авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 |

Разработка технологических основ рациональной схемы производства железа прямого получения из качканарских титаномагнетитов

-- [ Страница 2 ] --

8. Положение дросселей (% открытия)

1 – 0 100

13 – 10 30

15 – 100

19 (аспирационный) – 50 100 30 – 0

44 – 0

9.Направляющие аппараты дымососов открыты на 100% за исключением 366 и 374 дымососов.

10.Управление газодинамикой горна осуществляется 1ым и 13ым дросселями, а также нагрузками 366 и 374 дымососов.

11. Поддержание заданных температур в камерах осуществляется нагрузкой машины.

12. Ожидаемое качество обожженных окатышей:

Барабанный показатель +5 мм, % - 93-94

Истирание -0,5 мм, % - 4,0-4,5

Содержание FеО, % -1,3-1,6

Предлагаемый режим отличается от базового меньшей производительностью (на 10%) обжиговой машины, меньшей скоростью нагрева и выдержкой при температурах 1000-1100°С, где обеспечено большее содержание кислорода в теплоносителе. Это определяет достижение требуемых показателей обожженных окатышей (п.12. табл. 3).

Проведены комплексные лабораторные исследования свойств опытных окатышей из дообогащенного концентрата Качканарского ГОКа, обожженных в пробниках на обжиговой машине с использованием разработанного (опытного) режима обжига. Шихта для окомкования готовилась двух видов – неофлюсованная и офлюсованная (осн.0,5) с добавлением 0,6%мас. бентонита Зыряновского месторождения. Прочность сырых и сухих окатышей, как офлюсованных, так и неофлюсованных была идентична (сыр = 1,5 кг/ок; сух = 2,62,8 кг/ок), в то время как пластичность офлюсованных окатышей оказалась значительно выше (15,3) по сравнению с неофлюсованными (6,1).

Свойства обожженных окатышей приведены в табл.4.

Таблица 4. Усредненные показатели обожженных опытных окатышей

Вид окатышей Химический состав, % Основность СаО+MgO SiO2+Al2O3 Р, кг/ок
Feобщ FeO CaO SiO2 MgO Al2O3
Неофлюсов 63,2 0,5 0,65 2,10 1,71 1,48 0,66 (0,31*) 386
Офлюсов. 62,65 1,4 1,15 2,18 1,90 1,29 0,88 (0,53*) 256

*) Значение основности по двум компонентам CaO/SiO2.

Анализ данных табл.4 показывает, что более высокие прочностные показатели, а также степень окисленности имеют неофлюсованные окатыши из дообогащенного концентрата Качканарского ГОКа.

Для испытаний металлургических свойств опытных окатышей в сравнении с базой (окисленные окатыши ОЭМК) использовали лабораторную установку. Окатыши восстанавливались до 30% при 700 и 900°С в атмосфере водорода с определением кинетических параметров восстановления и «горячей» прочности. Выбор температур восстановления 700 и 900°С соответствует значениям температур начала зоны восстановления в шахтной печи и максимальной температуре в ее конце.

Таблица 5. Характеристики частично восстановленных (до 30%) окатышей.

Температура восстановления 700°С 900°С
Характеристика пробы КачГОК ОЭМК КачГОК ОЭМК
Неофл. Офл. базовые Неофл. Офл. базовые
Константа скорости восстановления, k103, с –1 1,0 0,8 1,4 1,8 1,2 2,3
Прочность восстановленных окатышей, Ргор, кг/ок 105 65 120 50 40 95


Результаты, представленные в табл.5, свидетельствуют, что по своим характеристикам опытные офлюсованные окатыши значительно уступают неофлюсованным и, тем более, базовым окатышам ОЭМК. Причиной низкой восстановимости окатышей КачГОК является низкая реакционная способность титаномагнетитов, как при окислении, так и при восстановлении, что отмечено в работах ИМет УрО РАН. Офлюсование окатышей КачГОК приводит к изменению структуры пор. Это подтверждено микроструктурными исследованиями.

а) б)

Рис.2. Микроструктура краевой части окатыша

а) – неофлюсованного; б)- офлюсованного (осн.0,5).

Образование гематита (белое) по зернам титаномагнетита, силикатная связка – стекло (темно-серое), ферриты кальция (светло-серое), поры – черное.

