 58
2.1. Методики исследований 58
2.2. Термографические и рентгеноструктурные исследования 65
2.3. Исследование и анализ псевдотройных диаграмм плавкости системы CaOFe203 - 2CaO-Fe203 - Mn02 74
2.4. Оценка физико-химических свойств марганецсодержащих ферритно-кальциевых смесей с помощью модельных параметров оксидных систем теории СНИР Приходько Э.В.. 79
Глава III. Газодинамика отдельных зон спекаемого слоя при агломерации офлюсованного марганец-содержащего комплексного материала 96
3.1. Алгоритм расчета газодинамического сопротивления неизотермического слоя зернистых материалов при спекании под давлением 96
3.2. К вопросу оценки газодинамических свойств изотермического слоя сыпучих материалов 100
3.3. Газодинамический режим процесса спекания офлюсованного марганецсодержащего комплексного материала под давлением 115
Глава IV. Исследование и разработка рациональной технологии спекания под давлением марганец-содержащих шихт с модулем основности CaO/Si02> 1-0 124
4.1. К вопросу выбора способа окускования марганецсодержащих материалов 124
4.2. Влияние технологических параметров процесса агломерации под давлением на производство АМД и качество ОМКМ 129
Заключение 152
Литература 154
Приложения 170
- Основные способы подготовки и использования марганецсодержащего сырья в отечественной практике
- Исследование и анализ псевдотройных диаграмм плавкости системы CaOFe203 - 2CaO-Fe203 - Mn02
- К вопросу оценки газодинамических свойств изотермического слоя сыпучих материалов
- Влияние технологических параметров процесса агломерации под давлением на производство АМД и качество ОМКМ
Введение к работе
Сталеплавильный сектор является определяющим звеном в общем цикле производства черных металлов. От уровня выплавки стали, сортамента, качества металлопродукции, её конкурентоспособности зависит потребность в марганце и его сплавах, а также решение вопроса развития отечественного производства марганцевых ферросплавов различного состава и назначения.
Несмотря на изменение структуры сталеплавильного сектора, качества стали, и её назначения структура использования и производства марганцевых ферросплавов в мире остается стабильной (%): 45-48% высокоуглеродистого ферромарганца, 44-47% силикомарганца и 7-9% рафинированного ферромарганца.
Согласно плану развития сталеплавильного сектора и системного анализа состояния МСБ марганцевого сырья и ферросплавных предприятий доменного ферромарганца и силикомарганца на период 2010-2015 гг. российский сектор ферросплавов за счет существующих мощностей сможет обеспечить марганцевыми сплавами сталеплавильный сектор черной металлургии за счет переработки импортного сырья и использования марганецсодержащих отходов ферросплавных предприятий.
Одним из перспективных направлений в производстве доменного ферромарганца является освоение энерго- и ресурсосберегающей технологии доменной плавки при выводе сырых карбонатных флюсов из состава шихты и замена их на ферритно-кальциевый комплексный материал (ФКМ) с модулем СаO/SiO23-4, производимого из железосодержащих и карбонатных отходов металлургического комплекса способом спекания под давлением.
Актуальность работы определяется необходимостью создания высокопроизводительного процесса получения офлюсованного марганецсодержащего комплексного материала с модулем СаO/SiO210 для использования в процессе выплавки высокоуглеродистого ферромарганца и разработка технологических мероприятий с целью производства качественного офлюсованного марганцевого агломерата.
Цель работы заключалась:
- в исследовании и освоении технологии производства офлюсованного марганецсодержащего комплексного материала (ОМКМ) с модулем СаО/SiO210,0 способом агломерации под давлением;
- в исследовании процессов подготовки к окускованию марганецсодержащих и железосодержащих отходов основных агрегатов металлургического цикла с выпуском продукции с добавленной стоимостью;
- в исследовании физико-химических и металлургических свойств ОМКМ;
- в исследовании и освоении технологии производства офлюсованного марганцевого агломерата (ОМА) с модулем СаО/SiO21,0-1,3 способом спекания под давлением карбонатных марганцевых руд;
- в определении технико-экономической эффективности использования в составе шихты для выплавки доменного ферромарганца высокоосновных продуктов ОМКМ и ФКМ.
