Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса 11
2. Выбор оптимальных параметров процесса спекания лисаковских концентратов 34
2.1. Лабораторные спекания лисаковских концентратов 34
2.1.1. Выбор метода планирования экспериментов применительно к агломерационному процессу 34
2.1.2. Выбор факторов и интервалов варьирования 36
2.1.3. Методика проведения опытов по спеканию лисаковских концентратов и их смесей 42
2.1.4. Результаты экспериментов 44
2.1.5. Оптшлизапдя процесса с помощью обобщенной функции желательности 52
2.2. Промышленные испытания по получению агломерата из шихт содержащих гравитационно-магнитный и обжиг-магнитный концентраты 59
2.2.1. Производство опытной партии агломерата и методика исследований 59
2.2.2. Технологический режим и работа агломашин 66
2.2.3. Выход и характеристика продуктов спекания 69
2.2.4. Металлургические свойства агломератов 70
2.2.4.1. Механическая прочность агломератов 70
2.2.4.2. Минералогический состав и структура агломератов 73
2.2.4.3. Температурные интервалы размягчения опытно-промышленных агломератов
3. Иследование физико-хшмческих и теплофизических свойств лисаковских концентратов 88
3.1. Изучение физико-химических свойств 88
3.1.1. Характеристика Лисаковского месторождения бурожелезняковых руд , 88
3.1.2 Физико-химические свойства гравитационномагнитного концентрата 92
3.1.3. Физико-химические свойства обжиг-магнитного концентрата 103
3.2. Исследование температурных характеристик плавления лисаковских концентратов и шихт на их основе 108
3.2.1. Методика проведения опытов и экспериментальная установка 109
3.2.2. Обсуждение полученных результатов 117
4. Исследовние газодинамических характеристик шихт и разработка технологии спекания лисаковских концентратов 143
4.1. Газодинамические характеристики шихт из лисаковских концентратов при агломерации 143
4.1.1. Установка и методика исследований 144
4.1.2. Результаты исследования 146
4.1.3. Исследование влияния зоны плавления шихты на газодинамические характеристики слоя 152
4.2. Разработка технологии спекания смеси ЛТМК и ЛОЖ и пути совершенствования технологии спе кания 155
5. Промышленые испытания и внедрение технологии агломерации смеси лисаковских концентратов 172
5.1. Производство опытной партии агломерата и методика исследований 172
5.2. Проверка комкуемости и газодинамических характеристик шихт в промышленных условиях 174
5.3. Показатели работы агломерационных машин в опытном периоде 174
5.4. Механическая прочность агломератов 177
5.5. Температуры плавления и интервалы размягчения агломератов 180
5.6. Эффективность использования ЛОМК в качестве небольшой (10 %) добавки к железорудным компонентам шихты 182
Заключение 186
Список литературы 189
Приложения 203
- Промышленные испытания по получению агломерата из шихт содержащих гравитационно-магнитный и обжиг-магнитный концентраты
- Исследование температурных характеристик плавления лисаковских концентратов и шихт на их основе
- Разработка технологии спекания смеси ЛТМК и ЛОЖ и пути совершенствования технологии спе кания
- Проверка комкуемости и газодинамических характеристик шихт в промышленных условиях
Введение к работе
Задачи, поставленные ХХУІ съездом КПСС, требуют от черной металлургии обеспечения народного хозяйства страны металлом в таком количестве, какое в настоящее время не производит ни одна отдельно взятая страна в мире /I/. Однако в ряде металлургических районов страны в настоящее время сложился значительный дефицит в железорудном сырье, вызвавший необходимость вовлечения в производство трудяообогатимых руд с повышенным содержанием вредных примесей. В связи с этим одной из первоочередных задач, требующих скорейшего решения, является разработка технологии эффек- . тивной подготовки к плавке бурожелезняковых руд, запасы которых составляют десятки миллиардов тонн /2/. Характерной особенностью бурых железняков является сравнительно не высокое содержание железа (32-34 %) и их трудная обогатимость, обусловленная тем, что рудные и нерудные минералы по физическим свойствам мало различи-ются между собой. Это предопределяет низкую эффективность.их разделения при использовании традиционных методов обогащения. Другой отличительной характеристикой бурожелезняковых руд, является их сложный вещественный состав и наличие примесей (Р, Cr, AS, А12°3 v2°5 как пРавило затрудняющих металлургический передел.
