УДК 622.788.3:669.162.1
Гаврилко С.А.(1), Гаврилко Ю.С.(2),
Громак Г.А.(1), Личконенко Н.В.(1), Мосейко Ю.В.(1)
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ ФЛЮСА ДЛЯ АГЛОМЕРАЦИИ НА ОБЖИГОВОЙ МАШИНЕ КМ-14
(1) Запорожская государственная инженерная академия
(2) ОАО «Металлургический комбинат «Запорожсталь»
В данном докладе описана технология подготовки флюса для агломерации с использованием классифицированных дозированных фракций известняка и твердого топлива в определенных соотношениях в условиях ОАО «Металлургический комбинат «Запорожсталь». Внедрение данной технологии в производство позволило значительно улучшить технико-экономические показатели процесса обжига известняка.
Ключевые слова: известняк, твердое топливо, фракция, скорость спекания, усреднение, смешивание, разрежение, степень обжига.
In this report the technology of preparation of a gumboil for agglomeration with using of the dosed out fractions of limestone and firm fuel in certain parities in the conditions of Open Society «Metallurgical Industrial complex" Zaporizhstal "is described. Introduction of this technology in manufacture has allowed to improve considerably technical and economic indicators of process of roasting of limestone.
Keywords: limestone, firm fuel, fraction, speed of sintering, averaging, mixing, depression, roasting degree.
Введение. Применение извести в составе агломерационной шихты является в настоящее время одним из наиболее эффективных путей интенсификации процесса агломерации рудного сырья [1].
Анализ достижений. П.Н. Острик с сотрудниками [2] исследовали влияние извести на процесс агломерации при ее закладке в штабель концентрата. Было установлено, что при введении в рудную смесь извести шихта хорошо комкуется, повышается ее газопроницаемость, а также возрастает вертикальная скорость спекания агломерата. Количество микрообъемов офлюсованной шихты, прошедших через жидкую фазу, значительно больше, чем в агломерате, спеченном из шихты без выдержки извести с концентратом.
На ОАО «Металлургический комбинат «Запорожсталь» введение извести в количестве 3-4 % от массы рудной части сопровождалось значительным повышением производительности агломашин и улучшением качества агломерата. Установлено, что при введении
Проведенные исследования [5,6] показали, что эффективность применения извести в аглошихте определяется ее качеством. При этом введение извести в состав шихты вызывает увеличение вертикальной скорости спекания агломерата за счет роста скорости фильтрации газа в спекаемом слое, вызванной улучшением начальной газопроницаемости окомкованной шихты и повышением прочности отдельных ее комков.
Увеличению скорости спекания агломерата при использовании извести в составе шихты способствует также ее каталитическое действие на процесс горения топлива [7]. Причиной ускорения горения топлива, обработанного известью, служит образование из гидроксида кальция [Са(ОН)2] пероксида кальция (СаО2), при разложении которого выделяется атомарный кислород.
Влияние извести на выход годного агломерата проявляется в повышении его прочности, чему способствует улучшение условий минералообразования в зоне подогрева и образования расплава, снижение вязкости расплава и повышение температурного уровня спекания.[8].
Таким образом, результаты ранее проведенных исследований показали, что наличие извести оказывает существенное влияние на процесс спекания офлюсованного агломерата, причем, чем выше качество извести, тем эффективнее ее применение.
В настоящее время на ОАО «Металлургический комбинат «Запорожсталь» известь для производства офлюсованного агломерата получают на обжиговой конвейерной машине КМ-14. Для этого известняк и твердое топливо смешивают в смесительном барабане и увлажняют смесь до 2 %. Далее готовую смесь укладывают на колосниковые тележки слоем
Недостатком данной технологии является низкая степень обжига известняка (не более 60...65 %), вызванная неравномерным распределением температуры в слое смеси известняка и твердого топлива из-за неравномерности распределения топлива в объеме смеси и просасываемого воздуха по сечению слоя.