Научная новизна:
- впервые исследованы процессы спекания под давлением марганецсодержащих ультраосновных материалов (ОМКМ) и определены основные технологические параметры процесса спекания ОМА с модулем СаО/SiO21,0-1,3;
- впервые разработаны ресурсо- и энергосберегающие технологии подготовки к агломерации отходов металлургической отрасли и технологическая схема производства ОМА и ОМКМ;
- установлено интенсифицирующее влияние на скорость твердофазных реакций в системе ферритно-кальциевых смесей СаО – Fe2O3 и 2СаО – Fe2O3 пиролюзита (MnO2);
- с использованием современных методов физико-химических исследований разработаны и опубликованы псевдотройные диаграммы плавкости составов и оксидов марганца;
- установлена тесная корреляционная связь с рациональным химическим составом офлюсованного марганецсодержащего комплексного материала и модельными параметрами теории СНИР оксидных систем д.т.н. Э.В. Приходько;
- модифицированный алгоритм оценки гидравлического сопротивления изотермического и неизотермического слоя сыпучего материала позволил определить газодинамические коэффициенты отдельных зон спекаемой шихты и их влияние на суммарное гидравлическое сопротивление.
Практическая ценность. Разработана технология высоко-производительного процесса получения офлюсованного марганец-содержащего комплексного материала (ОМКМ) с модулем СаО/SiO2 10,0 спеканием под давлением из шихты, составленной на основе отходов металлургического производства и смеси флюсов.
Разработана и внедрена энерго- и ресурсосберегающая технология выплавки доменного ферромарганца с применением ферритно-кальциевого комплексного материала.
Реализация результатов работы. Впервые в практике отечественной металлургии на карусельной агломашине АМД получена опытная партия ОМКМ способом агломерации под давлением из шихты, состоящей: 15% марганецсодержащих отходов от выплавки доменного ферромарганца; 5% замасленной окалины; 35% смеси известняка с доломитизированным известняком (3:1); 25% возврата и 10% твердого топлива. Использование ОМКМ в качестве флюса при выплавке доменного ферромарганца совместно с кусковой Ушкатынской марганцевой рудой Жайремского ГОК (Казахстан) способствовало экономии кокса, марганцевой руды, полному выводу из шихты сырых флюсов и металлодобавок, повышению производительности доменной печи.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на:
- международной научно-практической Интернет-конференции «Энерго- и ресурсосбережение - ХХI век» (Орел, 2007 г.);
- четвертой (Липецк 2007 г.) и пятой (Липецк 2008 г.) международных научно-технических конференциях «Современная металлургия начала нового тысячелетия».
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 8 печатных работах, в том числе 2 статьи опубликованы в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав с выводами и заключения. Работа изложена на 95 страницах текста и содержит 16 рисунков, 40 таблиц, 60 формул и библиографический список из 151 наименования.
Основные способы подготовки и использования марганецсодержащего сырья в отечественной практике
Выплавка углеродистого ферромарганца в доменных печах СССР в 1975 году составляла 72,3 %, а к концу 1980 года почти весь ферромарганец планировалось выплавлять в электропечах (табл. 1.12). При переходе промышленности к рыночной экономике, распад СССР, отсутствии в российском машиностроительном комплексе производства мощных электроферросплавных печей, комплектующего оборудования — эти факторы определили способ производства ферромарганца в доменных печах как экономически более выгодный по сравнению с электропечным. Технологичность и экономическое преимущество подтверждает динамика выплавки высокоуглеродистого доменного ферромарганца зарубежных производителей (1.13). Из табл. 1.13 следует, что динамика производства доменного ферромарганца в течение длительного периода оставалась стабильной, а в ФРГ наблюдался рост выплавки в доменных печах. В СССР и России накоплен огромный опыт производства доменного высокоуглеродистого ферромарганца. Многочисленные опытные плавки и многолетняя производственная практика позволила выяснить влияние на производительность и расход кокса основных технологических и конструктивных параметров доменной печи при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца [26,32 — 52,55,59]: - объекта доменных печей и их конструктивных особенностей; - состава марганцевых руд, содержание марганца, состава пустой породы; - качества кокса и его реакционной способности; - влияние основности шлака и его физико-химических свойств; - температуры дутья и обогащение его кислородом; - влияние вдувания природного газа в фурменную зону; - способа окускования марганецсодержащего сырья; влияние неофлюсованного и офлюсованного марганцевого агломерата; - влияние крупности марганцевого сырья и его механической прочности.
