Разработка технологии производства ферросилиция и электродной массы с использованием каменного угля Кашлев, Иван Миронович

Введение к работе

Актуальность темы. Из многообразия выпускаемых ферроспла-IB одно из первых мест по объему производства занимает ферросили-ш, который находит применение, как при производстве стали, так и в ічестве восстановителя в силикотермических процессах. Ферросили-ш получают в руднотермических электропечах путем восстановления гоксида кремния из кварцита углеродистым восстановителем в присут-вии стальной стружки. Эти печи оборудованы самообжигающимися ектродами, которые формируют путем обжига электродной массы, ефективная работа электропечей, в целом, и эксплуатационная стой-ість самообжигающихся электродов, в частности, зависят от показате-й качества используемых в производстве углеродистых материалов. В висимости от этих показателей в различных технологических процес-х используют различные виды углеродсодержащих материалов. Одни них находят применение в качестве восстановителей в углетермиче-их процессах, другие в качестве огнеупорных материалов для футе-івки металлургических агрегатов, третьи в качестве наполнителей при готовлений электродных масс. Традиционно используемые для этих лей различные виды кокса, полукокса и термоантрацита дороги и де-щитны. В качестве альтернативной замены для этих углеродсодержа-их материалов были предложены каменные угли. Однако, показатели чества и свойства каменных углей, их изменения от температуры, орости нагрева и гранулометрического состава исследованы недоста-чно. Не разработаны оптимальные составы восстановительных смесей [я выплавки ферросилиция, рецептуры и технологические регламенты [я изготовления электродной массы с использованием каменных углей, ээтому возникла необходимость изучить теоретические предпосылки зможности использования каменных углей при производстве ферро-лиция, на их основе разработать технологические процессы, направ-нные на достижение оптимального расхода сырья, электроэнергии и ижение себестоимости выпускаемой продукции.

В ходе работы были изучены факторы, влияющие на показатели чества каменных углей, и разработаны способы регулирования техно-тическими режимами, созданы на этой основе достоверные модели юцессов, выданы и внедрены в производство практические рекомен-ции, направленные на оптимизацию технологии выплавки ферроси-[ция и изготовления электродной массы.

Работа выполнялась в соответствии с целевой программой "Ме-лл", научно-технической программой "Сибирь", планами новой тех-[ки и научно-исследовательских работ ОАО "Кузнецкие ферроспла -і".

Целью работы является разработка и внедрение технологии про-водства ферросилиция с использованием каменных углей, поставляе-

мых с местных угледобывающих предприятий.

Для изучения изменений показателей качества углеродистых материалов, происходящих в ходе их использования в технологических процессах выплавки ферросилиция и изготовления электродной массы, был выполнен комплекс исследований и экспериментов.

На основе полученных результатов были разработаны составы восстановительных смесей и рецептур для использования их при выплавке ферросилиция и изготовлении электродной массы.

Промышленные испытания предложенных восстановительных смесей, технологических регламентов, рецептур для электродной массы и режимов формирования самообжигающихся электродов были проведены на ферросплавных печах с установленной мощностью трансформатора 20 - 29 МВА и на участке производства электродной массы.

Основное внимание в работе сосредоточено на решении следующих задач:

изучение теоретических предпосылок повышения эффективности выплавки ферросилиция в руднотермических печах за счет использования каменных углей;

разработка схем массопереноса углерода в руднотермической печи при использовании каменных углей в качестве восстановителя для выплавки ферросилиция;

изучение показателей качества исходных углеродистых материалов и изменений этих показателей в ходе термической обработки;

разработка составов восстановительных смесей с использованием каменных углей, являющихся альтернативной заменой традиционно используемого коксового орешка при выплавке ферросилиция;

выбор гранулометрического состава восстановительных смесей, обеспечивающего использование каменных углей, с получением наилучших технико-экономических показателей;

проведение промышленных испытаний и внедрение в производство предложенных составов восстановительных смесей для выплавки ферросилиция с использованием каменных углей;

разработка технологических регламентов и рецептур для изготовления электродной массы с использованием в качестве наполнителя листвянского антрацита в качестве альтернативной замены дорогостоящих и дефицитных донецкого термоантрацита и доменного кокса;

проведение промышленных испытаний и внедрение в производство предложенных технологических регламентов и рецептур для изготовления электродной массы, используя листвянский антрацит в качестве наполнителя;

разработка, освоение и внедрение в производство режимов формирования самообжигающихся электродов, изготовленных из электродной массы на основе листвянского антрацита и красногорского тощего угля.

