Влияние добавок фракционированных известкованных шламов на эффективность агломерации

В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ 2003 р. Вип. № 13

УДК 669. 1. 054. 83

Ожогин В.В.

ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ФРАКЦИОНИРОВАННЫХ ИЗВЕСТКОВАННЫХ ШЛАМОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ АГЛОМЕРАЦИИ

Рассмотрены особенности получения и свойства дробленных известкованных шламов и определено их влияние на эффективность агломерации

Наиболее распространённым способом утилизации металлургических шламов является их ввод в шихту в качестве аглодобавок. Одним из основных условий такого использования переувлажнённых шламов является их хорошая сыпучесть, что во многих случаях обеспечивают известкованием.

Одна из таких технологий известкования конвертерных шламов внедрена и успешно эксплуатируется на комбинате «Азовсталь». Известкованные шламы с содержанием 22,3 % СаО и 65,1 % окислов железа после непродолжительного вылёживания подают в штабель, а оттуда направляют на смешивание и окомкование. Длительный опыт использования этой технологии показывает, что полезные свойства известкованных шламов используют не в полной мере.

Проблема заключается в том, что при непродолжительном вылёживании шламоизвест-ковая смесь остаётся переувлажнённой и сохраняет пастообразное состояние. Часть шламов с избыточным содержанием извести, попадая в штабель, быстро «схватывается» в крупные куски, которые впоследствии плохо измельчаются и спекаются. Часть шлама со средним и недостаточным содержанием извести при кратковременном вылёживании образует непрочные гранулы, которые легко разрушаются при транспортировке и перегрузках. Остающийся мелкодисперсным шлам снижает газопроницаемость слоя шихты и производительность агломашин.

Анализ публикаций показывает, что в шламах, содержащих гидратную известь, после непродолжительного хранения (12-16 сут) образуется кристаллический портландит Са(ОН)2, хорошо скрепляющий частицы [1]. Длительное хранение (1 мес. и более) приводит к дальнейшему упрочнению смеси вследствие поглощения из воздуха СОг гидратной известью. Данное свойство применяют в зарубежных технологиях, широко использующих естественные процессы. Так, компания «Бетлехем стил» из сталеплавильной пыли производит окатыши диаметром 1,6-9,5 мм, которые направляют на склад, где они твердеют, поглощая С02, а затем подают в аглошихту [2].

Опыты также показывают, что длительное вылёживание в естественных условиях массива штабеля известкованного шлама (1-3 мес. и более) превращает шлам в прочный материал, который после дробления до крупности менее 6-8 мм, может служить центрами окомкования и образования в массиве аглошихты дополнительного каркаса, обеспечивающего высокую газопроницаемость .

Задача исследования состоит в том, чтобы разработать технологию гранулирования шлама с использованием эффективных естественных процессов.

С целью оптимизации процессов получения фракционированного шлама был заложен небольшой штабель известкованного конвертерного шлама массой 7 т, откуда по мере необходимости забирали пробы для исследования на механическую прочность на удар в соответствии с принятой методикой сбрасывания с высоты 2 м [3] и раздавливание.

Прочность на раздавливание вылёживаемого известкованного шлама увеличивалась с менее чем 0,1 МПа для свежеизготовленного и 0,5 МПа для 7-суточного, до 0,9-1,3 МПа для 15-суточного. При 30-суточной выдержке прочность составила 4,4 МПа, а для 6-месячной -4.8-5,2 МПа.

* ПГТУ, ст. науч. сотр.

Ударная прочность известкованного конвертерного шлама фракции 25-40 мм, определяемая величиной работы разрушения, при увеличении длительности хранения также значительно возрастает.

Средняя прочность на раздавливание известкованного конвертерного шлама уже после 15-суточной выдержки составляет 1,1 МПа, а прочность на сбрасывание, определяемая по работе ударного разрушения до фракции 8-1,5 мм при многократном сбрасывании с высоты 2м- 258,8 Дж/кг. Поскольку эти показатели существенно превышают минимально-допустимый уровень прочности для гранул аглошихты, длительное упрочнение карбонизацией излишне. Достаточным является упрочнение, связанное только с кристаллизацией портландита, которое заканчивается с удалением большей части влаги. Для отдельных образцов фракции 25-40 мм сушка при среднесуточной температуре более 20 °С заканчивается через 2-3 суток. Комок шлама размером до 100 мм при этой же температуре высыхает за 29 сут. В массиве в виде бурта длительность сушки до влажности 5 % при благоприятных условиях составляет 2-3 мес., что достаточно для ежегодного трёхкратного цикла подготовки шламов.

Дробление известкованного шлама фракции 40-80 мм влажностью 5,1 %, выдержанного в течение 6 мес., осуществляли в щековой дробилке (тип ДЩ-150х80) до фракции -8 мм, см. табл. 1.

