Применение органических связующих компонентов в процессе агломерации железорудного сырья

Таблица 4

Показатели, характеризующие дренажную способность кокса в горне печи в период выпуска жидких продуктов плавки

Наименование показателя Периоды

I II III

Расчетная вязкость шлака, Па с 0,30 0,33 0,38

Количество остающегося в печи шлака после выпуска, ковши(ДУ) 0,706 0,682 0,842

Время от начала выпуска до появления шлака, мин: на летке № 1 (п) 6,5 7,2 6,1

на летке № 2 (тг) 10,83 12,69 9,65

Среднеарифметическое значение между Т1 И Т2 (т) 8,67 9,95 7,88

Скорость выпуска чугуна, т/мин: из летка № 1 (VI) 4,46 5,34 4,68

из летка № 2 ^2) 5,45 4,84 5,32

Среднеарифметическое значение между VI И V2 4,96 5,1 5,0

В табл. 5 представлены показатели чугуна, характеризующие тепловое состояние доменной печи.

Из табл. 5 видно, что в периоде I среднее содержание кремния составило 0,668%. С введением орешка в количестве 350 кг в подачу и доведением его до 650 кг содержание кремния повысилось до 0,695 и 0,710°% соответственно. Во втором периоде относительно первого температура чугуна повысилась с 1474,5 до 1484°С. В третьем периоде она вновь опустилась до 1475°С. Эти данные также свидетельствуют о стабильной фильтрации кокса в горне во втором периоде и ухудшении в третьем.

Заключение

Выявлено, что при загрузке в доменную печь, оборудованной бесконусным загрузочным устройством, кокса фракции 25-10 мм в количестве 12,2 кг/т чугуна фильтрация жидких продуктов плавки через слой кокса соответствовала требованиям. При доведении его до 22,6 кг/т чугуна дренажная способность горна ухудшилась. Коэффициент замены кокса косовым орешком составил 0,68 кг/кг.

Таблица 5

Характеристики чугуна 1.

Наименование показателя Период

I II III

Содержание Б1 в чугуне, %:

летка № 1 [БН] 0,68 0,71 0,73

летка № 2 [Б1г] 0,65 0,67 0,69

Отношение [БН]/[БЬ] 1,05 1,06 1,06

Среднеарифметическое значение между

[Би] и [Б12] 0,668 0,695 0,711

Температурачугуна, °С:

поступающего из летки № 1 (11) 1468 1467 1455

тожеиз летки № 2 (12) 1481 1501 1495

Среднеарифметическое значение между

11 И t2 1474,5 1484 1475

увеличилась, а количество остающегося шлака в печи ^ после закрытия летки уменьшилось. Это свидетельствует о том, что дренажная способность горна не ухудшилась. 3

Доведение расжда орешка до 650 кг/подачу ухудшило фильтрацию жидких продуктов по этим показателям. На 4 это же указывает сокращение времени появления шлака и увеличение вязкости шлака.

Список литературы

Результаты использования в доменной печи коксового орешка с Одновременным улучшением качества скипового кокса / Сибага-тулпин С.К., Харченко А.С., Пепинов АА., Семенюк М.А., Беги -нюк В.А. // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2010. № 2. С. 24-27. Стефанович М.А. Анализ хода доменного процесса. Свердловск: Мегаллургиздаг, 1960. 284 с.

Металлургия чугуна / ВегманЕ.Ф., Жеребин Б.Н., ПсквисневАН., Юсфин Ю.С. и др. М.: Академкнига, 2004. 774 с.

Кропотов В.К. Оценка дренажной способности кокса в горне доменных печей // Производство чугуна: межвуз. сб. Магнитогорск: МГМИ, 1987. С. 109-119.

Bibliography

The results of the joint use of coke nut with a simultaneous improvement of a skip coke quality in a blast furnace / Sibagatullin S.K., Kharchenko A.S., Polina/ A.A., Semenyuk MA., Begiryuk VA. // Vestnik MSTU named after G.I. Nosov. 2010. № 2. P. 24-27.

Stefanovich M.A. The operation analysis of the blast furnace process. Sverdlovsk: Metallurgizdat, 1960. 284 p.

Metallurgy of Iron / Vegman E.F., Zherebin B.N., Pokhvisnev A.N., Yusfin Y.S. M.: Akademiya, 2004. 774 p.

Kropotov V.K., An evaluation of a drainage capacity of coke in a hearth of blast furnaces // Production of iron: Mezhvuzovsky sbornik. Magnitogorsk MSMI, 1987. P. 109-119.

УДК 622.781.051.7-492.2

Сибагатуллин С.К., Иванов А.В., РешетоваИ.В.

ПРИМЕНЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СВЯЗУЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ В ПРОЦЕССЕ АГЛОМЕРАЦИИ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ

Получение качественного агломерата и высоко- для достаточного поступления воздуха в спекаемый производительная работа агломерационных машин в слой является жрошая газопроницаемость сырой большой степени зависит от подготовки агломераци- окомкованной шихты [1]. Объединение мелких час-онной шихты к спеканию. Необходимым условием тиц в гранулы и упрочнение их при окомковании по-

Применение органических связующихкомпонентов в процессе.

Сибагатуллин С.К., Иванов А.В., Решетова И.В.

зволяет значительно снизить сопротивление просасываемого через спекаемый слой воздуха. Поэтому проведение мероприятий по повышению газопроницаемости весьма желательно, особенно в условиях перехода на технологию с высоким содержанием тонко-измельченных концентратов.

Перспективным направлением, позволяющим существенно интенсифицировать процесс окомкования железорудных материалов, является применение высокомолекулярных водорастворимых органических поверхностно-активных веществ (ПАВ) [2] в качестве дополнительного связующего материала. Поверхностно-активные вещества имеют характерное преимущество - они полностью удаляются во время процесса агломерации, не нанося ущерба окружающей среде.

Целью проводимой работы является изучение возможности и поиска условий окомкования шихты с использованием водных растворов ПАВ, обеспечивающих её максимальную газопроницаемость.

Фундаментальное свойство ПАВ заключается в способности адсорбироваться на поверхностях и межфазных границах. Движущей силой данной адсорбции является снижение свободной поверхностной энергии границы раздела фаз или поверхностного натяжения [3]. В процессе окомкования происждит коагуляция твердых частичек увлажненной шихты, в результате чего образуются гранулы-агрегаты с различной прочностью контактов. Эти агрегаты состоят из десятков и сотен дисперсных железорудных частичек, разделенных тонкими (наноразмерными) пленками жидкости [4]. Благодаря своему дифильному строению, молекулы поверхност-но-акгивного вещества, адсорбируясь на границе жид-кость-твердое тело, ориентируются определенным образом: гидрофильная часть молекул взаимодействует с полярными молекулами воды, а гидрофобная часть выталкивается в неполярную фазу (частицы шихты) [5]. Происходит своего рода разрыхление водных пленок, которые располагаются между твердыми частичками, т.е. снижается поверхностное натяжение воды. Благодаря этому повышаются силы когезии, улучшается комкуемость шихты, а также увеличивается прочность и крупность получаемыхгранул.

Особенно это должно влиять на тонкоизмельчен-ные железорудные концентраты, обладающие большой удельной поверхностью. Поэтому соответствующее внимание при исследовании было уделено именно таким шихтам.

Для изучения эффекта влияния водных растворов ПАВ были проведены эксперименты в лаборатории кафедры металлургии черных металлов ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.П. Носова» по методике, разработанной А.Г. Неясовым. В качестве связующих добавок были выбраны 2 вещества из класса оксиэтилированных алкилфенолов.

Исследование проводилось в два этапа.

Первый этап заключался в выборе оптимальных параметров шихт по содержанию в ней углерода и влажности. Для этого была произведена серия спеканий агломер ационных шихт с варьированием требуемых параметров. Подготовка шихты к опытам заключалась во взвешивании необходимого количества материалов естественной влажности, их смешивании и увлажнении с

последующим окомкованием. Смешивание и окомкованне шихты осуществлялось в стационарном барабанном окомкователе с частотой вращения 30 об/мин и внутренним диаметром 320 мм. Спекание агломератов производили на лабораторной агломерационной установке. Она включает в себя спекательную чашу диаметром 70 мм и высотой 250 мм, опирающуюся на основание, которое выполняет функцию колосниковой решетки. Для предотвращения тепловых потерь спекательную чашу изолировали керамическим стаканом. Воспроизводимость результатов спеканий обеспечивали постоянством от опыта к опыту гранулометрического состава всех компонентов шихты, условий смешивания, окомкования и увлажнения шихты, загрузки её в чашу и зажигания. Высота слоя составляла 220 мм, основность 1,75 (по СаО/8Ю2), содержание возврата в шихте 25%. Результаты экспериментов приведены в табл. 1.

Из таблицы видно, что содержание углерода и влажность шихты, при которых достигнуты наилучшие показатели процесса, составили 7 и 11% соответственно.

На втором этапе исследований были определены концентрации органических связующих, обеспечивающие максимальные значения удельной производительности и показателей холодной прочности. Для этого заранее были приготовлены водные растворы ПАВ различной концентрации, которые подавались во вращающийся барабан, путем равномерного распыления на шихту. Результаты экспериментов второго этапа представлены в табл. 2.

