2.3 Использование гранулированного углеродистого железофлюса

В ОАО "Томаковский завод керамзитового гравия" разработана технология производства комплексного железорудного сырья — гранули­рованного углеродистого железофлюса (ЖФС) на цементной связке основностью СаО/SiO₂ до 1,5-1,7 [11]. В качестве исходных материалов ис­пользовались колошниковая пыль, шламы кон­вертерного и доменного производств. Получен­ная шихта смешивалась и направлялась в чаше вый окомкователь для получения окатышей раз­мером 12-20 мм. Проплавку ЖФС проводили на доменной печи № 2 ПАО "Донецксталь" - металлургический завод (МЗ)". Введение ЖФС в количестве 135 кг/т чугуна позволило снизить приведенный расход скипового кокса на 11 кг/т чугуна при незначительном изменении произво­дительности печи [12]. Производимые с 2005 г. такие окатыши систематически используются в доменных печах ПрАО "Донецксталь" - МЗ".

Актуальной задачей становится исследование металлургических свойств ЖФС, произведенного из смеси доменного и сталеплавильного шламов с добавкой цемента в качестве вяжущего веще­ства и имеющего шарообразную форму после окомкования в чашевом грануляторе, и оценка использования ЖФС в доменной печи.

Таблица 2.6.

Химический состав ЖФС, %

Feобщ	FеО	Fе203	СаО	SiO2	MgO	S02	Р	С	п.п.п.
43,1	10,0	50,48	17,30	8,9	0,58	0,20	0,04	8,7	1,71

Исследовали процесс восстановления гранул и их прочность в процессе восстановления на установке Национальной металлургической ака­демии Украины. Экспериментальные данные представлены на рис. 2.1.

Для оценки эффективности применения ЖФС в доменной плавке были выполнены расчеты при увеличении его расхода до 200 кг/т чугуна (табл. 2.7).

Рис. 2.1. Зависимость потери массы ЖФС в процессе восстановления от температуры: 1 —за время подогрева; 2 — за время восстановления; 3 — суммарная

Таблица 2.7.

Расчет эффективности применения ЖФС для условий ДП №2

ПАО «Донецксталь»

	Расход ЖФС, кг/т чугуна
Показатель
	0	40	80	120	160	200
Производительность, %	100,0	99,95	99,89	99,84	99,82	99,77
Сумма кокса и коксового орешка, кг/т чугуна	439,0	434,9	430,8	426,6	422,4	418,2
Окатыши "СевГОКа", кг/т чугуна	1571	1543	1515	1487	1458	1430
Известняк обычный, кг/т чугуна	152	145	138	131	124	116
ПУТ, кг/т чугуна	162	162	162	162	162	162
Содержание кислорода в дутье, %	25	25	25	25	25	25
Выход сухого колошникового газа, м3/т чугуна	1879	1866	1860	1854	1847	1841
Степень использования СО, доли	0,434	0,433	0,431	0,430	0,429	0,427
Выход горновых газов, м3/т чугуна	1692	1686	1680	1674	1668	1663
Выход восстановительных газов, м3/т чугуна	758	755	753	751	748	746
Выход шлака, кг/т чугуна	346	350	353	356	359	363
Содержание (Мg0) в шлаке, %	7,0	6,9	6,8	6,7	6,6	6,4
Основность (СаО + Мg0)/SiO2	1,36	1,35	1,35	1,35	1,34	1,34
Содержание серы в чугуне, %	0,031	0,032	0,032	0,032	0,032	0,033
Расход условного топлива, кг/т чугуна	606	602	598	594	590	585
Изменение себестоимости чугуна с выпуска, грн/т
чугуна	0,00	-25,15	-50,64	-76,14	-01,84	-127,34
Определяющие показатели:
рудная нагрузка, т/т кокса (6,0)	3,77	3,84	3,90	3,97	4,04	4,10
выход шлака, кг/т кокса (1000)	788	804	819	835	851	867
выход горнового газа, м3/т кокса (4000)	3854	3876	3900	3925	3950	3975
приход мелочи (5-0 мм) с шихтой, кг/т кокса (400)	304	311	318	325	333	340
скорость газа в распаре, м/с (20,0)	16,2	16,7	17,4	18,1	18,9	19,8

Из табл. 2.7 видно, что по мере ввода в шихту ЖФС значения определяющих параметров воз­растают и приближаются к предельному уровню. Более того, при расходе ЖФС 200 кг/т чугуна достигнуты критические значения по выходу гор­нового газа и скорости газа в распаре.

Это значит, что введение ЖФС в доменную шихту сопровождается снижением уровня ста­бильности и оптимальности процесса. Поэтому в анализируемых технологических условиях по­вышение расхода ЖФС свыше 120 кг/т чугуна, согласно принципу полной и комплексной ком­пенсации, требует либо улучшения химического состава и физических свойств ЖФС, либо вне­дрения так называемых компенсирующих меро­приятий, способствующих прежде всего сниже­нию выхода шлака на 1 т чугуна, прихода мелочи 5-0 мм с железорудной шихтой и др.

Выводы аналитических расчетов подтвер­ждены опытно-промышленной эксплуатацией доменной печи № 1 ПАО "Донецксталь" - МЗ", с 2010 г. стабильно работающей с применением ЖФС. Из рис. 2.2 видно, что применение ЖФС в коли­честве 60-80 кг/т чугуна достаточно эффективно, поскольку обеспечивает снижение расхода кокса на 10-15 кг/т чугуна, прирост производительно­сти — 9 т/смену (1,3 %). При этом сохраняются базовые значения расхода флюса и степени ис­пользования СО, снижается степень прямого восстановления FеО на 2 %. Негативным элементом является повышение выхода шлака на 23 кг/т, что может стать препятствием при увеличении расхода ЖФС свыше 100 кг/т чугуна.

Рис. 2.2. Зависимость показателей доменной плавки от расхода ЖФС при применении его на доменной печи № 1 ПАО "Донецксталь" - МЗ" (01.01.2010-31.05.2010 г., 424 опыта, приведение без шлака и флюса): стрелки — среднее значение показателя; цифры — число опытов-смен работы печи

Исходя из вышесказанного, эффективность замены известняка углеродсодержащим железофлюсом весьма сомнительна, так как в промышленных опытах при вводе железофлюса в количествах до 100 кг/т чугуна, расход известняка на подшихтовку практически не изменился. Данный вид железорудных материалов рекомендуется применять исключительно с целью снижения расхода кокса. В то же время, использование в качестве флюсосодержащей добавки в шихту доменных печей конвертерного шлака, имеющего похожий химический состав, представляет значительный интерес.