Одним из наиболее крупных месторождений бурых железняков является Лисаковское, руды которого могут явиться надежной сырьевой базой для развития черной металлургии Казахстана, Урала и Востока страны. Освоение месторождения осуществляется по гравитационно-магнитной и обжиг-магнитной технологии, обогащения. Гус-тоолитовые руды с содержанием железа более 41 % (при среднем со-. держании железа по месторождению 34,9 %) перерабатываются по гравитационно-магнитной технологии обогащения, которая позволяет получать концентраты с содержанием железа около 49 %. Однако запасы этих руд ограничены и в дальнейшем ожидается снижение содержания железа в концентрате до 44 % /3/. Наличие на месторождении руд (65-70 % от разведенных запасов), неудовлетворительно обогащающих по гравитационно-магнитной схеме, явилось основанием для строительства на Лисаковском ГОКе опытно-промышленной установки обжиг-магнитного обогащения с печыо CBC-I, эксплуатация которой подтвердила возможность получения концентрата глубокого обогащения с содержанием железа 61,0-63,0 % и кремниевым модулем SiO/Ala03= 0,85-1,05 из любых разновидностей руд /4/,
Как показала кратковременная практика работы агломерационных машин Карагандинского металлургического комбината, увеличение доли обжиг-магнитного концентрата в шихте оказывает очень неблагоприятное влияние на ход и результаты процесса спекания. Исследования, проведенные в ХМИ АН Каз. ССР и в Уралмеханобре указывают на существенное ухудшение процесса смешивания и оком-кования, уменьшение вертикальной скорости спекания и снижение качественных характеристик агломератов из смеси двух типов ли-саковских концентратов. В соответствий с геологическими условиями месторождения количество производимого обжиг-магнитного концентрата будет ежегодно увеличиваться. Все это в еще большей степени ухудшит условия агломерации на КарМК. Учитывая высокую проектную мощность Лисаковского ГОКа, строительство новых печей СВС-2,0, а также в будущем возможность использования других месторождений бурожелезняковых руд Казахстана,, перерабатываемых по обжиг-магнитной схеме следует считать, что совершенствование технологии спекания различных типов концентратов из бурых железняков преобретает особую важность и актуальность.
Целью настоящего исследования явилась разработка рациональной технологии агломерации обжиг-магнитного и гравитационно-магнитного концентратов Лисаковского ГОКа, обеспечивающей высокую производительность агломерационных машин и получение агломерата хорошего качества.
Основными задачами диссертационной работы являются:
1. Выявление причин нжзкой удельной производительности и неудовлетворительного качества агломератов при спекании смесей двух типов лисаковских концентратов;
2. В условиях существующего производства определение оптимальных параметров процесса спекания при непрерывно возрастающей доле в шихте обжиг-магнитного концентрата;
3. Совершенствование действующей и разработка новой технологии спекания смесей гравитационнонаагнитного и обжиічмагнитно-го концентратов на основе углубленного изучения физико-химических и теплюфизических характеристик материалов;- а также исследования "газодинамики процесса спекания.
Для оптимизации процесса агломерации был использован метод математического планирования с получением уравнения обобщенной функции желательности которая и Услужила критерием для выбора оптимальных технологических параметров. При изучении газодинамических характеристик отдельных зон, образующиеся при агломерации, была разработана методика, исключающая «.ошибки при совместной обработке градиента давления с изменением температуры слоя во времени. Применение хромомагнезитовой прослойки позволило оценить газодинамику слоя исключив при этом влияние зоны формирования агломерата. Для определения температурных характеристик плавления разработана новая методика и создана высокотемпературная термографическая установка.
В первой главе диссертации рассмотрены и обобщены результаты научно-исследовательских работ по спеканию различных типов ли-оаковских концентратов в лабораторных и промышленных условиях. Отмечен технологический характер выполненных исследований, отсутствие в них объяснения неудовлетворительных показателей процесса агломерации и низкого качества агломерата. На основании проведенного анализа обоснованы цели и задачи защищаемой работы, а также намечены пути по их реализации.