Таблица 1

Результаты экспериментов по выбору параметров шихты

Параметры Значения

Влажность шихты, % 10,5 10,5 10,5 10,5 10 11 12

Содержание углерода, % 4 5 7 8 7 7 7

Концентрация ПАВ, мг/л 0 0 0 0 0 0 0

Скорость спекания, мм/мин 14,60 15,61 16,54 15,36 15,89 15,36 12,63

Выход годного (+5 мм от аглос-пека), % 56,88 66,65 77,90 71,75 73,88 80,12 78,80

Удельная производительность, т/м2 ч 0,50 0,67 0,81 0,63 0,75 0,79 0,63

Сопротивление удару (+ 5 мм), % 63,83 68,31 76,38 73,87 73,80 78,82 76,59

Разрушение (0,5-5 мм), % 29,84 25,76 18,74 20,53 21,81 16,54 17,55

Истирание (0-0,5 мм), % 6,33 5,93 4,88 5,60 4,39 4,64 5,86

Средняя газопроницаемость за время спекания, м/[сПа]-10-2 12,05 10,97 12,54 11,44 11,36 14,01 9,21

Таблица 2

Результаты экспериментов с изменением концентрации поверхностно-активных веществ

Параметры Используемые вещества

ПАВ-1 ПАВ-2

Концентрация ПАВ, мг/л 0 0,08 0,4 1 4 0 0,5 1 5 10

Скорость спекания, мм/мин 11,58 11,86 16,62 15,50 15,77 15,34 16,02 13,79 15,36 14,85

Выход годного (+ 5 мм от аг-лоспека), % 63,29 79,03 80,10 77,28 69,12 77,27 84,26 83,00 80,47 68,18

Удельная производительность, т/м2ч 0,59 0,81 0,90 0,82 0,74 0,77 0,87 0,77 0,80 0,63

Сопротивление удару (+ 5 мм), % 62,70 76,02 78,67 76,71 73,48 76,20 80,57 80,66 78,90 63,26

Разрушение (0,5-5 мм), % 25,86 18,45 18,74 18,23 20,43 17,69 16,16 14,87 16,46 30,46

Истирание (0-0,5 мм), % 11,44 5,69 5,13 4,95 6,10 6,10 3,27 4,46 4,63 6,28

Средняя газопроницаемость за время спекания, м/[сПа]-10-2 6,07 10,39 11,07 10,47 9,01 13,81 14,91 14,79 14,01 9,60

При этом возрастает скорость спекания, что, в свою очередь, приводит к увеличению производительности. В результа-те лучшего окомкования шихты повышается эффективность теплообмена, что приводит к улучшению прочности агломерата в холодном состоянии при неиз-менном расходе топлива.

Список литературы

1. Коротич В.И., Фролов Ю.А., Бездежский Г.Н. Агломерация рудных материалов. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УПУ-УПИ», 2003. 400 с.

2. Базилевич С.В., Вегман Е.Ф. Агломерация. М.: Металлургия, 1967. 368 с.

3. Холмберг К Повер<носгно-акгивные вещества и полимеры в водньк растворах: пер. с англ. М.: БИНОМ. Лаборагориязнаний, 2007. 528 с.

4. Сумм Б.Д. Основы коллоидной химии: учеб. пособие для вузов. М.: Издательский центр «Академия», 2006. 240 с.

5. Зимон А.Д. Коллоидная химия учебник для вузов. 3 изд., доп. и испр. М.: Агар 2003. 320 с.

Bibliography

1.

Из табл. 2 видно, что искомые параметры процесса спекания были достигнуты при концентрациях ПАВ-1 и ПАВ-2, составляющих 0,4 и 0,5 мг/л соответственно.

Таким образом, видно, что в результате добавки поверхностно-активного вещества газопроницаемость агломерационной шихты значительно увеличивается.

Korotich V.I., Frolov U.A., Bezdezjskiy G.N. Sintering of ore materials. Ekaterinburg: «USTU-UPI», 2003. 400 p.

Bazilevich S.V., Vegman E.F. Sintering. M.: Metallurgy, 1967. 368 p.

3. Holmberg K. Surfactants and polymers in aqueous solution: Translate from engl. M.: BINOM. Laboratory of knowledge, 2007. 528 p.

Summ B.D. The bases of colloidal chemistry: the manual for students of higher educational institutions. M.: Publishing center «Academy», 2006. 240 p.

Zimon A.D. Colloidal chemistry: textbook for high schools. 3 edition, added and corrected. M.: Agar, 2003. 320 p.