Введение к работе
- з -
Актуальность работы, Острый дефицит материальных и энергоресурсов, создавшийся в последнее время в доменном производстве Украины, обусловил поиск и реализацию приемлемых способов сокращения расхода кокса. Одним из наиболее эффективных и надежных путей его снижения является повышение качества подготовленных железорудных материалов, в частности, за счет оптимизации их пористости, обусловливающей рост степени использования тепловой и химической энергии газов в доменной печи.
Управление пористостью окускованных железорудных материалов наиболее целесообразно осуществлять за счет недефицитных углеродсодержащих материалов и органических связующих добавок. Использование их является также источником остаточного углерода в подготовленном железорудном сырье, что в комплексе с оптимальной пористостью заметно повышает его физико-химические и металлургические свойства.
Цель работы. Разработка теоретических основ и технологических приемов улучшения физических и металлургических свойств окускованных железорудных материалов для доменной плавки путем использования недефицитных добавок органических связующи;; веществ и твердого топлива.
Научная новизна:
- с позиции образования пористости дана количественная
оценка, произведен выбор и обоснование вида, доли и круп
ности органических недефицитных добавок, обеспечиваю
щих получение окускованного железорудного сырья повы
шенного качества;
теоретически определены и экспериментально обоснованы технологические параметры термообработки гранул, обеспечивающие управляемое развитие порообразования и сохранение части углерода в окатышах; выявлены и обоснованы рациональные способы введения предельных количеств добавок в шихту окомкования;
построена математическая модель и развита аналитическая интерпретация подходов к установлению оптимальных (прогнозных и фактических) величин прочности и восстанови-
-4 -мости окатышей в зависимости от доли лигносульфонатов в шихте;
на основе всестороннего изучения методами петрографии и электронной сканирующей микроскопии установлены особенности структуры, характер распределения и формы пор в периферийной, промежуточной и центральной зонах окатышей, отобранных по высоте обжигаемого слоя;
выявлены закономерности влияния различных порообразу-ющих добавок на физические и металлургические свойства окускованных железорудных материалов;
Практическая ценность работы:
разработаны методы использования лигнина при производстве окатышей и агломерата с повышенной пористостью и восстановимостью;
разработана технология производства окатышей с использованием сухого порошка и жидкого раствора лигносульфонатов на этапе производства сырых гранул, позволившая осуществить полную замену бентонита органическим связующим при регулируемом порообразовании готовой продукции без ухудшения прочностных характеристик сырых и обожженных окатышей;
разработана технология получения окатышей с улучшены-ми металлургическими свойствами с использованием твердого топлива.
На зашиту выносятся следующие положения:
теоретическое и экспериментальное обоснование методов получения окускованных железорудных материалов повышенного качества с использованием органических порообра-зующих добавок; механизм порообразования в структуре окатышей;
метод оптимизации качества окатышей (по пористости и восстановимости) с использованием полученной математической модели;
технологические параметры промышленного производства окатышей повышенной пористости, содержащих углерод;
результаты промышленного производства окатышей повышенного качества и доменной плавки с их использованием.
Личный вклад в разработку научных положений и дости-
жение практических результатов заключается в том, что автором предложены методики исследований, подготовлены я проведены лабораторные эксперименты, обработка и обобщение полученных результатов; выявлены закономерности влияния различных порообразующих добавок на физические п металлургические свойства окускованных железорудных материалов и разработана математическая модель для прогноза и оптимизации их свойств; при непосредственном участии автора получены промышленные партии окатышей с повышенными металлургическими свойствами, проведена доменная плавка с их использованием.
Методы исследования. РГспользованы гостированнъте способы отбора проб и испытания материалов, методы планирования эксперимента, регрессионного анализа и оптимизации, макроструктурный и петрографический анализы образцов с использованием микроскопии, в т.ч. электронной, высокого разрешения.
Реализация результатов в промышленности. Разработанные технологии получения окатышей с использованием твердого топлива, сухих и жидких лигносулъфонатов, опробованы в промышленных масштабах на Полтавском ГГОКе и СевГГОКе.
На доменной печи №4 Краматорского металлургического завода проведена опытная доменная плавка на окатышах, полученных с добавками твердого топлива. За счет повышения качества окатышей и благоприятного изменения сопутствующих технологических факторов достигнуто снижение расхода кокса на 31,7 кг/т чугуна (или на 5,6%).
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на: Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых "Интенсификация металлургических процессов и повышение качества металлов". -Тула, 1990 г.; Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы теории и технологии подготовки железорудного сырья для доменного процесса и бескоксовой металлургии". -Днепропетровск, 1990 г.; Всесоюзной научно-технической конференции "Теория и практика решения экологических проблем в горнодобывающей и металлургической промышленности". -Дне-
- б -
пропетровск, І!) 9 З г.; Международной научно-технической конференции "Теория и технология аглодоменного производства". -Днепропетровск. 1995 г.; ежегодных научных семинарах кафедры металлургии чугуна Днепропетровского металлургического института, 1988-1995 гг.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 3 статьях, 1 заявке на изобретение и 7 тезисах докладов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, изложена на 136 страницах, включая 111 страниц машинописного текста, 25 рисунков, 58 таблиц, списка литературы из 41 наименований и 5 приложений на 42 страницах