Вторая глава посвящена исследованию в лабораторных условиях процесса спекания смеси гравитационно-магнитного и обжиг-магнитного концентратов с использованием метода многофакторного планирования эксперимента.. Проанализированы практически все возможные пути интенсификации процесса агломераций с постоянно увеличивающейся в шихте долей обжиг-магнитного концентрата. С использованием обобщенной функции желательности (по производительности и "холодной" прочности агломерата) выбраны оптимальные технологические условия спекания смесей концентратов с использованием результатов и рекомендаций модельных расчетов.
В третьей главе диссертационной работы подробно и всесторонне исследованы основные физико-химические свойства двух типов ли-саковских концентратов. Впервые на основе экспериментального изучения температурных характеристик плавления чистых концентратов и шихт на их основе выполнен анализ влияния зоны плавления (в реальном процессе) на газодинамические параметры процесса спекания (производительность) и качество агломерата. Выведено уравнение для определения температур плавления железорудных материалов в зависимости от их химического состава. С использованием данного уравнения и диаграмм состояния сделаны выводы о возможном составе первичных агломера - 9 ционных расплавов. Впервые оценены удельные газодинамические сопротивления отдельных зон спекаемого слоя из шихт на основе гравитационно-магнитного и обжиг-магнитного концентратов и их смесей. С использованием полученных данных о зонах лимитирующих процесс спекания предложены реальные пути для его интенсификации.
В четвертой главе работы приведены результаты исследований по совершенствованию процесса и разработке технологии спекания как лисаковских концентратов, так и их смесей. Подробно изучены различные варианты технологии с двухслойной укладкой шихты (с применением извести и без нее). Предложена новая эффективная технология спекания смесей гравитационно-магнитного и обжиг-магнитного концентратов.
В заключительной главе представлены данные проверки лабораторных исследований в промышленных условиях и результаты внедрения разработанных рекомендаций.
В работе были использованы методы исследования: аналитический, петрографический, химический, дйфференциально-термограви-метрический и термический. Исследования проводили как в лабораторных так и в промышленных условиях. Математическая обработка полученных результатов проводилась с использованием электронно-вычислительных машин "Электроника ДЗ-28" и EC-I020.
Работа выполнена в соответствий с научно-техническим планом исследований Химико-металлургического института АН Каз.ССР по госбюджетной теме "Разработать технологию доменной плавки лисаковских низкомодульных концентратов на глиноземистых шлаках". Шифр темы О-АН-58, J\° гос.регистрации 36016295, и по хоздоговорной теме с головным институтом по окуксованию железорудных материалов Уралмеханобр "Промышленное освоение технологии произ - ю водства агломерата из смеси гравитационно-магнитного и обжиг-магнитного концентратов Лисаковского ГОКа, на аглофабрике J& 2 КарМК" • Основание для проведения работы - координационный план МЧМ.СССР (головной институт Уралмеханобр), раздел 2.2-37-81; шифр по тематическому плану Уралмеханобр - 2.2 K-4I-8I-P.
Материалы диссертации доложены на научно-технической конференции молодых специалистов К&рметкомбината в 1982-83-84 г.г., на 11-ой региональной научно-технической конференции "Комплексное использование руд Лисаковского месторождения" г. Караганда, 1983 г., и на УП научно-технической конференции УПИ, Свердловск, 1984 г.
Работа выполнена в лаборатории рудно-термических процессов ХМИ АН Каз. ССР, кафедре "Металлургии чугуна" Уральского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института им. С.М.Кирова, Карагандинском металлургическом комбинате, сотрудникам которой автор благодарен за внимание и помощь.
Автор очень признателен за постоянные консультации и практическую помощь при выполнении данной работы доценту кафедры "Металлургия чугуна" к.т.н. Каплуну Л.И. и заведующему сектором агломерации института Уралмеханобр к.т.н. Малыгину А.В.
Промышленные испытания по получению агломерата из шихт содержащих гравитационно-магнитный и обжиг-магнитный концентраты
Исследований проводили в 1981 г. на аглофабрике $ 2 Кармет-комбината в рамках промышленных испытаний по агломераций смеси ли-саковского гравитационно-магнитного и обжиг-магнитного концентратов с участием институтов Уралмеханобр, ХМИ АН Каз.ССР и УралНИИЧМ,
Для проведения промышленных испытаний на Карметкомбинат поступило 50 тыс т ЛОЖ, агломерация которого осуществлялась в течение трех периодов с 8 по 27 августа 1981 г. Опытные периоды характеризовались последовательным увеличением содержания ЛОЖ в шихте с 25 до 45 и 85 % с соответствующим сокращением расхода ІЖ. Шихты спекали на агломашине И с периодическим подключением (во втором периоде) агломашины W 5. Агломашины W 5 и 1Ь 6 работали на обычной шихте, содержащей около 90 % ЛТЖ в железорудной части /48 /. Всего за период испытаний получено 125 тыс.т. агломерата с различной долей ЛОЖ.
