Досвід Магнітогірського металургійного комбінату в 70-х роках

Досвід отримання озалізненого вапна на різних підприємствах

На Магнітогорському металургійному комбінатф у зв'язку із зростанням виплавки конвертерної сталі виникла необхідність збільшення обсягу виробництва кондиційного вапна. Було вирішено використовувати незанавантажені виробничі потужності Магнітогірського цементного заводу (МЦЗ), що виробляє цемент на основі клінкеру, отриманого шляхом випалу в обертових печах.

Дефіцит кондиційних конвертерних вапняків викликав необхідність підвищення ефективності виробництва вапна, відпрацювання нових технологій випалу вапняку. У 1970-і роки роботами співробітників ДонНДІчормет випробувана технологія отримання та використання озалізненого вапна в киснево-конвертерній плавці [8, 9]. Головна особливість цієї технології - нанесення на поверхню вапна (на заключному етапі випалу) пилоподібних флюсуючих добавок залізорудних і марганцевих концентратів, колошникового пилу. Частинки в стані передплавлення потрапляють на поверхню вапна, утворюючи кусковий продукт, покритий феритно-кальцієвої оболонкою, під якою розташована розпушена зона зі слаборозвиненою ферритизацією, всередині - чисте високореакційне вапно хімічного складу,%: 85,5-89,5 СаО; 1,1-2,4 МgO; 3,5-4,4 SiО₂; 2,4-6,7 Fe₂О₃; 0,005-0,013 S.

Найбільш повним комплексом необхідних властивостей володіють шлами конвертерного і мартенівського виробництв. Досліди, проведені на НЛМК, показали ефективність застосування для офлюсування вапна конвертерного шламу.

Як правило, режим випалу при спільній подачі в піч різних флюсуючих добавок та вапняку не має значних відхилень. Відзначається зниження температури відхідних газів на 40-150 °С. Це свідчить про більш досконалий теплообмін між продуктами згоряння і шихтою внаслідок збільшення ступеня чорноти шматка вапна, покритого оболонкою феритів кальцію, і його температуропроводности. Крім того, знижується температура, готового продукту на 20-30 °С і, отже, підвищується температура, що проходить через холодильник повітря, що надходить в зону випалу. У зв'язку з цим підвищується температура в зоні горіння і з'являється можливість зниження витрати газу. Так, в період отримання озалізненого вапна на НЛМК питома витрата природного газу було знижено на 17,6 %.

Перевага шламів перед іншими залізорудними матеріалами полягає в їх більшій питомій поверхні та утриманні в них феритів кальцію (17-26 %). Дослідженнями встановлено, що окислення нижчих оксидів заліза шламу закінчується при 480-620 °С, а при 1000 °С шлам складаються в основному з гематиту і однокальцієвого фериту.

У 1986 р на НЛМК в обпалювальній обертовій печі проведені досліди з використання для офлюсування вапна шламу конвертерної газоочистки ККЦ № 1 (табл. 2.1). Метою цих дослідів було більш ретельне відпрацювання технології випалу, дослідження причин утворення «настилів» і розробка способів боротьби з цим явищем, а також перевірка ефективності застосування в киснево-конвертерному виробництві офлюсованого вапна замість звичайного.

У період досліджень навантаження на піч становила 24-25 т/ч, витрата шламу - 15-20 % від маси вапняку, витрата природного газу 3900-3950 м³/год, температура факела в зоні випалу 1380-1400 °C, а футерування 1300- 1320 °С. У цих умовах товщина феритного покриття шматочків вапна становила 0,5-1,0 мм.

Таблиця 2.1.