Задачей исследования является совершенствование технологии подготовки извести для агломерации путем усреднения по крупности и количеству компонентов смеси в объеме и по сечению колосниковых тележек. Это позволит достигнуть более равномерного просасывания воздуха через слой смеси и увеличения степени использования тепловой энергии топлива, что приведет к улучшению показателей процесса обжига.
Основная часть исследований. Решение поставленной задачи достигали дозированным смешиванием классифицированных фракций известняка (<
На первом этапе изучали влияние соотношения трех классифицированных фракций известняка: <
При выполнении первого этапа исследований вышеуказанные три фракции известняка дозировали путем регулирования зазора колосниковой решетки молотковой дробилки, а также шиберными затворами на бункерах ленточного дозатора в диапазоне изменения (3:90:7)%, (3:85:12)%, (5:80:15)% и (7:76:17)% по массе соответственно. Далее дозированные фракции известняка смешивали с твердым топливом в шнековом смесителе с увлажнением шихты до 2 %. Обжиг полученной смеси осуществляли согласно технологической инструкции [11].
Применение классифицированных фракций известняка позволяет формировать слой смеси известняка и твердого топлива с наиболее равномерным распределением фракций по сечению. Это придает смеси лучшую разрыхленность по объему колосниковой тележки, что обеспечивает большее просасывание воздуха через слой смеси. В результате уменьшается разрежение в вакуум-камерах и повышается степень использования тепловой энергии топлива.
Для определения оптимального соотношения классифицированных фракций известняка выполнили сопоставление базового периода работы обжиговой машины продолжительностью двое суток и четырех экспериментальных периодов аналогичной продолжительности. Показатели работы для базового и опытных периодов приведены в табл. 1.
Таблица 1
Результаты предварительных исследований работы обжиговой машины в базовом и опытных периодах
№ |
Показатель |
Базовый период |
Опытные периоды |
|
|||
I |
II |
III |
IV |
||||
Соотношение фракций известняка < |
- |
3:90:7 |
3:85:12 |
5:80:15 |
7:76:17 |
|
|
1 |
Расход, т/сутки |
|
|
|
|
|
|
2 |
- известняка |
600 |
900 |
890 |
900 |
880 |
|
3 |
- топлива |
60 |
86 |
88 |
87 |
88 |
|
4 |
Высота слоя, мм |
600 |
650 |
650 |
650 |
650 |
|
5 |
Скорость движения тележек, м/мин |
0,59 |
0,43 |
0,44 |
0,43 |
0,44 |
|
6 |
Разрежение в вакуум-камерах, кПа |
4,90 |
4,70 |
4,80 |
4,60 |
4,80 |
|
7 |
Степень обжига известняка, % |
65,0 |
72,0 |
78,0 |
82,0 |
75,0 |
|
8 |
Производство извести, т/сутки |
400 |
620 |
600 |
610 |
580 |
|
Анализ влияния рассмотренных дозированных классифицированных фракций известняка в смеси с твердым топливом на показатели процесса обжига показал, что наиболее оптимальным является период III, при котором достигнуты наилучшие результаты - разрежение в вакуум-камерах 4,6 кПа, степень обжига известняка - 82% и производительность обжиговой машины - 610 т/сут.
Новую технологию обжига известняка испытывали при подготовке флюса для агломерации на конвейерной машине КМ-14 в агломерационном цехе ОАО «Металлургический комбинат «Запорожсталь». Продолжительность как базового периода, так и промышленных испытаний составляла 15 суток.