Главным сдерживающим фактором наращивания производства на российских ферросплавных предприятиях является отсутствие отечественной марганцево-рудной базы.
Основной экспортер марганцевой руды в Россию — Казахстан поставляет богатую кусковую руду, но ее не хватает для покрытия дефицита сырья. В Казахстане имеются и значительные запасы бедных руд, требующих обогащения и не находящих спроса у зарубежных покупателей.
Так, на обогатительной фабрике Джездинского ГОКа по действующей технологии обогащения получают концентрат (30-32 % Мп) крупностью 0-20 мм с низким отношением Р/ Мп ( 0,0015), что позволяет прогнозировать возможность выплавки ферромарганца в доменной печи с содержанием 0.1 % [Р]. Использование марганцевого концентрата для производства высокоуглеродистого ферромарганца возможно только после предварительного окускования. Кроме того, при добыче марганцевых руд в Казахстане из-за отсутствия мощностей по окускованию мелких фракций скопилось более 1,0 млн. т мелкой фракции 0-6,0; 0-8,0; 0-20 мм АООТ «Жайремского ГОК» и ЗАО «Алаш» (табл. 1.14).
Приведенный химсостав мелких фракций, колошниковой пыли и смесь шламов (табл. 1.14) показывает, что эти материалы могут быть использованы для производства марганецсодержащего ферритно-кальциевого материала (МФКМ) для доменных печей при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца, а также для интенсификации шлакообразования кислородно-конвертерного, мартеновского и электросталеплавильного процессов [65-74].
Снижение материалоемкости и энергоемкости при производстве марганцевых ферросплавов тесно связано с совершенствованием схем подготовки и окускования марганцевого сырья [18, 19, 24, 52, 55].
Использование мелкого сырья марганцевых руд приводит к ухудшению хода доменной печи, к подвисаниям, осадкам и, следовательно, к снижению производительности и удорожанию продукции. Промышленный опыт подтвердил, что замена сырой руды на окускованный материал значительно улучшает технико-экономические показатели доменной печи при выплавке ферромарганца. Отсев из руды и агломерата мелочи (менее 5,0 мм) не только улучшает газопроницаемость доменной шихты, но і и способствует равномерному распределению газового потока по сечению печи. Мелкий материал захватывается потоком воздуха и уносится из доменной печи. Это не только увеличивает расход марганцевого сырья, затрудняет уход за газопроводами и пылеуловителями, но и нарушает газораспределение и работу доменной печи. Поэтому освобождение шихты доменной плавки от класса менее 5,0 мм важнейшее мероприятие по обеспечению ровного хода печей, повышению их производительности и снижению расхода кокса на единицу ферромарганца. Многие производственные данные иллюстрируют эффективность работы печи, на агломерате и кусковой шихте, освобожденной, от мелочи. В качестве примера приведем результаты работы доменной печи завода им., Дзержинского при выводе сырой марганцевой руды из доменной шихты и заменой на марганцевый агломерат.
При использовании в доменной печи неофлюсованного марганцевого агломерата вынос колошниковой пыли уменьшился в два раза и составил 80 кг/т FeMn, производство увеличилось на 15 %, а расход кокса снизился на 5,0% [19, 24, 52].
Так как продукты обогащения марганцевых руд представляют мелкие концентраты, то для экономичного их использования и высокопроизводительной работы металлургических агрегатов (доменных и электропечей) такие концентраты необходимо агломерировать.