Отраженный свет 400

Их результаты свидетельствуют о том, что неофлюсованные окатыши имеют более развитую мелкопористую структуру, тогда как офлюсование приводит к формированию более плотной структуры с развитой связкой ферритного состава (рис.2), имеющей относительно низкую прочность. Этими особенностями можно объяснить как большую степень окисленности и восстановимости неофлюсованных окатышей, так и низкую прочность офлюсованных.

В третьей главе приведены результаты исследований процессов металлизации окатышей из дообогащенных концентратов КачГОК. Оценка металлургических свойств окатышей при использовании схемы HYL-III проводилась на пилотной установке, моделирующей температурный и газовый режим промышленного реактора. Восстановительный газ подавался с действующего реформера. Температура газа 850°С, состав газа: 75%Н2, 15%СО, 3%СН4, 3%СО2, 4%N2. В процессе испытаний на установке исследуемая проба металлизованных окатышей подвергалась механическому давлению 3,7 бар, что отражает давление столба шихты в промышленном реакторе HYL-III.

Испытания на пилотной установке проводились в две стадии. На первой определялась деформация и степень трещинообразования окатышей, восстанавливаемых в монослое в течение 40 мин. Степень трещинообразования определялась как массовая доля окатышей, имеющих видимые трещины. На втором этапе определялась величина усадки окатышей (использовалась навеска массой 1200 г) по длине перемещения пневмопоршня, а также степень спекаемости - относительная массовая доля спекшихся окатышей после сбрасывания навески с высоты 2 м. Время восстановления при этих испытаниях составило 120 мин. После каждого эксперимента производился химический анализ металлизованных окатышей.

Результаты исследований показали, что металлургические свойства окатышей, обожженных по разработанному режиму, предназначенному для получения окатышей для последующей металлизации, достаточно высоки.

Так степень деформации при 40 минутных тестах составляет 14 и 12% соответственно у неофлюсованных и офлюсованных окатышей. При 120 минутных тестах усадка составляет соответственно до 10,1 и 11,2%, а индекс спекаемости 10,0 и 10,2%, что характерно для окатышей ЛГОК с защитными покрытиями (напомним, что опытные качканарские окатыши не имели покрытий). Степень восстановления исследуемых окатышей составила соответственно до 95 и 93%, а это уже уровень лучших показателей окатышей ЛГОК, поступающих на металлизацию (93%).

Таким образом, по комплексу показателей металлургических свойств, приоритетных для технологии HYL-III, окатыши КачГОКа, по крайней мере, не уступают технологическим окатышам ЛГОК, а по некоторым показателям (усадка и индекс спекаемости) и превосходят их.

Менее оптимистичные результаты получены при испытаниях опытных окатышей по технологии Midrex, отличающейся, главным образом, другим составом восстановительного газа, меньшим давлением в реакторе и наличием в нем питателей шихты.

Для испытаний металлургических свойств окатышей через промышленную шахтную печь Midrex пропускались трёх -четырёхсекционные сетчатые контейнеры, вмещающие 0,5 – 0,7 кг окисленных окатышей. При этом для сопоставимости условий восстановительно-тепловой обработки в каждый контейнер, разделённый на секции, одновременно загружали исследуемые (опытные) и базовые образцы - окисленные окатыши ОЭМК с известными металлургическими свойствами. Результаты испытаний приведены в табл.6

Таблица 6. Физико-химические свойства опытных окатышей

в сравнении с окатышами ОЭМК (база) после металлизации

ОБРАЗЕЦ Химический состав, % Пористость, % Трещины, % Прочн. на сжат, кг/ок Кол-во целых, %
Feобщ Feмет Степень металлизации, % CaO MgO SiO2 Al2O3 C S TiO2 V2O5
База 90,5 86,1 95,1 1,68 3,81 1,83 0,005 56,7 32 73 100
Неофл. 82,6 74,5 90,2 1,21 2,34 3,27 2,50 3,87 0,005 3,05 0,68 51,0 37 28 74
Офл. 81,5 70,6 88,6 1,69 2,42 3,61 2,71 3,97 0,005 3,07 0,70 47,7 44 15 65

Видно, что степень металлизации опытных окатышей несколько ниже, чем базовых, что подтверждает факт трудновосстановимости титаномагнетитового окускованного сырья.