Дозированные фракции известняка в количестве 45, 720, 135 т/сутки соответственно смешивали с твердым топливом в количестве 87 т/сутки в шнековом смесителе. Полученную смесь укладывали слоем толщиной
Таблица 2
Технико-экономические показатели работы обжиговой машины в базовый период и в период промышленных испытаний
№ |
Показатель |
Базовый период |
Период промышленных испытаний |
Соотношение фракций известняка < соответственно в смеси, % |
-
|
5:80:15 |
|
1 |
Расход, т/сутки |
|
|
2 |
- известняка (общий) |
600 |
900 |
3 |
- известняка (по фракциям) |
- |
45:720:135 |
4 |
- топлива |
60 |
87 |
5 |
Высота слоя смеси, мм |
600 |
650 |
6 |
Скорость движения тележек, м/мин |
0,59 |
0,43 |
7 |
Разрежение в вакуум-камерах, кПа |
4,90 |
4,60 |
8 |
Степень обжига известняка, % |
66,0 |
82,0 |
9 |
Производство извести, т/сутки |
410 |
620 |
На втором этапе исследований изучали влияние соотношения трех классифицированных фракций твердого топлива (<
При определении рационального соотношения вышеуказанных фракций топлива в смеси с ранее подобранными фракциями известняка сопоставляли базовый период работы обжиговой машины продолжительностью трое суток и четыре экспериментальных периода аналогичной продолжительности.
Дозирование рассматриваемых фракций твердого топлива осуществляли путем регулирования зазора между нижними валками четырехвалковой дробилки в диапазоне изменения (5…15):(70…90):(5…15)% соответственно.
Результаты обжига трех дозированных фракций известняка в соотношении (5:80:15)% в смеси с тремя фракциями твердого топлива в соотношении (15:70:15)%, (10:80:10)%, (7:85:8)%, (5:90:5)% соответственно приведены в табл. 3.
Анализ полученных данных показывает, что наиболее рациональным является период III с соотношением фракций твердого топлива (7:85:8)%., при котором достигнуты лучшие результаты: разрежение в вакуум-камерах - 4,5 кПа, степень обжига известняка - 83,5% и производительность обжиговой машины – 630 т/сутки.
При промышленных испытаниях три дозированные фракции известняка (<
Результаты сопоставления технико-экономических показателей существующей технологии обжига известняка (базовый период) продолжительностью 10 суток и предлагаемой технологии обжига такой же продолжительности приведены в табл. 4.
Таблица 3
Показатели работы обжиговой машины в базовом и опытных периодах
№ |
Показатель |
Базовый период |
Опытные периоды |
|||
I |
II |
III |
IV |
|||
Соотношение фракций твердого топлива < |
- |
15:70:15 |
10:80:10 |
7:85:8 |
5:90:5 |
|
1 |
Расход, т/сутки |
|
|
|
|
|
2 |
- топлива |
87 |
87 |
85 |
84 |
86 |
3 |
- известняка |
900 |
900 |
900 |
900 |
900 |
4 |
Высота слоя, мм |
650 |
650 |
650 |
650 |
650 |
5 |
Скорость движения тележек, м/мин |
0,43 |
0,43 |
0,43 |
0,43 |
0,43 |
6 |
Разрежение в вакуум-камерах, кПа |
4,60 |
4,80 |
4,60 |
4,50 |
4,50 |
7 |
Степень обжига известняка, % |
82,0 |
82,1 |
82,3 |
83,5 |
82,4 |
8 |
Производство извести, т/сутки |
610 |
610 |
620 |
630 |
620 |
В процессе промышленных испытаний достигнуты следующие результаты: степень обжига известняка - 83,0%, производительность КМ-14 - 630 т/сутки при значении разрежения 4,5 кПа,
Таким образом, новая технология обжига известняка позволяет обеспечить наибольшее просасывание воздуха через слой смеси известняка и твердого топлива, оптимизировать распределение температур по сечению колосниковых тележек и, следовательно, увеличить степень обжига известняка при уменьшении расхода топлива.
