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 | 2 ||

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

-- [ Страница 3 ] --

Утилизация энергии отходящих газов предусматривается по схеме «топка дожигания – котел-утилизатор».

В пятой главе представлено обоснование выбора наиболее оптимальных для условий ОАО «Качканарский ГОК. Ванадий» технологических схем получения металлизованного продукта с использованием как газообразного, так и твердого восстановителя. В качестве одного из критериев рассматривается степень извлечения ванадия.

Нетривиальность выбора технологии металлизации определяется факторами экономического характера, которые связаны с капитальными и эксплуатационными затратами, а также с себестоимостью продукта, определяемой еще целым рядом технических аспектов (состав шихты, ее физические и металлургические свойства). С этой целью в работе проведен сравнительный технико-экономический анализ целесообразности использования различных технологий прямого получения железа на основе литературных данных о себестоимости и удельных капитальных затратах. При этом рассмотрены как технологии производства металлизованных окатышей (HYL, Midrex, SL/RN), так и получения чугуна (доменная печь, Corex, ITmk-3, Hysmelt и др.). Основные результаты анализа выделить три группы процессов:

1.С низкими капитальными затратами и низкой себестоимостью полупродукта (наиболее эффективная группа процессов в случае реализации): Мidrex, HYL -III

2.С высокими капитальными затратами и низкой себестоимостью полупродукта:

Corex, ITmk-3, SL/RN

3.С высокими капитальными затратами и высокой себестоимостью полупродукта:

доменный, HISmelt

Используя результаты проведенного анализа, предложено более детально рассмотреть в качестве базовых вариантов, имеющих производительность 1,0–2,0 млн.т/год, следующие (табл.10):

  • производство металлизованных окатышей (брикетов) по технологии HYL-III производительностью 1,0 млн.т/год2;
  • производство чугуна на установке Corex–C-3000 производительностью 1,5 млн.т/год;
  • производство чугуна (2 млн.т/год) на 4-х последовательно вводимых установках ITmk-3;
  • производство металлизованных окатышей (1 млн.т/год) на 4-х установках SL/RN (вращающаяся печь).

Кроме того, рассмотрен промежуточный вариант:

  • производство чугуна (1,5 млн.т/год) на установке Corex C-3000 и металлизованного продукта (окатыши/брикеты) на установке Midrex (без реформера), работающей с использованием отходящих газов Corex.

Таблица 10.. Основные показатели рассматриваемых вариантов

(по литературным данным)

Вариант № 1 HYL-III 2 ITmk-3 4 модуля 3 Corex C-3000 4 Corex+Midrex 5 Вращающаяся печь SL/RN 4 модуля
Производительность, млн.т в год 1,0 2,0 1,5 3,0 1,00
Удельная себестоимость, $ США /т 185 108,1 142,2 139,2 109,8
Удельные капитальные затраты, $ США/т годового объема производства 216 210,0 208,7 212,3 400
Ориентировочные капзатраты, млн.$ США 216 420 313 637 400


Пятый вариант, предусматривающий использование вращающейся печи (тип SL/RN). Такие установки, имея относительно низкие стоимости производства даже при высокой стоимости шихты, имеют низкую единичную мощность, обычно не превышающую 0,20 – 0,25 млн.т металлизованного продукта в год. Видно, что удельные капитальные затраты (400$ на тонну годового производства) превосходят все рассмотренные здесь варианты. Однако возможность полного исключения использования природного газа и более полного извлечения ванадия делает этот процесс привлекательным для условий ОАО «Качканарский ГОК. Ванадий»

Первые четыре варианта: HYL-III (1 млн.т/год), 4 модуля ITmk-3 (2,0 млн.т в год), Corex (1,5 млн.т в год) и Corex+Midrex (3 млн.т в год) и характеризуются примерно равными удельными капитальными затратами. Однако с позиции себестоимости производства вариант 2 (108 $/т) выгодно отличается от других. Хотя при всей расчетной привлекательности процесс ITmk-3 в промышленном масштабе еще не реализован, для анализа технологических схем процесса получения металла приняты все варианты

Расчетные показатели этих схем представлены на рис. 5,6,7,8,9.

