Клягин Г.С. и др.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ГОМОГЕНИЗАЦИИ АГЛОМЕРАЦИОННЫХ ШИХТ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ЗАСКЛАДИРОВАННЫХ ШЛАМОВ

Клягин Г.С., Ростовский В.И., Пономарева Я.Ю., Донецкий национальный технический университет

В настоящее время на металлургических предприятиях Украины накоплено более 20 млн. т неразубоженных железосодержащих шламов. Поэтому, в современных условиях одной из важнейших задач повышения эффективности защиты окружающей среды и рационального использования минеральных ресурсов в черной металлургии является утилизация как заскладированных шламов, так и шламов текущего производства. Характерной особенностью шламов основных металлургических производств является высокое содержание в них железа: в шламах газоочисток агломерационных и доменных цехов содержится 40-48 % железа, в сталеплавильных – 50-68 %. Эти шламы могут служить дополнительным собственным источником железорудных материалов для металлургического передела.

Основным направлением утилизации железосодержащих шламов с низким содержанием цинка является их добавка в агломерационную шихту, что дает существенную экономию сырьевых материалов благодаря содержанию в шламах полезных элементов. Например, применение доменного шлама снижает расход топлива, так как в нем содержится около 14 % углерода. Высока также роль флюсующих компонентов шламов в экономике производства агломерата.

Критериями пригодности железосодержащих шламов для металлургических переделов являются физико-химический состав, определяющий возможность их дозирования, способность транспортирования на всех технологических линиях агломерационного производства и равномерного распределения шламов в основной массе исходной шихты. Оценка использования таких материалов применительно к условиям ряда предприятий показывает, что допустимый расход мелкодисперсных шламов составляет до 120-200 кг/т агломерата. В то же время, использование в шихте неподготовленных железосодержащих отходов, в том числе и заскладированных шламов, ухудшает качество агломерата и снижает производительность агломерационных машин.

Кроме этого, важной задачей в аглопроизводстве является использование извести и ее отходов. Из всех известных в настоящее время добавок известь является наиболее эффективной. Расширение сферы и объемов ее применения при окусковании обусловлено благоприятным влиянием извести на процессы, определяющие интенсивность производства агломерата, а также его качество.

Проблемой, с точки зрения экологической безопасности, является то, что при производстве извести образуется большое количество отходов – отсевы извести (0-8 мм) и известняка, некондиционная известь, аспирационная известково-известняковая пыль. Выход и свойства этих отходов, в основном, определяются качеством обжигаемого сырья: его прочностью, влажностью, наличием примесей и содержанием полезных компонентов. Утилизация этих отходов затруднена из-за их специфических свойств, а также их высокого пыления при выгрузке, транспортировке и подготовке. Приоритетным направлением утилизации отходов известково-обжиговых отделений металлургических предприятий является их использование в металлургическом производстве, в частности для подсушки влажных пастообразных шламов и непосредственного применения в агломерации.

Технологически целесообразно измельчение извести для агломерации до крупности 3-0 мм при ее подаче в поток шихты на аглофабрике или до 12-0 мм при подаче ее во влажные концентраты и шламы на складах. Измельчение позволяет резко повысить эффективность применения извести, уменьшить на 10-20 % ее расход, снизить общую потребность в твердом топливе на агломерацию в основном путем высокослойного спекания.

При подготовке к спеканию многокомпонентных агломерационных шихт с повышенным содержанием железо - и известьсодержащих отходов важно обеспечить гомогенность аглошихт по крупности, химическому составу и влажности. Оптимальная крупность частиц и комочков аглошихты перед смешиванием и окомкованием должна быть менее 10 мм. Наиболее оптимальная крупность аглоруды и возврата не должна превышать 6-8 мм. Однако в связи с использованием заскладированных шламов, комовой извести и других материалов в аглошихте присутствуют крупные слипшиеся комки и конгломераты, которые проходят весь технологический поток аглофабрик не разрушаясь. Это существенно нарушает технологический процесс агломерации, так как эти включения в слое аглошихты плохо спекаются и являются центрами разрушения агломерата.

Для эффективной подготовки агломерационных шихт с повышенным содержанием железо- и известьсодержащих отходов, как текущего производства, так и заскладированных, требуются такие технологические операции как разукрупнение некондиционных по размеру компонентов шихты и их тщательное смешивание.

