Технические науки/1. Металлургия

Аспирант Пилюгин Е.И.

ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет»

Возможности утилизации в агломерационной шихте калиброванных гранул возврата

Агломерационный процесс является одним из основных способов утилизации металлургических отходов, таких как аглодоменные и сталеплавильные шламы, окалина, известковая и колошниковая пыль, возврат (некондиционный мелкий агломерат, направленный на повторное спекание) и др. Для стабильной работы аглофабрик необходимо утилизировать металлургические отходы так, чтобы они не оказывали негативное влияние на процесс агломерации, а по возможности способствовали улучшению его технико-экономических показателей. Из перечисленных отходов существенное внимание уделяется возврату, что обусловлено его сравнительно высоким выходом. В агломерационной шихте содержится относительно невысокое количество комкующих фракций, а агломерационный возврат состоит из частиц различного фракционного состава, как правило, крупностью до 5-10 мм, и содержит готовые центры окомкования шихты размером более 1,6 мм.

На процесс окомкования агломерационной шихты, обеспечивающий повышение ее газопроницаемости, влияет как количество возврата, так и его крупность [1], что обусловило проведение исследований влияния крупности возврата на процесс окомкования. Максимальные значения степени окомкования С = 76,76 % и эквивалентного диаметра гранул d_экв = 2,84 мм достигались при добавлении к тонкодисперсному концентрату 20 % возврата фракции 3 -5 мм. Поэтому в дальнейших исследованиях больше внимания было уделено возврату фракции 3-5 мм, т. е. калиброванному. Полученные данные согласуются с результатами исследований проф. Коротича, в ходе которых установлено,что шихту лучше комкует возврат фр. 3-6 мм [2].

С целью исследования влияния ^{количества} калиброванного ^{возврата (фр. 3-5 мм) на показатели агломерационного процесса были} проведены лабораторные спекания агломерационной шихты следующего состава: аглоруда – 17,5 %, железорудный концентрат – 60 %, известняк – 17,5 %, коксик – 5 %. В базовом спекании (БС) крупность возврата составляла -5 мм при его содержании в шихте 20 % (10 % фр. 0-3 мм и 10 % фр. 3-5 мм), в опытных спеканиях применяли калиброванный возврат (КВ) фракции 3-5 мм при его содержании в шихте 20, 30 и 40 %.

Лабораторные спекания шихт с долей калиброванного возврата 20, 30, 40 % при постоянном вакууме 10 кПа показали (табл. 1) непрерывный рост относительной производительности по аглоспеку до 134-191 % по сравнению с базовым спеканием шихты с содержанием возврата 20 % при равном соотношении в нем фракций 3-5 и 0-3 мм.

Рост относительной производительности при замкнутом цикле возврата не был столь значительным – 129-135 %, кроме того наблюдалось снижение механической прочности на удар агломерата с 73 до 61 %, что связано с резким увеличением газопроницаемости шихты и уменьшением расхода топлива при повышении доли возврата и постоянстве состава сырой шихты. На практике применение калиброванного возврата в значительных количествах трудно осуществимо, что связано, прежде всего, с недостаточной массой выделяемого мелкого агломерата.

Как показано выше, применение в агломерационной шихте калиброванного возврата фракции 3-5 мм способствует повышению производительности процесса спекания агломерата. Однако, при реализации технологии спекания агломерата с применением калиброванного возврата неизбежно возникает проблема утилизации мелкого возврата.

Показатели	Спекания шихты с возвратом
	Обыч-ным БС	калиброванным
		КВ20		КВ30		КВ40
Удельная производительность:	т/м^2∙ч	т/м^2∙ч	отн. %	т/м^2∙ч	отн. %	т/м^2∙ч	отн. %
- по аглоспеку - по выходу годного (фракция +5 мм) - при замкнутом цикле возврата	0,923 0,700 0,703	1,236 0,978 0,940	133,9 139,7 133,7	1,411 1,112 0,908	152,9 158,9 129,2	1,765 1,273 0,954	191,2 181,9 135,7
	%	%	отн. %	%	отн. %	%	отн. %
Механическая прочность на удар Выход годного: - по фракции + 5 мм - при замкнутом цикле возврата	77,01 75,85 76,15	72,72 79,13 76,03	94,43 104,32 99,84	67,03 78,85 64,40	87,04 104,0 84,57	61,05 72,09 54,08	79,28 95,04 71,02

Таблица 1 – Показатели лабораторных спеканий шихты с обычным и калиброванным возвратом

Наиболее целесообразным представляется укрупнение частиц мелкого возврата фр. -3 мм, например гранулированием со связующими различными способами.