Исследование и анализ псевдотройных диаграмм плавкости системы CaOFe203 - 2CaO-Fe203 - Mn02
При рациональных параметрах процесса спекания решающая роль в формировании конечной структуры спека принадлежит процессам жидкофазного спекания и определяется температурным уровнем в агломерационном слое, степенью развития восстановительно-окислительных реакций, физико-химическими свойствами исходной шихты и т.д. При агломерации от 40 до 90% исходной шихты проходит через стадию расплавления и кристаллизации.
Основным критерием пригодности шихтовых материалов для агломерации является их физико-химический состав, определяющий возможность их подготовки к спеканию и обеспечивающий появление при термообработке расплава, необходимого для формирования связки.
По данным рентгенограмм установлено, что при 800С добавка к однокальциевому ферриту Мп02 не оказывает практически никакого влияния и протекание каких-либо реакций не наблюдается. С увеличением Мп02 до 15% наблюдается образование твердых растворов вида (Fe, Мп)304 и (Fe, Мп)20з за счет внедрения катионов железа в оксиды марганца. Необходимо также констатировать, что при нагреве смеси оксидов CaOFe203-Mn02 до 800С пиролюзит диссоциирует не только до Мп2Оз, но и до Mn3Oi, который образуется при диссоциации при более высокой температуре МпО2490"600С Мп2Оз920"1000С Мп304, то есть смесь оксидов CaO-Fe203 оказывает ускоренное воздействие с понижением температурного интервала диссоциации с 920-1000С до 800С. При 1000С с добавлением Мп02 увеличивается количество ферритов кальция в конечной структуре образцов. Установлено, что ввод Мп02 в смесь ферритов кальция способствует снижению температуры твердофазных реакций и, следовательно, ускоряет процесс образования ферритов кальция.
Исследования температуры плавления синтетических образцов системы СаОБегОз - 2CaOFe2C 3 - Мп02 позволили построить псевдотройную диаграмму плавкости у образцов, которые подвергали температурной обработке при температурах 800С и 1000С (рис. 2.4).
Рассмотрим изменение температур в системе CaOFe203 - 2CaOFe203 -Мп02. В системе CaOFe203 - 2CaOFe203 минимальная температура плавления достигается при содержании двухкальциевого феррита в количестве 5%. При добавлении к этой системе Мп02 минимальные температуры наблюдаются при 5-10% этого соединения. Понижение температур плавления при добавлении МпО? связано с образованием твердых растворов оксидов Мп при температуре обжига образцов 800С. Обжиг образцов при температуре 1000С повышает температурный уровень системы, по-видимому, за счет более полного взаимодействия 2CaOFe203 с CaOFe203 для образования ферритов кальция, содержащих в своем составе оксиды марганца.
Рентгеноструктурные анализы, температуры плавкости изучаемых систем позволили рекомендовать содержание оксидов марганца 5-10% в комплексном флюсе. Дальнейшее повышение Мп02 в ферритах кальция будет способствовать повышению температуры плавления, а следовательно более трудным условиям спекания шихты.
Тестовые спекания для оценки технологических параметров получения марганецсодержащего комплексного флюса в лабораторных условиях методом агломерации под давлением спекали шихты с разным содержанием флюсующих добавок и разным содержанием марганецсодержащих добавок по отношению " к железорудной шихте. Результаты экспериментов представлены в таблице 2.4.
Добавление в качестве марганецсодержащего материала шлама ОАО-«КосМЗ» оказывает сложное влияние на показатели процесса спекания при разном содержании флюсующей смеси.
Если в качестве оценочного параметра взять удельную производительность, то наилучшие показатели достигаются при спекании шихты, содержащей 75% флюсующей смеси и 50% марганецсодержащего материала в составе железорудной части шихты при этом удельная производительность составила 3,0 т/м час, и вертикальная скорость спекания 130 мм/мин, при давлении над слоем равном 98,7 кПа. Такой состав шихты был подвергнут спеканию на полупромышленной установке НПО «Тулачермет» с целью получения партии марганецсодержащих комплексных флюсов для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца в доменных печах ОАО «КосМЗ».