К преимуществам схемы можно отнести сравнительно низкие капитальные и эксплуатационные затраты, качество конечного продукта, близкого по составу к доменному чугуну и достаточно высокую степень извлечения ванадия (65-70%)

Следующий вариант предусматривает использование установки Corex C-3000, работающей на шихте, состоящей из смеси исходной руды (Feобщ=16%) и окатышей в пропорции 0,3:0,7. Содержание железа в шихте составляет 50%. Окатыши производят на одной обжиговой машине из базового концентрата. Соответствующая схема материальных потоков приведена на рис.7

Рис. 7. Схема материальных потоков при использовании установки

Corex С-3000. (Цифры отражают годовое потребление, тыс.т)

Газ из установки Corex может быть использован для отопления всех четырех машин ОК-228. Кроме того, его остаток может быть использован для производства электроэнергии. В этом варианте используется базовый концентрат (без его дообогащения) и задействована одна обжиговая машина, которая половину времени работает на склад для отгрузки окатышей потребителю.

Расчетный состав чугуна: 94,0-95,0 Fe, 4,7%C, 0,45-0,85 Si, 0,019 S

при содержании ванадия 0,5%.

Преимуществом такой схемы является использование базового концентрата (без дообогащения) и исходной руды (Feобщ=16%).

Следующим вариантом является схема «Corex – две обжиговые машины (228 м2) – Midrex», позволяющая производить1,5 млн.т чугуна в год и столько же металлизованных окатышей (брикетов). Это соотношение близко к реализованному при эксплуатации аналогичного комплекса на заводе «Solanha Steel» в ЮАР. Получение двух типов товарного продукта позволяет гибко реагировать на конъюнктуру цен, как на внутреннем рынке, так и на международном. Такая схема не предполагает использования природного газа обжиговые машины и модуль Midrex используют в качестве топлива отходящие газы установки Corex.

Рис.8. Материальный баланс комплекса Corex – ОКМ – Midrex по руде, окатышам, чугуну и шлаку при содержании железа в шихте установки Corex 50% (числитель) и 55% (знаменатель).(цифры – тыс.т/год)

Исходная шихта после смешивания окомковывается и поступает на сушку и упрочнение в установку «решетка», отапливаемую отходящими газами из вращающейся печи. На ее загрузку, кроме упрочненных окатышей, дополнительно подается уголь фракции 5 – 20 мм в количестве 90,7 тыс.т в год.

Преимуществом данного варианта является то, что, кроме сравнительно низких капитальных затрат, в этой схеме практически нет потребления природного газа.

Заключение и выводы

Представленная диссертационная работа посвящена решению ряда проблем, связанных с переработкой титаномагнетитовых руд. Существующая схема «доменная печь – конвертер» имеет ряд недостатков, состоящих в низкой степени извлечения ванадия и, главным образом, в высокой стоимости производства чугуна и ванадия. В связи с этим рассмотрены варианты эффективной переработки концентратов на основе результатов комплексных лабораторных, полупромышленных и расчетных исследований и предложены варианты технологий переработки титаномагнетитов методами бескоксовой металлургии с использованием как газообразного, так и твердого восстановителя. Объектом исследования явился дообогащенный концентрат (содержание железа 65,1%, мас.).