С целью исследования влияния добавок гранул возврата (фракции 3-5 мм) на показатели агломерационного процесса проведены лабораторные спекания агломерационной шихты с содержанием калиброванного (фракции 3-5 мм) 10 % и мелкого возврата (фракции 0-3 мм) в составе гранул 10 %. Гранулирование проводилось тремя способами: окатыванием (ОВ), брикетированием (БВ) и экструзией (ЭВ). Брикеты фракции 30-60 мм прессовали, сушили, а затем дробили до фракции 3-5 мм и добавляли в агломерационную шихту. Гранулированию подвергались дисперсные (комкуемые – фракция менее 0,4 мм) и мелкие плохо комкуемые (фракция 0,4-1,6 мм) частицы возврата, шлама и известковой пыли в соотношении 63:23:14, обеспечивающем достаточную для утилизации в агломерационном производстве прочность на раздавливание 14 Н [3]. В агломерационной шихте содержалось 62 % рудной части, 4 % топлива, 14 % флюса и 20 % возврата. В базовом спекании крупность возврата составляла 0-5 мм (50 % фракции 0-3 мм и 50 % фракции 3-5 мм) при его общем содержании в шихте 20 %. Лабораторные спекания проводились при начальном разрежении 10 кПа.

Добавки гранулированного возврата в шихту улучшали процесс ее окомкования и газопроницаемость окомкованной шихты, которая является одним из основных факторов, определяющим производительность агломерационного процесса. Повышение в шихте доли центров окомкования на 15,9 % привело к улучшению её газопроницаемости. Замена мелкого возврата фракции -3 мм гранулированным привела к повышению относительной производительности аглопроцесса по аглоспеку и при замкнутом цикле возврата на 33-59 %, по выходу годного (фракция +5 мм) на 30-48 % в зависимости от способа гранулирования мелкого возврата (табл. 2).

Таблица 2 – Показатели лабораторных спеканий шихты с обычным и гранулированным возвратом

Показатели	Спекания шихты с 20 % возврата
	обыч-ного	гранулированного
		окатыванием		экструзией		брикетиро-ванием
Удельная производительность:	т/м^2∙ч	т/м^2∙ч	отн. %	т/м^2∙ч	отн. %	т/м^2∙ч	отн. %
- по аглоспеку - по выходу годного (фракция +5 мм) - при замкнутом цикле возврата	0,931 0,770 0,698	1,242 1,005 0,934	133,4 130,5 133,8	1,478 1,144 1,111	158,7 148,5 159,1	1,316 1,065 0,981	141,3 138,3 140,5
	%	%	отн. %	%	отн. %	%	отн. %
Механическая прочность на удар Выход годного: - по фракции + 5 мм - при замкнутом цикле возврата	68,72 82,74 74,94	67,65 80,90 75,19	98,44 97,78 100,3	62,50 77,39 75,19	90,95 93,53100,3	66,42 80,93 74,56	96,65 97,81 99,49

Показатели аглопроцесса при введении в шихту брикетного крошева и гранул, изготовленных окатыванием, были близки. При добавке окатанных гранул, имеющих округлую форму и способствующих более плотной укладке окомкованной шихты, производительность аглопроцесса при замкнутом цикле возврата повысилась лишь на 33,8 % при снижении механической прочности агломерата на удар на 1,07 %. Добавка гранул, полученных методом экструзии, имеющих неправильную геометрическую форму, способствовала менее плотной укладке окомкованной шихты, большей производительности аглопроцесса при замкнутом цикле возврата равной 159,1 % при ухудшении механической прочности агломерата на удар на 6,22 %, обусловленном чрезмерно высокой газопроницаемостью агломерируемого слоя.

Таким образом, лабораторные спекания с калиброванным и гранулированным возвратом подтвердили рост газопроницаемости спекаемого слоя и производительности аглопроцесса в результате увеличения количества центров окомкования в аглошихте. Однако для сохранения прочности агломерата на прежнем уровне необходимо одновременно с добавкой калиброванных гранул возврата в аглошихту увеличивать высоту спекаемого слоя, корректировать расход топлива в шихту, вакуум под аглолентой и др., что несколько снизить полученный прирост производительности аглопроцесса.

Применение гранулированного возврата позволяет регулировать количество центров окомкования в аглошихте для обеспечения необходимой производительности аглопроцесса.

Литература:

1. Вегман Е.Ф. Теория и технология агломерации. – М.: Металлургия, 1974. – 288 с.

2. Коротич В.И., Фролов Ю.А., Бездежский Г.Н. Агломерация рудных материалов. Научное издание. – Екатеринбург: изд. УГТУ–УПИ, 2003. – 400 с.

3. Кухарь А.С. Производство и качество агломерата / А.С. Кухарь, В.А. Мартыненко, В.П. Шевченко. – М.: Металлургия, 1977. – 160 с.