Перед загрузкой в бункера шихтового отделения все компоненты шихты подвергались опробованию в соответствии с ГОСТ 15054-69.13 железорудную часть аглопшхты, наряду с ЛОЖ и ЛТЖ, входила рудная смесь, состоящая из агасуйских и соколовско-сарбайских агло-руд. Наличие в составе шихты рудной смеси было обусловлено необходимостью применения марганцевой руды. Расход ее определялся исходя ;из условий получения агломерата с содержанием марганца 0,6--0,7 %.
Для офлюсованая шихты применяли смесь известняка и доломита. С целью интенсификации процесса спекания применялась известковая пыль печи КС-1000 со средним содержанием окиси кальция 78 %.
В качестве топлива использовалась смесь коксовой мелочи и тощего угля Красяобродского разреза в соотношении 3:1.
Состав шихты, химический и гранулометрический составы ее компонентов представлены в таблицах 2.5-2.8. Опытная шихта являлась многокомпонентной и характеризовалась существенными отличиями рудных минералов по минералогическому, химическому, гранулометрическому составам и физическим свойствам.
Расчет шихты производили из условий получения агломерата с основностью 1,05-1,10, содержанием закиси железа 17-19 %9 закиси марганца и окиси магния соответственно 0,7 и 2,4 %.
Операции смешивания и окомкования шихты осуществлялись при подаче 30 % воды в смесительный и 70 % в окомковательные барабаны через форсунки.
Загрузка шихты на спекательные тележки осуществлялась в два слоя с корректировкой расхода топлива в верхний слой Зажигание и комбинированный нагрев шихты производились путем сжигания коксового газа в горелках удлиненного горна конструкции БНИИМТ-.
Два параллельно работающих эксгаустера обеспечивали разрежение под колосниковой решеткой до 13 кПа.
Схема обработки спека включала дробление агломерата до круп ности не более 150 мм, сортировку на самобалансном грохоте с выделением первичного (горячего) возврата, охлаждение на прямолиней-ном охладителе 0П-ЗІ5 до средней температуры 100 С, вторую стадию грохочения с отсевом вторичного (холодного) возврата, из которого выделялась постель крупностью 5-15 мм» Опытный агломерат в доменный цех подавался отдельным потоком. Опробование его осуществлялось ковшевыми пробоотборниками. Двухчасовые пробы анализировали на содержание основных элементов. Определяли выход мелочи (фр. 0-5 мм) и механическую прочность агломерата по ГОСТ 15137-77. По этим же пробам определяли прочность по методике ХМИ АН Каз.ССР, а также другие физические свойства агломерата.
Ситовой состав агломерата, горячего и холодного возвратов, постели, просыпи и выход продуктов спекания определяли два раза за период.
Удельная производительность агломашин в первом опытном периоде при расходе извести 34,5 кг/т агломерата составляла 0,865 т/м2. ч, во втором при расходе извести 41,7 кг/т агломерата - 0,795 т/иг.ч и в третьем при полной замене комбинированного флюса доломитом и расхода извести 28 кг/т агломерата - 0,674 тДг.ч. (табл. 2.9).
Введение обжиг-магнитного концентрата сверх 30 % привело к качественному изменению структуры окомкрванной шихты. Эквивалентный диаметр гранул и газопроницаемость исходной шихты в основном периоде увеличились на 20-25 % по сравнению с базовым. Однако газопроницаемость слоя в процессе спекания резко ухудшилось, в результате чего, несмотря на снижение высоты спекаемого слоя с 390 до 300-270 мм, вертикальная скорость спекания шихты по периодам уменьшилась с 13,8 до 11,8; 9,1 и 12,2 мм/мин.
Исследование температурных характеристик плавления лисаковских концентратов и шихт на их основе
Отмеченное ранее различие минералогического и химического состава концентратов обуславливает и различие других физико-химических свойств, в том числе и температур плавления.