Методы исследований. В работе использовались стандартные ме-)ды исследований. Гранулометрический состав определялся ситовым шшзом. Определение содержания влаги, золы и выхода летучих ве-,еств из коксов и углей производилось по ГОСТ 27314-91, ГОСТ 1022- 85, ГОСТ 6382-91. Действительная плотность определялась по ОСТ 2160 -82 и ГОСТ 10220-88. Реакционная способность и удельное іектрическое сопротивление углеродистых материалов определялись в ютветствии с ГОСТ 10089-89 и ГОСТ 4668-75. Пористость углероди-"ых материалов и содержание твердого углерода определялись расчетам путем. Определение коэффициента текучести электродной массы и іельного электрического сопротивления образцов обожженной массы ;уществлялось по методикам, разработанным ГосНИИЭПом в соответ-ъии с ТУ 48-12-8-83. При обработке результатов применены методы атематической статистики. Обработка полученных данных произведе-1 с использованием современной компьютерной техники.

Научная новизна диссертационной работы определяется следую-ими результатами, полученными в ходе решения поставленных задач:

разработаны схемы массопереноса в руднотермической печи ш выплавке ферросилиция с использованием восстановителей с раз-гчными свойствами;

теоретически обоснована и экспериментально доказана возмож-5сть оптимизации процесса производства ферросилиция путем исполь-івания каменного угля в составе восстановительных смесей и в рецеп-'ре для изготовления электродной массы;

исследованы показатели качества углеродистых материалов и их яесей, а также изменения этих показателей в зависимости от темпера-'ры, скорости нагрева и гранулометрического состава;

разработаны и опробованы на практике оптимальные составы >сстановительных смесей для выплавки ферросилиция и рецептуры гектродных масс с использованием каменных углей;

Практическая ценность и реализация результатов работы. Резуль-;ты исследований внедрены на ОАО "Кузнецкие ферросплавы" при эоизводстве ферросилиция. Теоретические разработки и рекомендации тли в основу технологических инструкций по выплавке ферросили-1я, производству электродной массы, инструкции по эксплуатации са-эобжигающихся электродов.

Работа проводилась на ОАО "Кузнецкие ферросплавы" с исполь-іванием материальной базы Кузнецкого филиала ВУХИН, ГосНИИ-Па, СибГИУ и ОАО "ЧЭМК".

Внедрение каменных углей на ОАО "Кузнецкие ферросплавы" в юизводстве ферросилиция и электродной массы дало фактический юномический эффект 7,9 млн. рублей в год (в ценах до 17 августа 1998 їда).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Теоретические предпосылки повышения эффективности вы
плавки ферросилиция в руднотермических печах и схемы массопере-
носа плавки с использованием различных восстановительных смесей.

1. Результаты исследований показателей качества исходных углеродистых материалов и их изменений в ходе термической обработки.

2. Составы восстановительных смесей с использованием каменных углей для выплавки ферросилиция, технологические регламенты и рецептуры для изготовления электродной массы с использованием в качестве наполнителя листвянского антрацита и красногорского угля.

3. Результаты промышленных испытаний разработанных составов восстановительных смесей при выплавке ферросилиция с использованием каменных углей, разработанных технологических регламентов и рецептур при изготовлении электродной массы с использованием листвянского антрацита и красногорского угля.

4. Результаты внедрения в производство режимов эксплуатации самообжигающихся электродов, изготовленных из электродных масс на основе листвянского антрацита и красногорского тощего угля.

Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались и обсуждались:

1. На заводской научно-технической конференции "Совершенствование производства ферросилиция", Новокузнецк, 1997 г.

2. На конференции Infakon 8 "8th International Ferroalloys Congress" (Beijing, China), 1998 r.

3. На научной конференции "Антрациты Горловского бассейна", Новосибирск, 1996 г.

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 20 работ.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка литературы из 132 наименований, приложения. Работа изложена на 161 странице, содержит 18 рисунков и 55 таблиц.