СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОКАТЫШЕЙ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ
MANUFACTURING METHOD OF PELLET PRODUCTION FOR PURPOSE OF PERFORMANCE OF BLAST FURNACE

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству железорудного сырья и его последующей плавке в доменных печах.
Известно, что существующая технология производства сырья и его доменной плавки состоит из ряда стадий:
1. Образование сырых окатышей.
2. Сушка, нагрев, обжиг, рекуперация и охлаждение.
3. Загрузка холодных железорудных материалов в доменную печь и их последующая восстановительно-тепловая обработка (см. Вегман Е.Ф. Металлургия чугуна. - М.: Металлургия, 1978, с.114-118, 123-132).
В данных технических решениях сначала обожженные окатыши охлаждают на конвейерной обжиговой машине до 50-100°С, а затем снова нагревают в верхних горизонтах доменной печи. На охлаждение окатышей предусмотрено 30-40% площади обжиговой машины. На последующий нагрев железорудных материалов до температур интенсивного восстановления (600-800°С) затрачивается до 15-20 кг дорогостоящего кокса.
Наиболее близким техническим решением является способ производства окатышей, включающий образование сырых окатышей, сушку, нагрев, обжиг, рекуперацию и охлаждение. При этом в данном способе перед загрузкой в доменную печь окатыши нагревают до температуры 150-800°С (JP №55-028320, кл. С21В 5/00, опубл. 28.02.1980).
В данном патенте аналогично процитированным выше аналогам обожженные окатыши охлаждают на конвейерной обжиговой машине до 50-100°С, затрачивая дополнительную энергию сначала на охлаждение, а затем на нагрев окатышей в дополнительном технологическом оборудовании.
Технической задачей, на которую направлено данное изобретение, является снижение энергетических затрат за счет экономии кокса при одновременном снижении капитальных затрат за счет уменьшения площади обжиговой машины.
Поставленная техническая задача решается в способе подготовки железорудного сырья для доменной плавки, включающем производство сырых окатышей, последующую сушку, нагрев, обжиг, рекуперацию и охлаждение на обжиговой машине, разгрузку обожженных окатышей с обжиговой машины и загрузку обожженных окатышей, имеющих температуру выше 250°С в доменную печь, за счет того, что окатыши подвергают на обжиговой машине частичному охлаждению, разгружают с обжиговой машины с температурой 250-850°С, накапливают их в бункере и транспортируют горячие окатыши в загрузочное устройство доменной печи с использованием транспортного газового агента.
Сушку, нагрев, обжиг, рекуперацию и охлаждение осуществляют на обжиговой машине, тепловая схема и конструкция которой сокращена за счет последней зоны охлаждения, обеспечивающей снижение температуры окатышей от 250-850°С до 50-100°С.
Транспортировку горячих окатышей в загрузочное устройство доменной печи осуществляют с помощью футерованного пневмопровода с использованием в качестве транспортного агента отработанной газовоздушной смеси с обжиговой машины или подогретого до 250-850°С нейтрального газа или пластинчатого конвейера с футерованной галереей.
Накапливание горячих окатышей осуществляют в футерованном бункере-накопителе или водоохлаждаемом бункере, оборудованном водяными рубашками.
Загрузку в доменную печь осуществляют посредством жаростойкого загрузочного устройства, обеспечивающего загрузку окатышей при температуре 250-850°С.
Конструкция бункера предусматривает приемку горячих окатышей с температурой от 250-850°С и сброс транспортного агента в виде газовоздушной смеси или нейтрального газа, например газообразного азота.
Суть предлагаемого технического решения состоит в следующем:
сократить зону охлаждения обжиговой машины на 20-50%, обеспечив тем самым разгрузку горячих окатышей с температурой 250-850°С, накопление их в бункере, последующую транспортировку к доменной печи и последующую загрузку. Железорудная часть шихты доменной печи состоит из 100% горячих окатышей. Это позволит снизить площадь обжиговой машины при той же производительности, что обеспечит снижение капитальных затрат на ее строительство. С другой стороны, загрузка горячих окатышей в доменную печь приведет, во-первых, к снижению расхода кокса, требуемого для нагрева шихты, и, во-вторых, к уменьшению времени пребывания железорудных материалов в наиболее «опасной» зоне низкотемпературного восстановления, где наблюдается наибольшее разупрочнение и разрушение окатышей, в том числе и за счет влияния фактора повторного нагрева.
Для определения эффективности реализации предлагаемого технического решения проводили комплекс лабораторных и расчетных исследований, результаты которых приведены ниже.
Изменения показателей доменной печи приведены в таблице.
Температура загружаемого материала
25°С
200°С
400°С
500°С
850°С
Полезный объем печи, м<sup>3</sup>
1719
1719
1719
1719
1719
Производительность, т/сутки
3479,0
3528,8
3590,2
3621,9
372,8
Общий расход руды, кг/т чуг
1545
1545
1545
1545
1545
Окатыши Михайловские
1545
1545
1545
1545
1545
Общее содержание Fe, %
63
63
63
63
63
Общий расход флюса, кг/т чугуна
380
380
379
378
375
Расход кокса, кг/т чугуна
487,9
483,23
477,30
475,47
465,55
Расход ПГ, м<sup>3</sup>/ т чугуна
110
110
110
110
110
Дутье:
температура, °С
1189
1189
1189
1189
1189
кислород дутья, %
25,24
25,24
25,24
25,24
25,24
Колошниковый газ:
выход, м<sup>3</sup>/т чугуна
1976
1956
1931
1917
1859
давление, ати
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
температура (влж), °С
234
301
393,8
423,1
675
Степень использования СО
0,5030
0,5037
0,5042
0,5051
0,5070
Степень использования Н<sub>2</sub>
0,457
0,46
0,46
0,461
0,463
Теоретическая t горения, °С
2003
2000
1993
1990
1979
Состав чугуна, %:
Si
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
температура, °С
1450
1450
1450
1450
1450
Шлак:
выход, кг/т чугуна
407
406
405
404
400
основность CaO/SiO<sub>2</sub>
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
Тепловой баланс, мДж/т чугуна
приход
12400,2
12575,6
12780
12897,3
13100,4
расход
12399,8
12575,3
12779,6
12896,9
13100,2
Себестоимость чугуна, %
100,0
99,62
99,13
98,98
96,95
В результате проведенных исследований установлено, что уменьшение площади обжиговой машины на 6-20% приведет к удешевлению капитальных затрат на ее строительство на 5-15%. При этом повышение температуры окатышей, загружаемых в доменную печь, до 250-800°С приведет к повышению ее производительности на 2-7% и снижению расхода кокса на 1,3-4,5%.