Наличие расплава и температура его появления оказывает существенное влияние на производительность процесса спекания (через газодинамику) и механизм формирования конечной структуры агломерата. Поэтому анализ механизма формирования агломерационной структуры с целью дальнейшего совершенствования технологии получения агломерата невозможен без изучения температуры и температурных интервалов фазовых переходов, происходящих в процессе нагрева материалов, так как от характера их протекания в значительной степени будет зависеть качество готовой продукции и производительность агломерационных машин.
Эксперименты проводили на установке, схема которой приведена на рис. 3.7. Установка включает в себя герметичную малоинерционную микропечь сопротивления (I), силовую цепь (I), вакуумную (П), газовую (Ш) и измерительную (ІУ) системы.
Конструкция микропечи (рис. 3.8) предусматривает возможность создания в ходе опыта вакуума или газовой атмосферы любого заданного состава. Использование платинового нагревателя, при работе в окислительной среде и молибденового, в нейтральной или восстановительной, позволяет проводить исследования при температурах до 1600-2000 С соответственно. Силовая цепь установки, выполненная на базе понижающего трансформатора (3) мощностью 2 квт, и включенного в его первичную обмотку регулятора напряжения РНО-2 (4) с многоступенчатым редуктором (5), обеспечивает автоматичес-кий нагрев (охлаждение) опытных образцов в интервале от 1-2 до 1000 град/мин. Вакуумная система печи, укомплектованная форвакуумним насосом ВН-46І (22), диффузионным насосом Н-01 (21) и трехходовыми вакуумными кранами (19, 20), позволяет проводить откачку рабочего пространства печи от разрежения 0,15 до 5« 10 Па. формирование заданного состава газовой фазы в печи, регулирование давления и расхода газа осуществляется с помощью вентилей точной регулировки (8), мановакууметра ВЩ (9), системы вакуумных кранов (10) и переносного реометра.
Для контроля температуры использованы две платина-платина-родиевые термопары (ТИП) Тт и Т? (17) (с термостатированными при 0 С свободными концами) в комплекте с потенциометром КСЇЇ-4 (13) и включенным параллельно ему потенциометром ЦЩІ-04 (15). Такая схема подключения вторичных приборов способна надежно работать как в режиме дифференциальной, так и раздельной регистрации показаний двух простых термопар» Расчетная погрешность установки по температуре (в интервале 0-1600 С) составляет +6,5 градусов, а определенная по рейнерным точкам (Al,Cu ,Wi ) = +4,5 С. Дополнительный контроль за состоянием образца в ходе опыта и его фотографирование осуществляестя с помощью оптического устройства (на базе фотонасадки МФН-І2), обеспечивающего увеличение до 25 раз и фокусируемого через кварцевое окно в верхней крышке микропечи.
В исследованиях использовали концентраты лисаковского гравитационно-магнитного и обжиг-магнитного обогащения и шихты составленные на их основе. Химический состав исходных материалов приведен в табл. 3,6. Содержание ЛГМК и ЛОМК в железорудной части шихты в экспериментах изменяли в пределах от 0 до 100 % (100:0; 75:25; 50:50; 25:75; 0:100). Опыты проводили в атмосфере гелиямарки "ВЧ" (0,001 % 0)f которым печь заполнялась после откачкидо разрежения 5 10 Па. На рабочую поверхность пластинчатого нагревателя устанавливали образец в виде таблетки, полученной прессованием исследуемого материала фр. —0,1 мм в специальной прессформе под давлением около 19,5 Ша. Вес таблетки диаметром 7 мм и толщиной 1,5 мм составлял в среднем около 200 мг. Размеры образца (в частности его высоты) были установлены в результате предварительных исследований, в основе которых предполагалось получение "термически тонкого" тела. В центре образца имелось цилиндрическое углубление в I мм, предназначенное для установки
В качестве связующего при прессовании использовали технический спирт. спая ІШ - термопары. Для создания условий равномерного прогрева таблетки по высоте, пластинчатый нагреватель закрывали цилиндрическими экранами из молибдена, а внутреннюю поверхность верхней крышки печи выполняли полированной Малая инерционность (сопро-тивление) нагревательного элемента позволяла осуществлять нагрев образцов с одинаковой скоростью в интервале температур от 100 до 1600 С. Принимая во внимание сведения, имеющиеся в литературе по термографии, касающиеся оптимальных скоростей нагрева /Ю2/» и учитывая собственный опыт работы, для более точного анализа процесса плавления скорость нагрева в опытах изменяли от 2 до 120 град/мин , а вес навески от 160 до 240 мг. Основная масса опытов проводилась при скорости нагрева 30 град/мин Кроме термопары Ту, горячий спай которой устанавливали в центре образца, для контроля температуры на контакте нагревателя с таблеткой использовали термопару Т » Такая схема позволяла надежно фиксировать моменты фазовых переходов, сопровождающиеся постоянным ростом температуры на нагревателе при относительном или даже полном прекращении увеличения температуры таблетки. Абсолютные значения температур фазовых превращений фиксировали на1№ Высокую скорость нагрева (120 град/мин) использовали для повышения чувствительности установки в случае определения температуры конца плавления. Низкую скорость нагрева (2 град/мин) применяли с целью увеличения разрешающей способности метода при определении труднофиксируемого (в некоторых случаях) начала плавления. Иногда для увеличения разрешающей способности увеличили и вес образца (до 240 мг).
