КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕРЕДЕЛЬНОГО И ВАНАДИЕВОГО ЧУГУНА

Предлагаемая полезная модель относится к области черной металлургии, в частности к производству двух видов чугуна из шихты, содержащей ванадий и сырья для выплавки передельного чугуна.
Известен комплекс по производству ванадиевых и передельных чугунов, работа которого регламентирована технологической инструкцией [1]. Комплекс предусматривает, утилизацию колошниковой пыли доменных печей выплавляющих как ванадиевый, так и передельный чугуны на аглофабрике при производстве сырья для выплавки передельного чугуна. Комплекса представлен на фиг.1.
Недостатки аналога заключаются в следующем:
- ванадий, содержащийся в колошниковой пыли безвозвратно теряется;
- титан, содержащийся в колошниковой пыли печей выплавляющих ванадиевый чугун при производстве передельного агломерата, а затем чугуна образует карбиды, что ухудшает работу доменных печей;
- отсев агломерата, загружаемого в доменные печи с целью снижения потерь ванадия, снижает газопроницаемость шихты и приводит к снижению их производительности (по литературным данным [2], вывод из шихты фракции - 5 мм приводит к увеличению производительности на 0,3-0,7% и снижению удельного расхода кокса на 20-30 кг на тонну чугуна на каждый процент мелочи);
- загружаемый в доменные печи известняк, приводит к перерасходу кокса (по литературным данным [2] вывод из шихты известняка в количестве 100 кг на тонну чугуна приводит к снижению удельного расхода кокса на 20-35 кг на тонну чугуна).
Технический результат, достигаемый с использованием предлагаемого комплекса, представленного на фиг.2, заключается в улучшении показателей работы доменных печей и снижении потерь ванадия за счет создания участка по складированию отсевов мелочи агломерата и колошниковой пыли печей, выплавляющих ванадиевый чугун, организации производства ванадийсодержащего высокоосновного окускованного железорудного сырья (железофлюса) и подачи последнего в доменную шихту.
Схема комплекса представлена на фиг.2. Технический результат достигается тем, что комплекс для производства ванадиевого и передельного чугунов, включающий: доменные печи, выплавляющие ванадиевый чугун (1), доменные печи, выплавляющие передельный чугун (2), аглофабрику, производящую агломерат для выплавки передельного чугуна и железофлюс (3), включает участок складирования колошниковой пыли и отсевов мелочи агломерата (4), а также блок выбора состава железофлюса (5) и тракт загрузки железофлюса в доменные печи.
2
5
2
5
В железорудном сырье отношение VO к Fe составляет 0,0090, в колошниковой пыли 0,0093. Вынос колошниковой пыли колеблется в пределах 6-25 кг на тонну чугуна. В сутки образуется 150 тонн колошниковой пыли. Ежегодно с колошниковой пылью теряется более 200 тонн VO.
3
При технологии, определенной действующей технологической инструкцией, ванадийсодержащий агломерат фракции - 5 мм. отсевается в системе шихтоподачи и перегружается в специально отведенный бункер. Из этого бункера отсев агломерата загружается в доменную печь. Это позволяет снизить потери ванадия, но ухудшает газодинамику верхней зоны печи. Расчеты показали, что вывод из шихты доменных печей объемом 2200 м фракции - 5 мм позволит повысить производство чугуна на 80-100 тонн в сутки.
Общее количество колошниковой пыли составляет 150 тонн в сутки. Производительность агломашины составляет 2106 тонн в сутки. С учетом переходных режимов партия железофлюса должна быть не менее 1500 тонн. В связи с чем, полезная модель предусматривает аккумуляцию в отдельных емкостях колошниковой пыли в количестве 150-400 тонн и складирование на отдельных площадках не менее 1000 т отсева мелочи агломерата.
Особенностью выплавки ванадиевого чугуна является то, что железорудная часть шихты состоит из агломерата, основность которого изменяется от 2,0 до 2,4, и окатышей с естественной основностью на уровне 0,3. В традиционной технологии, при изменении соотношения агломерата и окатышей и при изменении состава агломерата основность шихты корректируется изменением расхода известняка в пределах от 40 до 70 кг на тонну чугуна.
В результате моделирования движения шихты в тракте шихтоподачи [3] установлено, что наилучшее распределение флюса на колошнике доменной печи, а, следовательно, и в зоне шлакообразования достигается в тех случаях, когда масса его единичной порции превышает 2 тонны. При такой загрузке железофлюса обеспечиваются минимальные колебания основности шлака. Выбор состава железофлюса производится расчетным путем (реализуется в блоке 5 полезной модели) на основе следующих данных:
- массы колошниковой пыли и отсева агломерата на складе отходов;
- планируемого соотношения агломерата и окатышей;
- минимальной массы порции железофлюса;
- минимально допустимой массы партии железофлюса. Расчеты показали, что основность железофлюса может колебаться от 3,0 до 5,5.
ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ
Проводилась доменная плавка с использованием в шихте ванадийсодержащего железорудного сырья, кокса известняка и железофлюса. Изменялся химический состав чугуна и шлака, параметры комбинированного дутья, производительность печи и расход кокса. Рассчитывались: удельный расход кокса, удельный расход углерода, среднеквадратичное отклонение основности шлака, степень перехода ванадия в чугун, показатель сквозного извлечения ванадия Результаты плавки в различных периодах приводятся в таблице.
Период 1 - работа по прототипу.
Период 2 - работа с использованием в шихте железофлюса.
Показатель
Период 1
Период 2
Удельная производительность, т/м<sup>3</sup>·сут
2,22
2,38
Удельный расход кокса, кг/т
415
411
Удельный расход природного газа, м<sup>3</sup>/т
115,5
95,6
Удельный расход углерода, кг/т
414,4
397,5
Среднеквадратичное отклонение основности шлака, ед
0,028
0,021
Степень перехода ванадия в чугун, %
81,9
83,79
Показатель сквозного извлечения ванадия, %
81,9
84,72
Анализ приведенных данных показывает, что предлагаемая полезная модель позволяет решать поставленную задачу.
1. Временная технологическая инструкция «Производство чугуна на доменной печи №5», ВТИ 102-Д-131-2006, ОАО «Нижнетагильский металлургический комбинат», г. Н-Тагил, 2000 г.)
2. Товаровский И.Г., Севернюк В.В., Лялюк В.П, Анализ показателей и процессов доменной плавки. - Днепропетровск: Пороги, 2000. - 420 с.
3. Пыхтеева К.Б. и др. Анализ особенности формирования порций и истечения материалов из бункера БЗУ при загрузке шихты// Сталь. 2008. №6. С.14-19.