К вопросу оценки газодинамических свойств изотермического слоя сыпучих материалов
Коротич В.И. и Пузанов В.П. [128], приняв за основу известное уравнение Дарси-Вейсбаха для расчета гидравлического сопротивления изотермического неподвижного слоя сыпучих материалов получили двучленное уравнение потерь напора: где АРо - потеря напора слоя шихты при условной скорости фильтрации воздуха при нормальных условиях, кн/м ; h — высота слоя сыпучего материала, м; р0 - плотность воздуха при te = 298 С, кг/м ; wo - условная скорость фильтрации воздуха при te = 298С, м/с; v0 — кинематическая вязкость воздуха при te = 298 С, м /с; К] и К.2 — коэффициенты, газодинамического сопротивления слоя сыпучих материалов,м2, м1. Выражение (3.9) четко разграничивает влияние газового потока (ро, wo, v о) и структуру слоя на потерю напора при движении газа через слой сыпучих материалов, а коэффициенты Kj и К2 являются универсальными и могут объективно характеризовать физические и газодинамические свойства слоя сыпучих материалов: - объем зерен сыпучего материала, м ; d33 - диаметр шара, эквивалентного частице по объему, м; АиВ — постоянные величины. Таким образом, коэффициенты газодинамического сопротивления К] и К2 отражают только свойство слоя и являются объективными однозначными показателями газодинамических свойств слоя сыпучих пористых материалов.
Однородный слой сыпучих материалов во всем объеме характеризуется постоянными коэффициентами газодинамического сопротивления Ki и К2, то есть отражают газопроницаемость слоя как «способность слоя легко или с трудом пропускать через себя газ». Оценку газопроницаемости гранулированной шихты с участием отходов производства ферромарганца производили в лабораторных условиях согласно методике работ [105, 129, 130]. В табл. 3.1. приведены составы шихт с широким диапазоном физико-химических свойств, зерновым составом гранулированного материала, насыпной массой и коэффициентами газодинамического сопротивления (табл. 3.2.) [129, 131, 132]. Фильтрацию газов через неподвижный слой зернистых материалов рассматривают как движение газового потока в каналах между частицами (внутренняя задача), когда же становятся существенны инерционные эффекты, то необходимо прибегать к методам внешней задачи, то есть учитывать влияние на сопротивление слоя сыпучих материалов форму частиц [128, 129]. В дальнейшем теория течения в каналах совершенствовалась и получила свое завершение в виде двухчленных зависимостей сопротивления слоя (3.9) от скорости фильтрации. В зависимости от режима движения преобладает то или другое свойство: при ламинарном режиме основное значение приобретает вязкость газа, при турбулентном — скорость газового потока [128]. Анализируя зависимость (3.9) необходимо отметить отклонение от закона
Дарси-Вейсбаха, то есть отклонение прямо пропорциональной зависимости потерь напора от скорости движения воздуха в слое пористого материала, может быть вызвано не турбулизацией воздуха (то есть образованием в потоке воздуха завихрений), а дополнительным расходом энергии на преодоление инерции в результате изменения направления движения всего потока в криволинейном канале, хотя при этом пересечения траекторий движения отдельных элементарных слоев среды может и не происходить. В.И. Коротич [128] считает, что деление потерь напора при прохождении газа через слой сыпучих материалов на вязкостную и инерционную составляющие является более обоснованным. Необходимо заметить, что терминология «турбулентная» и «ламинарная» являются более распространенной и мы в своей работе будем придерживаться традиционной-терминологии. При оценке газодинамических параметров" слоя сыпучих материалов по отношению турбулентной составляющей потерь напора к ламинарной можно судить о характере движения газа в слое: Уравнение (3.11) при сравнении с числом Рейнольдса показывает, что структуры безразмерных критерии. Z и Re одинаковы и отличаются лишь соответствующими коэффициентами, характеризующими свойства слоя.