Разработка технологии спекания смеси ЛТМК и ЛОЖ и пути совершенствования технологии спе кания
Как следует из представленных в работе результатов лабораторных и промышленных испытаний, главным положительным моментом спекания смесей ЛГМК и ЛОМК по существующей технологии является то, что полученные агломераты имеют повышенное содержание железа и высокую механическую прочность. Но, наряду с этими положительными моментами, имеются и отрицательные: агломераты из смесей концентратов имеют низкую восстановимость и низкие температуры размягчения; шихты при спекании сильно переплавляются, что предопределяет недожог топлива и низкие показатели производительности агломашия. Возможности интенсификации процесса известью ограничены условиями офлюсований..
Существенные положительные стороны технологии, а также развитие Лисаковского ГОКа по пути обжиг-магнитного обогащения/ руд, предопределяют необходимость и актуальность поиска рацио нальной технологии спекания смесей гравитационно-магнитного и обжиг-магнитного концетратов.
Анализ выявленных в результате лабораторных и промышленных исследовании отрицательных сторон в процессе агломерации смесей концентратов ЛТМК и ЛОЖ показывает, что для их устранения в первую очередь необходимо учесть закономерность протекания высокотемпературных процессов, в частности, размягчения и плавления шихт, а также газодинамику спекаемого слоя» При исследовании температурных характеристик плавления шихт (гл. 3) установлено, что шихта, содержащая 30-50 % ЛОЖ теряет состояние "расплав-каркас - при наиболее низкой температуре - 1260-1270 С, Лоэ- -тому содержание ЛОЖ 45-50 % в железорудной части шихты является наиболее неблагоприятным с точки зрания потери каркаса, сильного заплавления слоя и, как следствие этого ухудшение газопроницаемости. Только при содержании ЛОЖ 85-90 % потеря состояния "расплав-каркас" наступает при той же температуре, что и без ЛОЖ.
Одним из способов повышения газопроницаемости спекаемого слоя (повышения производительности) является двухслойное спекание шихты, обеспечивающее возможность ликвидации отрицательного влияния легкоплавности смесей концентратов и снижения степени-переувлажнения материала, путем рациональной организации верх- . него и нижнего слоев как по крупности, так и по компонентному составу. Поэтому, с целью определения показателей процесса аг- ломерации при двухслойной укладке шихты с заменой в ее железорудной части 25 % ЛГЖ обжиг-магнитным концетратом, по методике изложенной выше было проведено 10 вариантов спеканий: I - однослойное спекание без интенсификатора (базовый ва риант); 2 однослойное спекание с использованием в шихте извести (базовый вариант); 3 - двухслойное спекание шихты с вводом в верхний слой ЛИК, Л"0МК, флюсов, коксйка, в нижний - рудной смеси (PC), воз-врата флюсов, коксйка; 4 - двухслойное спекание шихты по варианту 3 с вводом в верхний слой извести; 5 - двухслойное спекание шихты с вводом в верхний слой ЛОЖ, PC, возврата, флюсов, коксйка, в нижний - ЛГЖ, флюсов, коксйка; 6 - двухслойное спекание шихты по варианту 5 с вводом в нижний слой извести; 7 - двухслойное спекание шихты по варианту 5 с вводом извести в верхний слой; 8 - двухслойное спекание шихты с вводом в верхний слой ЛГЖ, флюсов, коксйка, в нижний - ЛОЖ, PC, возврата, флюсов, коксйка; 9 двухслойное спекание шихты по варианту 8 с вводом, в верхний слой извести; 10 - двухслойное спекание шихты по варианту 8 с вводом в нижний слой извести. Рудная часть шихты состояла из 55 % ЛШК, 25 % ЛОЖ и 20 % рудной смеси (PC), В качестве интенсификатора применялась известь 2-го сорта с содержанием Са0о( щ = 83,26 %. Ее расход в шихте составил 20 кг/т агломерата. Спекания по всем вариантам проводили при высоте слоя 350 мм и разрежении под колосниковой решеткой аглочаши 12 кПа,