Таблица 1 - Фракционный состав дробленного известкованного шлама, %

Фракция, мм 8-5 5-3 3-1,5 1,5-1 -1 Итого

Влажность шлама, 5,1 % 38,90 21,27 11,93 1.49 26,41 100,0

Влажность шлама, 12,8 % 33,34 20,74 21,48 3,70 20,74 100,0

Исходный шлам - - 0,50 2,63 96,87 100,0

Сухой шлам увеличивает выход тонкой фракции, влажный - характеризуется более равномерным распределением фракций. Однако влажный шлам вызывает забивание щели щековой дробилки, что приводит к необходимости применения других типов дробилок, приспособленных для работы с влажными материалами. К тому же гранулы влажного дробленого шлама обладают меньшей прочностью. Поэтому оптимизация процесса дробления может существенно повысить эффективность предлагаемого способа гранулирования шлама.

Как следует из табл. 1, полученный материал обладает хорошим гранулометрическим составом и может служить в качестве дополнительных центров окомкования аглошихты. Добавка полученного материала в шихту улучшит гранулометрический состав и газопроницаемость окомкованной шихты, что позволит существенно повысить скорость её спекания.

Для определения влияния добавок гранулированного известкованного шлама на технико-экономические показатели аглопроцесса на лабораторной установке было проведено четыре опытных спекания с различными добавками шламов, см. табл. 2.

Полученные результаты свидетельствуют о достаточно высокой эффективности предварительного вылёживания известкованного шлама с последующим дроблением, что позволит практически решить вопрос утилизации шламов. Это означает, что в условиях комбината «Азовсталь», имеющего недостаточно мощную аглофабрику, можно организовать утилизацию всех сталеплавильных шламов, а также тонких фракций аглодоменных шламов.

Таблица 2 - Технико-экономические показатели работы аглоустановки на шихте с различным количеством добавок фракционированных известкованных шламов.

Показатель Ед. Номер опыта

изм. 1 2 3 4

1. Расход фракционированного шлама кг/т 119,9 287,8 603,6

2. Расход обычного шлама кг/т 91,5 86,7 88,7 92,6

3. Температура отходящих газов °с 550 500 500 470

4. Скорость спекания мм/мин 19,4 20,5 27,3 38,2

5. Производительность установки т/(ч-м2) 1,094 1,223 1,691 2,110

6. То же о/ /О 100,0 111,8 154,6 192,9

7. Барабанная проба, фр. +5 мм о/ /О 57,58 63,20 73,04 85,62

По оценке, только на замене концентрата шламом годовая экономия может составить более 15 млн. грн. Капитальные затраты от внедрения такого способа незначительны, т.к. предполагается использовать типовое отечественное оборудование.

Применение способов интенсивной сушки, например в отходящих агломерационных газах, позволит сделать данный способ утилизации шламов независимым от погодных условий. Предлагаемый способ фракционирования шламов использует малозатратные естественные процессы, а потому более предпочтителен, чем аналогичный способ получения крошева брикетов [4].

Выводы

Известкование конвертерных шламов с последующим их вылёживанием в течение 1-3 месяцев и более и дроблением до фракции -8 мм позволяет существенно увеличить объёмы их потребления, улучшить технико-экономические показатели агломерационного процесса и качество агломерата. Добавка дробленного вылежанного известкованного шлама в количестве 287,8 кг/т агломерата улучшает газопроницаемость шихты, увеличивает производительность аглоустановки на 54.6 % и повышает ударную прочность агломерата на 15,46 %.

Поскольку аглодоменные шламы являются основным видом железосодержащих отходов, образующихся в чёрной металлургии, разработка аналогичной технологии их фракционирования позволит в значительной мере решить проблемы, связанные с утилизацией шламов агломерацией.

Перечень ссылок

1. Вегман Е.Ф. Окускование руд и концентратов,- 3-е изд., перераб. и доп./ Е.Ф. Вегман - М.: Металлургия, 1984,- 256 с.

2. Bersins A. The future of sintering in the United States I A. Bersins II Iron and Steelmaker.- 1979,-№5,-P. 24-34.

3. Ожогин B.B. Исследование механической прочности известково-шламовых брикетов / В.В. Ожогин, A.A. Томаш, В.П. Лозовой // Вюник Приазов. держ. техн. ун-ту: 36. наук, пр,-Mapiymwib, 2001,- Вип. 11,- С. 20-22.

4. Ожогин В.В. Влияние различных способов подготовки шлама на технико-эко-номические показатели аглопроцесса / В.В. Ожогин, A.A. Томаш, В.Б. Семакова II Вюник Приазов. держ. техн. ун-ту: 36. наук, пр.- Mapiynonb, 2002,- Вип. 12,- С. 15-17.

Статья поступила 24.01.03