В выражении (3.11) отношение коэффициентов газодинамического, сопротивления является величиной, аналогичной эквивалентному диаметру каналов слоя в критерий Рейнольдса, но более полно отражающей газодинамические свойства слоя: На рис 3.2. и в табл. 3.3. представлены газодинамические характеристики исходных шихтовых материалов для спекания доменного агломерата, фосфорита, офлюсованного марганецсодержащего комплексного материала и ферритно-кальциевого материала. Сопоставление газодинамических характеристик исходной шихты ОМКМ с другими шихтами (рис. 3.2., табл. 3.3.) показывает, что исходная шихта ОМКМ обладает более низкой газопроницаемостью по сравнению с другими анализируемыми составами шихт. Низкая газопроницаемость шихты ОМКМ объясняется отрицательным влиянием на комкуемость повышенного содержания гидрофобной марганецсодержащей пыли доменных печей КосМЗ, выплавляющих высокоуглеродистый ферромарганец. В работе [129] показано, что исходная газопроницаемость аглошихты не коррелируется с изменением удельной производительности аглоустановки, то есть высокая или худшая газопроницаемость не может однозначно служить характеристикой процесса спекания той или иной шихты. Газопроницаемость гранулированной аглошихты определяется тремя факторами: зерновым составом исходной шихты, содержанием влаги и режимом грануляции. Приведенные газодинамические коэффициенты Кц и К2, опытных шихт (табл. 3.3.) соответствовали максимальной производительности аглоустановки, то есть все исследования осуществляли при оптимальной влажности шихты с гранулированной структурой [90, 105, 136]. Процесс спекания носит слоевой характер и условно агломерируемый слой можно по высоте разделить на пять зон: спеченного продукта, плавления, интенсивного нагрева, сушки, переувлажнения. Начальная газопроницаемость аглошихты всегда выше газопроницаемости спекаемого слоя, так как большинство процессов, развивающихся при спекании, увеличивают его газодинамическое сопротивление. Влиянию структурных зон спекаемого слоя на газодинамическое сопротивление слоя железорудной шихты посвящены многочисленные работы советских и зарубежных исследователей [128-131]. Благодаря работам В.И. Коротича и В.П. Пузанова появилась возможность оценивать удельное сопротивление и газопроницаемость структурных зон с использованием газодинамических коэффициентов К і и К2. На основе экспериментальных зависимостей АР = f(w0) рассчитаны коэффициенты газодинамического сопротивления Kj и К2 структурных зон слоя при агломерации шихтовых материалов ОМКМ, фосфоритов, доменного агломерата и ФКМ (табл. ЗА.). Газодинамические характеристики структурных зон основного периода агломерации анализируемых шихт представлены также зависимостью АР = f(w0) на рис. 3.3.; 3.4.; 3.5.; 3.6.
Влияние технологических параметров процесса агломерации под давлением на производство АМД и качество ОМКМ
Согласно плану развития сталеплавильного сектора России на период 2010-2015 г.г. ферросплавные предприятия смогут обеспечивать ферромарганцем и силикомарганцем отечественное производство стали за счет существующих мощностей ОАО «КосМЗ», ОАО «СЧПЗ» и ферросплавных предприятий Урала.
В организационный период освоения отечественной минеральной сырьевой базы (МСБ) марганца ферросплавные предприятия ОАО «КосМЗ», ОАО «Мечел», ОАО «СФЗ» и ОАО «ЧЭМК» следует обеспечить импортным качественным марганцево-рудным сырьем, что как показал опыт ферросплавных заводов позволит производить конкурентоспособную продукцию.
При планировании развития МСБ марганца и ферросплавных, предприятий перспективным направлением является разработка и внедрение замкнутых технологических схем при добыче, подготовке к дальнейшему переделу и производству марганцевых сплавов.
Промышленный опыт [124] использования оку скованных марганец-содержащих отходов в доменном и сталеплавильном производствах подтвердил, что за счет комплексного использования сырья, промежуточных и конечных продуктов, возможно, рационально использовать отечественную МСБ марганца и обеспечить защиту окружающей среды.