Газопроницаемость исходной и спекаемой шихты определяли по формуле /112/ в- - " (4.1) К. ; где & - расход воздуха, м/с; S - площадь сечения слоя, иг; Ар - перепад давления, Па, h - высота слоя, м. Расход воздуха определяли крыльчатым анемометром. Спекали агломерат с основностью 1,15 и содержанием 2,0 % окиси магния. Результаты опытов приведены в табл. 4,1 и табл. 4,2. Как видно из приведенных данных при однослойном спекании шихты, содержащей 25 % ЛОЖ в железорудной части, удельная производительность установке не превышает 0,6 т/м ч. (вариант I). Ввод в шихту извести в количестве 20 кг/т агломерата приводит к повышению производительности до 0,88 тДг»ч (вариант 2). При двухслойной укладке шихты с вводом в верхний слой ЛГМК и ЛОМК, а в нижний крупнозернистых, (устойчивых к переувлажнению) рудной смеси и возврата, производительность установки по сравнению с однослойным спеканием увеличивается в 1,5 раза (варианты I и 3), что обусловлено повышением газопроницаемости спекаемого слоя (рис. 4.9 варианты I и 3). Использование в качестве интенбйфикатора извести в количестве 20 кг/т агломерата повышает удельную производительность почти в два раза по сравнению с однослойным спеканием без извести (вариант I и 4). Известно, что одной из особенностей агломерации является неоднородность процесса и структуры спека по высоте слоя, отрицательно сказывающаяся на прочности агломерата. При этом менее прочным получается агломерат верхнего слоя, что обусловлено
Проверка комкуемости и газодинамических характеристик шихт в промышленных условиях
При проведений промышленных испытаний были оценены грануло метрический состав и газодинамические характеристики влажной окомкованной шихты при различных расходах ЛОЖ, Введение в агломерационную шихту на базе мелкозернистого ЛГЖ тонкоизмельченно-го ЛОЖ привело к существенному изменению качества подготовленной шихты (табл. 5.2).
Обладая высокой удельной поверхностью (2600 смг/г) и комку-емостью, ЛОЖ благоприятно повлиял на развитие процесса окомкования шихты. Уже при первых добавках ЛОЖ образуются гранулы, а с повышением содержания его в шихте степень окомкования возрастает. Эквивалентный диаметр комочков шихты составил по периодам соответственно 1,46; 1,34; 1.63. Следует отметить, что, несмотря на развитие процесса окомкования с вводом в шихту ЛОЖ и наличие извести, прочность гранул оказывается недостаточной. Независимо от улучшения газодинамических характеристик сырой шихты в холодном состояний, происходит интенсивное разрушение гранул в результате чего газопроницаемость слоя шихты при спекании снижается, что подтвердило результаты лабораторных исследований (раздел 4.1).
Исходные технологические параметры для процесса агломерации были заданы с учетом результатов лабораторных исследований (см. раздел 2.1) цромышленяых испытаний 1981 г. (см.раздел 2.2) и дан-ных подробного изучения особенностей свойств ЛГЖ и ЛОЖ.
За период испытаний получено 127300 т агломерата. Удельная производительность агломашин в переходный и опытный периоды составила 0,750, 0,502 и 0,727 тДг.ч и снизилась в сравнении с базовой (0,830 т/м .ч) на 9,6; 39,5 % и 12,4 % соответственно (табл. 5.3).
