Методы окускования железосодержащих материалов

 

Содержание:

• 1.Введение
• 1.1. Методы окускования железосодержащих материалов
• 1.2. Брикетирование как перспективный метод окускования на современном этапе развития промышленности
• 1.3. Экологические проблемы промышленности по утилизации отходов
• 2.Основная часть
• 2.1. Способ изготовления (холодное брикетирование)
• 2.2 Результаты испытаний на лабораторных установках
• 2.3. Поведение железоуглеродосодержащих брикетов в металлургических агрегатах
• 2.4. ТЭО замены традиционной доменной шихты железоуглеродосодержащим брикетом
• 3.Заключение
• 3.1. Технологичность данного вида шихты
• 3.2. Схема использования в условиях ОАО «Тулачермет»
• Список используемой литературы

 

 

Введение.

1.1. Методы окускования  железосодержащих материалов.

Современные технологии производства чугуна, стали, ферросплавов и литья включают в себя окислительно-восстановительные  процессы железосодержащего сырья  и легирующих элементов с применением  в качестве основного энергоносителя и восстановителя металлургического  каменноугольного кокса в соответствующих  тепловых агрегатах (печах).

Богатое железосодержащее сырье представляет собой мелкую фракцию и ведение металлургичеких  процессов в печах требует  их окускование для обеспечения  достаточной газопроницаемости. Традиционно  шихтой для таких переделов является агломерат, окатыши, железо прямого  восстановления, чушковый чугун, металлолом, ферромарганец, ферросилиций и т.д., а также минеральное сырье  в качестве флюсующих добавок.

Окускование является одной из актуальных задач в подготовке железосодержащих материалов к металлургическому  переделу.

Известны три способа  окускования мелких руд и концентратов: агломерация, грануляция (окомкование) и брикетирование.

Агломерация- процесс  получения кусков (агломерата) методом  спекания мелкой руды и концентрата  с топливом при высокой температуре  горения. Благодаря высокой температуре  в процессе агломерации возгоняется  часть вредных примесей (например, сера).

Грануляция (окомкование-окатывание)- процесс получения окатышей, основанный на свойстве увлажненных тонко-измельченных частиц руды или концентрата образовывать окатыш большей или меньшей крупности  и прочности, которым окатыванием  в специальных аппаратах придается  необходимый размер и форма, последующим  обжигом- повышенная прочность.

Брикетирование - процесс  получения кусков (брикетов) с добавкой и без добавки связующих веществ  с последующим прессованием смеси  в брикеты нужного размера  и формы.

В России в настоящий  момент производится около 52 млн. т. агломерата, 30 млн.т. окатышей и в промышленных объемах металлургические брикеты  производит только одно предприятие.

Много и долго  в вопросе использования брикетирования для подготовки неметаллической  шихты металлургических процессов  и утилизации мелких отходов работает кафедра металлургии черных металлов Магнитогорского государственного технического университета. Были разработаны  технологии, предложено и апробировано изготовление с использованием мелких отходов самых различных брикетов для металлургического производства: шлакообразующих для выплавки стали, рудных для доменной плавки, на основе губчатого железа и ее мелочи, коксоугольных  и др.

Несмотря на давность использования брикетирования, его  теория изучена слабо. Поэтому до настоящего времени брикетирование является искусством, требующим большого экспериментального и практического  опыта. 
 

1.2. Брикетирование  как перспективный метод окускования  на современном этапе развития  промышленности. 

Брикетирование в  черной металлургии- это наиболее ранний способ окускования, который широко применяется для этой цели во второй половине 19 столетия. В начале 20 столетия брикетирование было вытеснено агломерацией по причинам:

неэкономичность окускования  брикетированием при помощи маломощных прессов с низкой производительностью, в то время как в агломерации  были созданы машины с производительностью 2000 т. и более агломерата в сутки;

возможность при  агломерации удалить вредные  примеси (S, As, Zn, и др);

И в настоящее  время производство металлургических брикетов в России не получило развитие в широких производственных масштабах  по тем же самым причинам, хотя с  точки зрения технологии и экономики  производства оно имеет ряд преимуществ:

брикеты имеют одинаковую правильную форму и вес, в данном объеме содержат больше металла, они  обладают более высокой прочностью и лучшей транспортабельностью;

обладают более  высоким удельным весом;

количество оборотного продукта на агломерационной фабрике  составляет около 20-25%, а иногда и  выше от общего потока шихты, в то время  как на брикетной фабрике- не более 2%;

весь кислород руды в брикете остается активным, в  агломерате же он находится в связанном  состоянии ( в виде силикатов), первое особенно важно для доменного  производства;

экологическая безопасность брикетов (безотходность, отсутствие высоких  температур при изготовлении);

возможность применения в брикете в любом соотношении  углеродосодержащего наполнителя  для активизации процессов в  металлургической печи (карбюризатор, восстановитель, энергоноситель);

возможность использования  всех видов тонкодисперсных железофлюсолигироуглеродосодержащих  отходов металлургического передела.