Исследования работы аглофабрик показали, что практически на всех аглофабриках подготовка к спеканию аглошихт с повышенным содержанием железосодержащих отходов, и особенно заскладированных шламов, не соответствует современным требованиям окускования железорудных материалов.

Для разукрупнения комков и кусков шихты применяются различные дробилки и рыхлители; для смешивания шихт используют агрегаты барабанного, шнекового, роторного типа. Основными недостатками таких агрегатов являются поломки в случае попадания “недробимых тел”, повышенные затраты энергии, а также получаемая низкая степень однородности шихты. Некачественное смешивание приводит к локализации топлива и флюсов в отдельных микрообъемах шихты и получению агломерата, склонного к силикатному распаду с образованием большого количества пыли. Поэтому, исследования, проводимые в области повышения качества подготовки шихтовых материалов к спеканию, направлены на совершенствование конструкций агрегатов, используемых для гомогенизации агломерационных шихт.

Основными требованиями для организации гомогенизации аглошихт и разработки соответствующего агрегата являются:

крупность слипшихся комков шламов после разрушения должна быть не более 10 мм;
через подготовительное оборудование должны пропускаться недробимые куски инородных материалов размером до 200 х 200 мм;
тщательное перемешивание и рыхление слоев шихтовых материалов;
непрерывность работы агрегата с максимально возможной производительностью, соответствующей производительности шихтового тракта;
свободное прохождение материалов через агрегат при его остановке.

С учетом вышеуказанных требований на кафедре руднотермических процессов и малоотходных технологий Донецкого национального технического университета разработана и освоена конструкция цепного роторного дезинтегратора-смесителя, схема которого приведена на рисунке.

1 - отрезки цепей, 2 – ротор, 3 – корпус, 4 - загрузочный патрубок, 5 - разгрузочный патрубок, 6 – электродвигатель, 7 – диски, 8 – штифты, 9 - шплинты, 10 - подшипниковые опоры, 11 - металлические прутки.

Рисунок – Схема цепного роторного дезинтегратора-смесителя

Устройство работает следующим образом. Шихта поступает в корпус (3) с подающего конвейера. Поперечное сечение потока материала в корпусе формируется загрузочным патрубком (4). Поток материала прижат к внутренней поверхности корпуса. Ротор (2) с цепями (1) вращается с большой угловой скоростью от привода (6). Под действием центробежных сил цепи (1), закрепленные шарнирно между дисками (7) посредством штифтов (8) и шплинтов (9) занимают радиальное положение. Встречаясь с потоком материала периферийными участками, цепи, имея значительную кинетическую энергию, разрушают куски и слипшиеся (смерзшиеся) комки материала. Шевронное расположение цепей на роторе с перекрытием по ширине звена цепи вдоль ротора одновременно с разрушением крупных комков и кусков обеспечивает обработку потока материалов по всему продольному сечению корпуса, рыхление его и эффективное перемешивание благодаря продольным и поперечным воздействиям цепей на поток. Установка на роторе двух и более цепных шевронов увеличивает частоту ударов цепей при той же угловой скорости ротора.

Обработанный материал выгружается через разгрузочное отверстие (5). Эффективному разрушению кусков способствует наличие футеровки (11) корпуса, которая выполняет роль наковальни, а также защищает корпус (3) от абразивного износа.

При попадании в дезинтегратор крупного неразрушаемого куска цепи огибают его, сопровождая к выходному патрубку, а при остановленном роторе цепи обвисают и не являются препятствием для свободного прохождения потока шихты, что обеспечивается размерами соответствующих сечений патрубков и корпуса. Сочетание всех перечисленных конструктивных признаков позволяет сделать агрегат непрерывно действующим.

Для оценки качества подготовки шихт с повышенным содержанием железо- и известьсодержащих отходов с использованием цепного роторного дезинтегратора-смесителя были проведены лабораторные исследования. Обрабатывались два вида аглошихт. В первом случае шихта содержала в своем составе 2,5 % недогасившейся комовой извести, размер которой превосходил 10 мм; 1,6 % кусков слежавшейся колошниковой пыли; 2,1 % пастообразных сталеплавильных шламов; во втором – 2,6 % кусков слежавшейся колошниковой пыли; 10,1 % пастообразных агломерационных и доменных шламов. Результаты обработки внесены в таблицу.