Введение обжигчжгнитного концентрата сверх 30 % привело к качественному изменению структуры шихты..Эквивалентный диаметр гранул и газопроницаемость шихты в исходном состоянии в опытном периоде увеличилась на 20-25 % по сравнению с базовым. Однако, газопроницаемость слоя в процессе спекания резко ухудшилась, в результате чего, несмотря на снижение высоты спекаемого слоя на 120 мм в опытных периодах по сравнению с базовым, вертикальнаяг ......скорость спекания шихты по периодам уменьшилась с 13,8 до 11,8; 9,1 и 12,2 мм/мин.
Полученные результаты показывают, что при содержании ЛОЖ в железорудной части шихты до 30 % расход извести, обеспечивающей сохранение производительности агломашин на уровне базового режима, составляет более 20 кг/т агломерата. Шихта с содержанием ЛОМК более 30 % при отсутствии извести не технологична и не может быть использована на типовых аглофабриках.
Оценка механической прочности агломератов производилась по пробам, отобранным с аглофабрики (ЇЇУ-І2). Кроме того определял-ся гранулометрический состав и прочность проб агломератов, взятых с конвейера на выходе с аглофабрики.
Анализ гранулометрического состава нестабилизированного агломерата показывает, что содержание мелочи 0-5 мм в переходный и опытный периоды меньше, чем в базовом (табл. 5.4) на 1,8 - 2,5 %. Используя результаты по температурным характеристикам плавления (раздел 3.2) при проведении данного исследования был снижен расход топлива Так как при доле ЛОВ/К в шихте 30-40 % расплав для формирования агломерата образуется при более низких температурах и с широким интервалом плавления, что дает возможность получить прочные агломераты при более низком расходе топлива.
Поэтому, несмотря на уменьшение высоты спекаемого слоя ввод в шихту ЛОМК привел к заметному сокращению твердого топлива на спекание. Причем, в переходном и опытном периодах (вариант без извести) снижение твердого топлива на спекание составило 19 % или 5,5-3,9 % на каждые 10 % вводимого ЛОМК. В опытном периоде с известью снижение расхода твердого топлива на спекание составило 14 % или 3,0 % на каждые 10 % вводимого ЛОМК.
Прочность агломератов на удар после испытания по ГОСТ 15137-77 во всех периодах с ЛОМК также оказалась выше, чем в базовом на 0,2-1,6 % абс. Показатель истираемости опытных агломератов (кроме переходного периода, где показатель истираемости составил 4,4 %) улучшился на 0,6-0,7 абс. по сравнению с базовым (4,2 %).
Таким образом испытания показали, что по усредненным прочностным показателям опытные агломераты не только не уступают базовому, но и превосходит его.
Температурные интервалы размягчения определялись по методике описанной в разделе 2.2. Результаты измерений, приведенные в табл. 5.5 показывают, что интервалы размягчения, а также температура начала и конца размягчения в опытных агломератах близки между собой. Температура начала размягчения у базового выше на 30-40 С, но интервал размягчения меньше на 40 С.
Повышение содержания ЛОМК в железорудной части шихты снижает температуру начала размягчения агломерата и увеличивает интервал его вязко-пластя ного состояния, чем в базовом агломерате.
В целом введение в агломерационную шихту до 30 % ЛОЖ, несмотря на снижение производительности агломашин, позволяет существенно уменьшить расходы по переделу за счет уменьшения расхода твердого топлива на спекание. Качество агломерата при этом не ухудшается.
ОМК глубокого обогащения небольшими партиями начал поступать на аглофабрику }Ь 2 Карметкомбината с 1978 г. В этот период была в промышленных условиях испытана технология подачи ОМК в шихту отдельным компонентов в количестве до 10 % в железорудной части.
Промышленными экспериментами установлено, что при введении в железорудную часть шихты до 10 $Л0МК в процессе происходят достаточно заметные положительные изменения. В частности, в результате статистической обработки на ЭВМ промышленных данных о работе аглофабрики J& 2 установлено /101 /, что при увеличении со-держания ОМК в интервале от 0 до 10 % уменьшается содержание ме лочи 5-Ю мм в агломерате. Связь содержанияЛОМК х) и мелочи в аг - si—ломерате (у) имеет вид:
При этом прямой связи между содержаниемЖЖ в шихте и удельной производительностью агломашин не было обнаружено. Полученные результаты послужили основанием для внедрения указанной технологии в производство. С 1981 г. яа аглофабрике № 2 внедрена и постоянно осуществляется технология опекания шихты с переменным рас ходом лисаковскогоЛОМК в высоком слое. Ввиду необходимости под