Надо учесть, что  попытки использовать брикетирование в металлургии для подготовки неметаллической шихты не прекращались никогда. Особенно полно брикетирование как метод окускования отвечает требованиям утилизации мелких отходов  метзаводов (сравнительно небольшое  воспроизводство, непостоянство физико-химических свойств и пр.). Металлургическими  предприятиями Франции ежегодно перерабатывается в брикеты до 4 млн.т. железосодержащих шламов и уловленной в газоочистках пыли. В черной металлургии  США и стран Западной Европы уже  давно наряду с железосодержащими  материалами брикетируются другие мелкие отходы: известковая пыль, отходы ферросплавного производства, некондиционная мелочь плавикового шпата и прочие весьма ценные материалы. На их основе получают шихтовые брикеты и флюсы  для металлургического производства. 
 
 

К основным причинам недостаточного использования брикетирования в отечественной практике следует  отнести сегодня следующие:

неправильный выбор  места и объема утилизации отходов;

упрощенный (некомплексный )подход к решению проблемы;

использование неэффективных  способов (технологий) брикетирования

Понятны пути решения  этих трех проблем:

максимальное приближение  изготовления брикетов к техногенным  месторождениям и, соответственно, предприятиям потребителям;

создание металлургического  самовосстанавливающегося и самоплавкого брикета с использованием нетрадиционного  вяжущего и углеродистого наполнителя  для всех видов металлургического  передела, т.е. принципиально новой  композиционной шихты;

использование резерва  имеющегося вибропрессовального оборудования для производства строительных изделий  и создание упрощенных вибропрессовальных автоматических линий для производства металлургического брикета.

1.3. Экологические  проблемы промышленности по утилизации  отходов.

При производстве чугуна и шихты для него (агломерат, окатыши, кокс), при производстве стали и  ферросплавов выделяется большое количество железоуглеродофлюсосодержащих отходов: до 6% от конечного продукта каждого  передела, в то время как доля использования образующихся металлургических отходов в настоящее время  в России не превышает 5% от объема их образования Если учитывать накопление отходов в течение десятилетий, то речь идет о техногенных месторождениях, равноценных природным железоугольным месторождениям.

По некоторым оценкам  объем этих техногенных месторождений  по России и бывших странах СНГ  составляет 450-550 млн.т. Тульская область  имеет на своей территории порядка 17 млн.т. железосодержащих отходов, включая  шламы аглодоменные ОАО «Тулачермет», шламы ОАО «Ванадий», Косогорские  шламы, пиритные огарки Новомосковска  и т.д.

Большие исследование по использованию брикетирования в  металлургии проводились в СССР рядом институтов (Московский горный и Грузинский политехнический институты, Воронежский госуниверситет, ЦНИИчермет, ДонНИИчермет и др) и промышленными  предприятиями (ММК, БМК, заводы Коммунарский и Челябинский, Лисаковский ГОК, Бакальское рудоуправление и др.)

По опыту российских и зарубежных предприятий оптимальным  местом утилизации отходов метзаводов является их собственное производство, поскольку:

по содержанию основных компонентов улавливаемые мелкие отходы (в основном пыли и шламы) близки к используемой в данном производстве шихте;

менее жесткие требования при использовании отходов в  собственном производстве, чем в  случае их отправки сторонним организациям;

наличие на метзаводах свободных мощностей и развитой инфраструктуры;

большие трудности( и даже невозможность) транспортировки  мелкодисперсных и влажных отходов, шлама на далекие расстояния.

Только брикетирование, из-за особенности своего технологического цикла, способно вернуть отходы в  металлургический передел, с достаточно высокой рентабельностью, улучшить экологию. 

2.Основная часть

2.1. Способ изготовления (холодное брикетирование)

Наиболее экономически выгодной и экологически безопасной является холодное брикетирование. Недостатки ранее принятой технологии изготовления брикетов на штемпельных, револьверных, вальцевых прессах (низкая производительность, сложность оборудования, ограниченность в размерах и т.д.) полностью решаются на вибропрессовальных линиях.

Формование брикета  производится способом вибропрессования, т.е. одновременным воздействием на формовочную смесь вибрации и  прессования.

В зависимости от области применения металлургического  брикета возможно получение любого, отвечающего требованиям каждого  конкретного металлургического  агрегата и его 

шихты, состава брикета, с добавлением различных легирующих и флюсующих добавок, с заданными  механическими свойствами. 

2.2 Результаты испытаний  на лабораторных установках.

Испытания проводились  на механические свойства, поведения  при термическом воздействии, а  также металлографические исследования железоуглеродосодержащих брикетов до и после термообработки.

По физическим свойствам  брикеты металлургически должны:

- обладать атмосфероустойчивостью (при хранении на воздухе не  подвергаться атмосферному влиянию,  не разрушаться от сырости,  тепла и холода);

- обладать механической  прочностью, то есть в достаточной  степени сопротивляться удару  и истиранию (выдерживать перевозку  и перегрузку с образованием  минимального количесва мелочи  и пыли);

- обладать достаточной  пористостью, так как от степени  пористости зависит скорость  восстановления руды, а в связи  с этим и производительность  печи (брикеты для доменной и  шахтной плавок);

- обладать плотностью  и большим удельным весом; 

- содержать минимальное  количество влаги, так как влажность  ухудшает газопроницаемость брикетов, а на испарение её требуется  дополнительный расход горючего;

- быть термоустойчивыми  и выдерживать в печи под  определенным давлением, не разрушаясь, температуру 800-1000°С.