В результате исследований было установлено, что шихта после обработки имеет благоприятный для дальнейшего спекания гранулометрический состав. Для разрушения практически всех комков шихты крупнее 10 мм достаточна частота вращения ротора 500-1500 мин^-1. Спекания шихты, обработанной на предлагаемом устройстве, показали, что количество мелочи в готовом агломерате снижается в среднем на 3,2 %.

Отличительной чертой дезинтегратора-смесителя является совмещение в одном агрегате операций разукрупнения и смешивания материалов. Экономический эффект от применения устройства зависит от пропускной способности технологической линии подготовки аглошихты. Уменьшение количества крупной фракции в шихте и повышение качества смешивания компонентов шихты улучшают ее комкуемость, газопроницаемость и ведут, в конечном счете, к увеличению производительности агломерационной машины и улучшению качества агломерата.

При дополнении дезинтегратором-смесителем применяемой на аглофабриках схемы подготовки аглошихт улучшается качество агломерата по фракции плюс 5 мм на 2-5 % и повышается производительность агломашин на 5-10 %.

Выбор места установки дезинтегратора-смесителя зависит от конструктивных особенностей существующих трактов шихтоподготовки агломерационных фабрик и физико-химических свойств шихтовых материалов. Наиболее рационально установить дезинтегратор-смеситель в схеме подготовки аглошихт после шихтовых бункеров перед первичными смесителями в местах перегрузки шихтовых материалов, так как при этом все компоненты шихты будут гомогенизированы и тщательно перемешаны. Кроме того, возможно применение цепных роторных дезинтеграторов-смесителей для обработки отдельных компонентов шихты до ее смешивания. Например, данная конструкция может быть применена для разрушения комьев угольного штыба и кусков угля, комовой извести и других компонентов с установкой в соответствующих отделениях аглофабрики.

Таблица

Результаты обработки агломерационных шихт с использованием цепного роторного дезинтегратора-смесителя

Вариант	Номер шихты	Установка ротора	Частота вращения ротора, Гц	Отношение толщины потока к длине отрезка цепи	Содержание комков +10 мм в обработанной шихте, %
1	1	Горизонтальная	18	1,7	0,80
2	1	-//-	18	2,0	0,70
3	1	-//-	18	2,2	0,70
4	1	-//-	18	1,5	1,90
5	1	Вертикальная	18	1,8	2,50
6	2	-//-	9,5	1,7	0,40
7	2	-//-	9,5	2,0	0,37
8	2	-//-	9,5	2,2	0,37
9	2	-//-	9,5	1,5	0,90
10	2	Вертикальная	9,5	1,8	3,20

В результате опытно-промышленных испытаний дезинтеграторов-смесителей, проводимых на аглофабриках Днепровского меткомбината им. Дзержинского и Мариупольского меткомбината им. Ильича, была установлена принципиальная возможность использования этих агрегатов для обработки и качественного смешивания компонентов шихты в технологическом потоке шихтового тракта агломерационных фабрик. При этом смесители для первичного смешивания могут быть использованы для дополнительного окомкования аглошихт, например, для озернения мелкодисперсных материалов при раздельной шихтоподготовке. Это позволит снизить выбросы пыли, зависящие от крупности шихтовых материалов. Кроме того, качественная подготовка агломерационных шихт положительно влияет на расход твердого топлива, так как полнота сгорания твердого топлива также определяется крупностью гранул шихты.

На металлургическом комбинате им. Дзержинского дезинтегратор производительностью до 300 т/ч работал более двух лет до закрытия аглофабрики № 1, а на металлургическом комбинате им. Ильича после испытаний такого дезинтегратора на резервном тракте принято решение спроектировать дезинтегратор производительностью более 1200 т/ч и установить его на основном тракте подачи шихты.

Таким образом, разработанная конструкция дезинтегратора-смесителя позволит существенно увеличить расход в аглошихте подготовленных железосодержащих отходов, в том числе и заскладированных шламов, без ухудшения качества агломерата и снижения производительности агломашин. При этом существенно повысится экологическая безопасность агломерационного производства.

Главная страница
Сведения об авторах