Характеристика процеса отримання озалізеного вапна в обертальних печах

Флюсуючий матеріал

Метож подачі в піч та доля матеріалу

Хім. склад флюсуючого матеріалу, %

Глибина просочення шмаьків вапна окислами заліза, мм

Хім. склад офлюсованого вапна, %

Технологічні складності при випалі

CaO

SiO2

Feзаг

FeO

МnО

Al2O3

СаО

MgO

Feзаг

Fe2O3

П.п.п

Окатиші залізної руди     Прокатна окалина   Суміш шламів доменного та мартенівського   Шлам конвертерної газоочистки   Залізорудний концентрат

Одночасне завантаження з вапняком, 5-15 % Також, 10-15 %   Одночане завантаження з доломітом, 5-10% Одночасне завантаження з вапняком 15-20% В струї повітря з розвантажувального кінця печі, 40-50 кг/т

4,7     -   9,0   10,5 19,7     0,15

3,7     0,53   9,1   2,4 1,56     9,05

59.0     73,6   41.0   48.045,9     64,3

3,8     68,5   6,25   19,4 32,2     27,0

-     0,42   -   - -     0,03

-     -   -   0,72 0,60     0,17

Полно­стью   Також   Також   3-12   До 10

82.3     53,6∙ 92.4     50,6   87.5 85,8     82,0 95,1

1,5     -   29,8   5,4 2,22     1,09 1,42

-     34,1 0,14     -   - -     8,35 0,34

9,9     -   8,6   5,5 4,76     11,8 0,4

5,0     0,0 9,7     6,3   0,5 0,6     1,39 3,32

Утворення «настилей» в горячій зоні футерання печі, та утворення «зварів»     Розслоюванні шихти в печі та утворення настилів в зоні випалення   Утворення настилів на значній довжині печі, винос шлама з печі   Утворення настилів по кордонам зони випалу при нестабільному тепловому режимі Утворення настилів, винос чстки концентрата за кордони вискотемпературної зони

Ця корочка руйнувалася в холодильнику і губилася з дріб'язком.

Слабке просочення було обумовлене наступними причинами:

- порівняно низькою температурою зони випалу;

- низьким вмістом гематиту в шламі через слабкий окисний потенціал газової фази печі (22,4 % СО₂, 0,57 % СО, 0,51 % О₂) і, отже, недостатнім окисленням нижчих оксидів заліза шламу до гематиту.

Для підвищення температури в зоні випалу і збільшення окисного потенціалу газової фази з метою посилення процесу просочення вапна в піч подали кисень. Витрата його змінювали від 100 до 500 м³/ч. Просочення шматків вапна при цьому зросло від 1-2 до 5-12 мм.

При витраті кисню 400 м³/год були отримані відносно стабільні результати: глибина просочення 3-4 мм. Температура факела в зоні випалу становила 1470-1480 °С, футерування - 1380-1390 °С. Витрату газу в період дослідження не змінювали.

Через чотири доби по межах високотемпературної зони в окремих місцях з'явилися настилі через коливання навантаження та тестабільного теплового режиму печі. Температура в пиловий камері підвищилася з 800 до 900 °С, а в зоні випалу знизилася. Це сталося ймовірно тому, що через утворення порогів на шляху руху з облилицевих матеріалів піч стала заповнюватися шламом, поверхня контакту шматків вапна з газовою фазою зменшилася і в високотемпературну зону став надходити більш холодний матеріал.

Для відновлення температури один раз на зміну піч зупиняли на розігрів (0,5-1,5 год). Різка зміна теплового режиму призвела до прискореного зростання кільцеподібного настилу, утворенню «зварів» і розповсюдження настилів в глиб печі за межі високотемпературної зони. Після того, як піч з виробничої необхідності перевели на випал доломіту і відключили подачу шламу, настилі були ліквідовані.

Озалізнине вапно характеризується низькими втратами при прожарюванні (0,6-1,0 %) і підвищеною міцністю.

У 1990-і роки Магнітогорський металургійний комбінат розробив і впровадив на Магнітогорськом цементному заводі (МЦЗ) виробництво озалізненого вапна спільним випалюванням вапняку (а також колошніковим пилом і глини) з залізовмісної добавкою в обертових печах за технологією цементного клінкеру «вологим» способом [12, 13]. Була також випробувана технологія отримання озалізненого вапна із застосуванням окалини в якості залізовмісної добавки [13]. Хімічний склад отриманого озалізненого вапна,%: 85,5 - 81,5 СаО; 6,7 - 5,0 MgO; 4,6 SiО₂; 5,63 - 6,57 Fe₂О₃; п.м.п.п. 0,46. Відзначено, що вихід фракції > 5 мм більше на 19,3 %, ніж при виробництві звичайного вапна.

Дата добавления: 2015-08-31