Корзиночные испытания также показали, что опытные окатыши характеризуются высокой степенью разрушения при восстановлении. Так, выход годного продукта в среднем составил порядка 70% (у базы - 100%). Склонность к трещинообразованию составляет 37% для неофлюсованных и 44% для офлюсованных окатышей, а величина общей пористости металлизованных окатышей - 51,0% и 47,7% для неофлюсованных и офлюсованных окатышей соответственно. В качестве положительного фактора особого внимания заслуживает повышенное содержание углерода в опытных окатышах (3,8 – 4,0%), что практически в два раза превышает это значение для базовых окатышей. По содержанию серы опытные окатыши идентичны базовым.

Таким образом, по прочности при восстановлении опытные окатыши ниже требований технологии Midrex. Следует отметить и их более низкую степень металлизации.

Следующий этап исследований состоял в металлизации окатышей из дообогащенного титаномагнетитового концентрата с использованием твердого топлива. Исследования проводили на установке «аглочаша» (упрочнение окатышей) и лабораторной установке «вращающаяся печь» (восстановление). В шихту для окомкования добавляли углеродсодержащие материалы фракции <100мкм. Более крупные фракции подавали в шихту для металлизации во вращающейся печи для создания защитной атмосферы и восстановления.

Влияние температуры обжига в «аглочаше» на прочность показано на рис.3.

Рис.3.Зависимость прочности рудоугольных окатышей от температуры обжига. (Время выдержки 10 мин.)

По результатам опыта установлено, что предварительный обжиг окатышей при 900°С позволяет получить необходимую прочность для их перегрузки во вращающуюся печь с минимальной потерей углерода. При этом степень восстановления составляет 13%, содержание Ств 18,6% при начальном 20%. С такой температурой окатыши перегружались во вращающуюся печь восстановительного обжига.

При этом окатыши в печи нагревались со скоростями от 60 до 130 град/мин. до температуры 1100°С. Общее время восстановительной термообработки составляло 3 часа. Результаты представлены в табл.7.

Таблица 7. Зависимость степени металлизации и прочности окатышей

с содержанием углерода в шихте 20% от скорости нагрева до 1100°С

(общее время обработки 3 часа)

Скорость нагрева, град/час Степень металлизации,% Прочность на сжатие, кг/ок
60 72 62
85 76 67
100 81 71
130 91 82




Во вращающуюся печь также подавали кусковое твердое топливо в количестве 10–40% от массы окатышей для защиты атмосферы печи от кислорода воздуха.

Анализ результатов данного этапа исследований позволил установить, что:

  • степень металлизации окатышей, содержащих в исходной шихте 20% углерода, составляет 72 – 91% в зависимости от скорости нагрева. С ее увеличением степень металлизации возрастает (увеличивается время выдержки при температуре обжига);
  • прочность восстановленных окатышей также возрастает с интенсификацией нагрева;
  • в процессе восстановительного обжига углеродсодержащие окатыши уменьшались в объеме на 60 – 70%.

Полученные результаты позволили рассчитать материальный и тепловой баланс восстановительного обжига и сформулировать исходные данные для расчета промышленной печи (табл.8), чему посвящена четвертая глава работы.

Таблица 8. Исходные данные для расчетов

Расход окатышей на входе во вращающуюся печь 20 т/ч
Состав шихты окатышей (на сухую массу):
  • железорудный концентрат
72,6 %
  • углерод
18,6 %
  • бентонит
0,7 %
Влажность сырых окатышей 8,6 %
Степень металлизации Fe в готовых окатышах 90 %
Топливо – природный газ 8500 ккал/нм3
Температура окатышей на входе в печь 900 оС
Температура окатышей во вращающейся печи (макс.) 1100 оС

Полученные данные позволили провести расчет печи с использованием известной методики1. Результаты приведены в табл.9.

Таблица 9. Параметры работы вращающейся печи

Наименование Ед.измерения
Габариты печи: Диаметр (в свету) Длина м м 3,0 60
Производительность по готовым окатышам Годовая производительность т/ч т/год 11,8 150000
Степень металлизации % 90
Коэффициент избытка воздуха на горение 1,17
Расход природного газа м3/ч 3300
Расход воздуха горения м3/ч 36600
Расход газов из вращающейся печи нм3/ч 48200
Расход угля во вращающейся печи кг/ч 1800
Температура газов на выходе из печи оС 1050
Теплота сгорания отходящих газов Ккал/нм3 695
Температура окатышей на выходе из печи оС 1100
Состав газа, уходящего из вращающейся печи СО2 Н2О N2 О2 СО Н2 % 9,1 6,85 60,0 0 17,2 6,85


Pages:     | 1 || 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.