Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ.. • 5
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕШ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛИЗОВАННОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ ДНЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ 8
1.1. Анализ способов производства металлизованных агломерата и окатышей на конвейерных аглома-шинах 8
1.2. Комбинированный нагрев шихты и его эффективность при спекании и металлизации 17
1.3. Заменители коксовой мелочи и перспективы их использования при спекании и металлизации железорудных материалов 24
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 34
2.1. Определение начальной температуры реакции образования фаялита в твердой фазе 34
2.2. Определение температуры воспламенения твердого топлива 36
2.3. Химический, минералогический составы сырья и агломератов 39
2.4. Проведение лабораторных спеканий 39
2.5. Определение металлургических свойств агломератов 45
3. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОТЕКАНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПОВЫШЕННОМ ДАВЛЕНИИ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ 47
3.1. Влияние давления газовой фазы на реакцию образования фаялита 47
3.2. Влияние давления и состава газовой фазы на воспламенение и горение различных видов
твердого топлива
3.2.1, Воспламенение твердого топлива 58
3.2.2; Результаты исследования влияния состава, скорости фильтрации и давления газовой фазы на температуру воспламенения твердого топлива 60
3.2.3. Влияние некоторых факторов на состав отходящих газов при нагреве слоя твердого топлива 67
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СПЕКАНИЯ И МЕТАЛЛИЗАЦИИ ШИХТ, СОДЕРЖАЩИХ РУДОУГОЛЪНЫЕ ОКАТЫШИ 73
4.1 Определение газодинамических характеристик слоев при различных вариантах окомкования и загрузки шихты и окатышей в агломерационную чашу
4.2. Спекание металлизованного агломерата из смесей сырых окатышей и, определение параметров внешнего нагрева
5 НЕКОТОРЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НОВСЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛИЗОВАННОГО АГЛОМЕРАТА.И.ЕЁ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 128
5.1 Опытно-промышленные испытания технологии по лучения частично металлизованного агломерата 128
5.2 Подготовка твердого топлива и окомкование компонентов агломерационной шихты • •. • 138 Стр.
5.3. Охлаждение металлизованного спека и утилизация тепла пирога и отходящих .
технологических газов
5.4. Экономическая оценка новой технологии J48
ОБЩИЕ ВЫВОДА 153
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 155
СПИСОК ИСПОЯЬЗОВІШОЙ.ЛИТЕРАТУШ 157
ПРИЛОЖЕНИЕ
Введение к работе
Определяя перспективы экономического развития страны на 80-е годы, ХХУІ съезд КПСС поставил перед советскими металлургами задачу - вывести отрасль на передовые рубежи по важнейшим технико-экономическим показателям [Ї]. Решение этой задачи возможно лишь на основе применения прогрессивных, качественно более совершенных и эффективных средств производства, разработки и внедрения новейших высокопроизводительных и экономичных технологических процессов.
Всё возрастающие объемы производства чугуна, постоянное строительство новых и реконструкция старых доменных печей, высокая, не имеющая себе равных среди восстановительных металлургических агрегатов, производительность и тепловой К.П.Д. современных доменных печей убедительно доказывают, что доменная плавка останется в настоящее время и ближайшем будущем основным процессом для получения металлов из руд. Между тем традиционные пути улучшения технико-экономических показателей доменной плавки в значительной мере исчерпаны.
В настоящее время доказано, что применение металлизованного железорудного сырья обеспечивает максимальные, по сравнению с другими мероприятиями, экономию металлургического кокса и увеличение производительности доменной плавки. Практические результаты промышленных испытаний, проведенных в 60-70-е годы в СССР, США, Японии, ФРГ и других странах свидетельствуют о том, что на каждые 10$ металлизации шихты в пределах 0-50$ прирост производительности в различных, условиях составляет 4-7$, а снижение расхода кокса [2, 3, 4] .
Широкомасштабное промышленное освоение технологии доменной плавки на металлизованном сырье сдерживается отсутствием экономичного и высокопроизводительного способа его производства на действующих агрегатах для окускования железных руд и концентратов. Проведенные лабораторные исследования и кратковременные промышленные испытания получения частично металлизованного агломерата и окатышей по традиционной технологии показали, что удельная производительность агломерационных и обжиговых машин снижается с 0,9-1,5 тАг.Ч до 0,3-0,6 т/м ч, а расход твердого топлива в шихту возрастает с 4-7$ до 15-25$ [5, 6, 7J. Существенное снижение удельной производительности аглолент создает проблему обеспечения доменных печей металлизованным сырьем. Перспективным направлением интенсификации процесса спекания (обжига) агломерата (окатышей), позволяющем увеличить удельную производительность в несколько раз, является использование высокого (до 300 кПа) избыточного давления газов над,, слоем [б, 8]. Проведенными ранее исследованиями определены основные технологические показатели процесса спекания под давлением, но остаются невыясненными некоторые вопросы, касающиеся механизма формирования спека при высоких вертикальной скорости спекания и давлении газовой фазы.
Снижение расхода твердого топлива на спекание и металлизацию возможно как за счет рационального использования, так и за счет частичной его замены газообразным топливом (комбинированный высокотемпературный нагрев шихты) э, ю] •
Несмотря на имеющиеся резервы экономии, получение металлизо-ванных железорудных материалов требует относительно высокого, в 2-3 раза превышающего обычный уровень расхода топлива, В условиях непрерывно растущего дефицита коксовой мелочи в агломерационном производстве, становится очевидной проблема её замены на менее дефицитные и дешевые ископаемые и искусственные виды топлива. Последнее обстоятельство предопределяет необходимость всестороннего изучения физико-хишческих свойств заменителей коксовой мелочи. Настоящая диссертационная работа посвящена разработке высокопроизводительной и экономичной технологии получения частично металлизованного агломерата под давлением и вакуумом, а также изучению влияния повышения давления газовой фазы на протекание физико-химических процессов при спекании. Основное внимание в работе было уделено исследованию процессов спекания и металлизации агломерационных шихт с использованием заменителей коксовой мелочи и комбинированного внешнего нагрева, а также рассмотрены особенности протекания твердофазных реакций, воспламенения и горения различных видов твердого топлива при повышении давления газов.
Предложены два новых варианта высокопроизводительной технологии спекания шихт, содержащих рудоуголыше окатыши, а также изучен процесс охлаждения металлизованного спека различными газообразными теплоносителями.
Экспериментальная часть работы проведена в лабораториях кафедры руднотермических процессов МИСиС, центральной заводской лаборатории Орско-Халиловского комбината (ОХМК). Опытно-промышленные испытания технологии получения частично металлизованного агломерата под давлением и вакуумом проведены на укрупненной опытной установке для спекания в ШО "Тулачермет".