Таблица 4
Технико-экономические показатели работы обжиговой машины в базовый период и в период промышленных испытаний
№ |
Показатель |
Базовый период |
Период промышленных испытаний |
Соотношение фракций - твердого топлива < |
- |
7:85:8 |
|
- известняка < соответственно в смеси, % |
5:80:15 |
5:80:15 |
|
1 |
Расход, т/сутки |
|
|
2 |
- известняка (общий) |
900 |
900 |
3 |
(по фракциям) |
45:720:135 |
45:720:135 |
4 |
- топлива (общий) |
87 |
84 |
5 |
(по фракциям) |
- |
6:71:7 |
6 |
Высота слоя смеси, мм |
650 |
650 |
7 |
Скорость движения тележек, м/мин |
0,43 |
0,43 |
8 |
Разрежение в вакуум-камерах, кПа |
4,60 |
4,50 |
9 |
Степень обжига известняка, % |
82,0 |
83,0 |
10 |
Производство извести, т/сутки |
610 |
630 |
Выводы.
1. Для условий агломерационного цеха ОАО «Металлургический комбинат «Запорожсталь» предложена новая технология подготовки флюса для агломерации с использованием классифицированных дозированных фракций известняка и твердого топлива.
2. Реализация данной технологии позволяет получить оптимальное распределение температур по объему слоя, а также максимально возможное для этих условий использование тепловой и химической энергии топлива. При этом достигается увеличение высоты слоя обжигаемого флюса от 600 до
Литература:
1. Розенгарт Ю.И., Федоров О.Г., Савельев С.Г. Об оптимальном содержании извести в аглошихте. – «Металлургия и коксохимия». Вып.84. – Металлургия чугуна. – К.: Техніка, 1984. –С. 11-16
2. Острик П.Н., Лещинская Е.Н., Ростовцев С.Т., Чуб В.Г., Киссин Д.А. Спекание шихты с предварительной выдержкой извести в концентрате. – Сб.«Металлургия и коксохимия». Вып.1. – Металлургия чугуна. – К.: Техніка, 1966. – С. 9-13
3. Бернштейн Р.С., Станишевский Б.А., Быткин В.Н., Болгов В.Г. Совершенствование технологии спекания агломерата.- Днепропетровск: Промінь, 1975. – 120 с.
4. Бернштейн Р.С. Повышение эффективности агломерации. - М.: Металлургия, 1979. – 144 с.
5. Каменев Р.Д., Савельев С.Г., Панчошный Н.М. Об оптимальном содержании активной СаО в извести. / Проблемы производства и использования извести в черной металлургии. – Днепропетровск: Промінь, 1979. – С. 59-60
6. Применение в агломерационной шихте извести разной степени обжига / С.А.Савельев, Р.Д.Каменев, О.Г.Федоров, Н.М.Панчешный / Известия ВУЗов. Черная металлургия – 1980 - № 3. – С. 24-26
7. К вопросу о влиянии извести на горение агломерационного топлива / В.М.Борисов, С.В.Вандарьев, Л.С.Агафонникова, А.С.Близнюков / Проблемы производства и использования извести в черной металлургии. - Днепропетровск: Промінь, 1979. – С. 71-72
8. Влияние качества и расхода извести на процесс агломерации / С.Г.Савельев, Р.Д.Каменев, О.Г.Федоров и др. – Металлург, 1980, № 2. – С.9-10
9. Пат. 56767А Україна, МПК С 22 В 1/20 (2002.09). Спосіб підготування флюсу для агломерації / Коваль П.П., Ашихмин В.Д., Громак Г.А. [та ін.]; заявник і патентоволодарь. – ВАТ «Запоріжсталь». № 2002097195; заявл. 04.09.2002; видано 15.05.2003; опубл. 15.05.2003.
10. Пат. 70513А Україна, МПК С 22 В 1/20 (2003.11). Спосіб підготування флюсу для агломерації / Коваль П.П., Набока В.І., Громак Г.А. [та ін.]; заявник і патентоволодарь. – ВАТ «Запоріжсталь». № 20031110500; заявл. 21.11.2003; видано 15.10.2004; опубл. 15.10.2004.
11. ТИ 226-0А-03-05. Технологическая инструкция. Производство извести на обжиговых машинах ОПР и КМ-14. Запорожье: ОАО «Запорожсталь». – 2005. - 24 с.