  1. На основе результатов исследований особенностей окисления и спекания качканарских доообогащенных титаномагнетитовых концентратов и проведенных теплотехнических и технологических расчетов зон сушки, окисления (подогрева) и обжига, а также с учетом оптимизации высоты слоя сырых окатышей впервые разработан и опробован в промышленных условиях режим окислительной термообработки окатышей с достижением прочности на сжатие до 300 кг/окат.
    и содержанием FeO 1,0 – 1,5%. На этой основе составлена и опробована на обжиговой машине ОК-228 режимная карта термообработки окатышей, годных для последующей металлизации в шахтных печах.
  2. Лабораторные исследования опытных окатышей показали, что при низких температурах восстановления (700°С) они уступают базовым (ОЭМК), обработанным по опытному режиму: восстановимость неофлюсованных окатышей ниже на 10-15%, а прочность на 40%. При 900°С соответствующие характеристики уступают на 25-30% и 45-50%, что определяется низкими скоростями окисления, спекания и восстановления титаномагнетитов. Тем не менее, полученные результаты определяют пригодность опытных окатышей для металлизации в шахтных печах. Однако металлургические свойства офлюсованных окатышей ниже требований, предъявляемых последующим переделом.
  3. Установлено, что при моделировании условий технологии HYL-III, показатели металлургических свойств окатышей КачГОКа не уступают технологическим окатышам ОАО «Лебединский ГОК», а по некоторым показателям (степень усадки и индекс спекаемости) и превосходят их.
  4. При испытаниях опытных окатышей в действующей шахтной печи Midrex выявлена их меньшая восстановимость и прочность при восстановлении, что определяется особенностями этой технологии – низкое давление восстановителя и низкое соотношение СО/Н2 по сравнению с процессом HYL-III.
  5. При исследовании процессов металлизации титаномагнетитов с использованием твердого топлива в качестве восстановителя показана принципиальная возможность реализации технологий на основе вращающихся печей типа SL/RN. Впервые проведены расчеты и предложена конструкция установки «решетка – трубчатая печь» для металлизации окатышей из дообогащенного концентрата. Определены ее типоразмеры и технико-экономические показатели работы.
  6. Проведен технико-экономический анализ основных коммерчески освоенных технологий бескоксового получения железа. Разработаны принципы выбора и предложены наиболее оптимальные для условий Качканарского ГОКа технологии прямого получения железа с учетом как технических, так и экономических показателей – удельных операционных и капитальных затрат, а также стоимости реализации проекта в целом.
  7. Рассчитаны материальные балансы производства и предложены его технологические схемы для пяти основных вариантов на основе:
    • установка HYL-III производительностью 1,0 млн.т окатышей (брикетов) в год;
    • установка ITmk-3 производительностью 0,5 млн.т чугунных гранул в год;
    • установка Corex С-3000 производительностью 1,5 млн.т чугуна в год;
    • установка Corex С-3000 (1,5 млн.т чугуна) и Midrex без реформера, работающий на отходящих газах установки Corex, (1,5 млн.т окатышей/брикетов в год);
    • комбинированная установка «решетка – трубчатая печь» производительностью 250 тыс.т окатышей в год.
      1. В качестве первого этапа освоения производства металлизованного продукта из дообогащенного ванадийсодержащего концентрата КачГОК следует рекомендовать вариант, предусматривающий использование комбинированной установки «решетка - трубчатая печь». Его преимуществом, кроме сравнительно низких капитальных затрат, является практическое отсутствие потребления природного газа. Другим преимуществом является возможность изготовления оборудования российским производителем.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

        1. Рыбкин В.С., Бруев В.П., Гриненко В.И. и др. Основные тенденции и практика совершенствования технологии и оборудования для производства окускованного сырья в России. //Сталь, 2006, № 6, с 5-9.
        2. Евстюгин С.Н., Горбачев В.А., Рыбкин В.С. и др. Использование флюсов и новых связующих для улучшения качества окатышей ОАО «Качканарский ГОК. Ванадий» //Сталь, 2006, № 6, с 20-22.
        3. Горбачев В.А., Евстюгин С.Н., Копоть Н.Н., Рыбкин В.С., Шаврин С.В. Принципы выбора технологии прямого получения железа. //Сталь, 2006, № 6, с 42-46.
        4. Копоть Н.Н., Рыбкин В.С., Евстюгин С.Н., Горбачев В.А., Леонтьев Л.И. Пути снижения себестоимости железа прямого восстановления. //Сталь, 2008, №1, с.4-5.
        5. В.С.Рыбкин В.С., Леонтьев Л.И., Леушин В.Н. и др. Разработка технологических схем металлизации качканарских окатышей. //Сталь, 2008, № 7, с 16-19.
        6. В. С. Рыбкин, Е. Г. Подковыркин, Н. Г. Коршунова и др. Экспериментальное исследование металлизации железорудных окатышей во вращающейся печи, //Сталь, 2008, № 12. с.40-43...
        7. Патент РФ на изобретение № 2347824 (Заявка № 2007134452 от 17.09.2007). Шихта для производства окатышей из титаномагнетитовых концентратов.Авторы: Горбачев В.А., Евстюгин С.Н., Рыбкин В.С. и др. Опубликовано 27.02.2009 Бюл. № 6.

1 Б.А.Боковиков, Ф.Р.Шкляр, В.Я.Рехтер и др. Математическая модель тепло- и массообмена во вращающихся печах. В кн. «Металлургическая теплотехника». М., Металлургия, 1974 г.





2 Здесь и в дальнейшем для анализа принимается максимально достигнутая производительность соответствующих установок



Pages:     | 1 | 2 ||
 

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.