На металлургических предприятиях России с производством углеродистого ферромарганца в доменных печах шламы, колошниковая пыль-и шлаки не утилизируются; что увеличивает потери марганца, повышает себестоимость конечной продукции и оказывает негативное влияние на экологию металлургического района.
Сотрудники кафедры «Металлургия» в различные годы провели ряд исследований для оценки основных технологических параметров процесса агломерации марганцевых руд и отходов производства ферромарганца способом спекания под давлением. В состав исследований включены серии по агломерации окисленных марганцевых руд с производством неофлюсованного и офлюсованного агломерата, спекание карбонатных марганцевых руд Чиатурского месторождения, а также опробованы способы производства офлюсованного марганецсодержащего комплексного материала (ОМКМ) с использованием ЖСО и МСО ферросплавного производства. Технологию производства ОМКМ разного состава и назначения исследовали в лабораторных условиях и на опытно-промышленной установке АМД «Тулачермет» [65-70,72-74, 123-127, 146].
Производство ОМКМ в зависимости от состава шихты и условий температурно-теплового и газового режима спекания под давлением определяется механической прочностью минеральной связки, состоящей из ферритов кальция разного состава и минералов железокальциевой силикатной группы. От их соотношения в минеральной связке ОМКМь зависит одно из основных металлургических свойств — механическая» прочность и, следовательно, производительность установки. Несмотря на возможный широкий диапазон состава минеральной связки, наличие в составе шихты твердого топлива пригодность компонентов шихты ОМКМ к ферритообразованию в спеке можно оценить с помощью определяющих критериев. К таким критериям можно отнести модуль основности CaO/Si02, глиноземный Al203/Si02, магнезиальный MgO/Si02 и другие [147].
Анализ экспериментального материала [65-70, 72-74, 123-127, 146] позволил сформулировать основные требования к качеству компонентов шихты рационального состава ЖСО и МСО компонентов шихты ОМКМ: физико-химический и зерновой состав компонентов шихты для производства ОМКМ должны способствовать повышению скорости твердофазных реакций образования ферритов кальция разного состава; рациональный химсостав МСО для производства ОМКМ соответствует отношению Si02/Mn равным 0,47—0,75, что обеспечит содержание MnO в продукте спекания в количестве 5,0 -10,0 в интервале модуля основности CaO/SiC 2 = 10+15 (табл. 4.2); шихта для производства ОМКМ, включающая ЖСО или их смесь, кальций- и магниисодержащий материалы с отношением Fe06,n/SiO2 не менее 11, а содержание SiC 2 не должно превышать 4-5%; оптимальные физико-химические свойства ОМКМ для производства углеродистого ферромарганца в доменных печах соответствуют модельным параметрам теории СНИР оксидных систем стехиометрическому коэффициенту р с интервалом значения 0,75 -0,78 и химическому эквиваленту Ае равным (-2,2)+(-1,92).
С учетом «определяющих критериев» для выбора компонентов шихты ОМКМ в условиях ОАО «КосМЗ» предложено использовать в качестве ЖСО замасленную окалину (ЗО), в качестве МСО смесь колошниковой пыли и шлама (3:1), в качестве флюсующего материала смесь известняка с доломитизированным известняком (3:1), коксик с содержанием золы менее 12% (табл. 4.2).
Сотрудники кафедры «Металлургия» ЛГТУ [148,149] разработали ресурсосберегающую технологию подготовки шихты для производства ФКМ и ОМКМ разного состава и назначения (рис. 4.1.). Из технологической схемы подготовки переувлажненных ЖСО и МСО исключены операции вакуумной фильтрации и термического способа сушки шламов, а для замасленной окалины способ выжигания масляной эмульсии в трубчатой печи. Эти традиционные энергоемкие операции заменены механическим способом снижения влажности.
С целью экономии энергетических ресурсов разработан механический-способ обезвоживания переувлажненного дисперсного материала за счет смешивания с сыпучим материалом с заданным гранулометрическим составом и физико-механическими свойствами поверхности частиц.
