2.4 Использование конверторного шлака в качестве флюсующего материала

На различных этапах металлургического производства получаются побочные материалы, содержащие железо, марганец, флюсующие оксиды, легирующие элементы. Одним из таких материалов является конверторный шлак. В настоящее время конвертерный шлак приме­няется как флюсующий компонент доменной ших­ты на металлургическом заводе им. Петровского, на комбинатах «Криворожсталь» и Новолипецком металлургическом. Расход его не превышает 50—60 кг/т выплавляемого чугуна, что позволяет повысить содержание марганца в чугуне на 0,15—0,20 %, вести плавку с более высокой основ­ностью доменного шлака, и практически не влияет на расход кокса.

С целью определения экономической эффектив­ности использования различных флюсов (извест­няка, извести и конвертерного шлака) в агломе­рации и доменной плавке, а также для выявления возможных резервов для дополнительной обработки конвертерного шлака, проведены расчеты по­казателей доменного и аглопроцессов для усло­вий НЛМК по методие.

Исходные данные:

Криворожская гематитовая аглоруда, % - 100

Содержание закиси железа в готовом агломерате, % - 17

Для расчета показателей доменной плавки Состав шихты, % :

^{№ строки} 4

1 4

А4 4

6.050401 ДР 4

Исследование эффективности использования в шихте доменных печей различных флюсующих материалов 4

Лит 4

Лист 4

Листов 4

3. Выводы и предложения 70

9.  Барановский Н.И., Катугина Т.Ю. Подготовка флюсовых известняков для черной металлургии в СССР.– М: Meталлургия, 1983. – вып. 2. 21 с. 72

10. Коробов И.И., Ковшов В.Н., Мищенко А.Ф. Рациональное использование шихты в доменной плавке // Металлургия и коксохимия. – К.:Техника, 1972. - №29. – С.40 – 46. 72

11. Ковалев Д.А., Крикунов Б.П., Ванюков А.А. Эффективность применения гранулированного углеродсодержащего железофлюса // Бюллетень «Черная металлургия». 2012, -№7. – С. 49 – 54. 72

Химический состав шихтовых материалов при­нят по данным ЦЛ НЛМК усредненно за 1982 год; для известняка, извести, конверторного шлака он представлен в табл. 2.8.

Таблица 2.8.

Химсостав (массовая доля, % ) известняка, извести, конверторного шлака использованный в расчетах

Материал	FеО	Fе2О3	МпО	SiO2	Аl20з	СаО	МgО	S03	р2о5	CO2
Известняк	-	0,70	-	1,75	0,80	53,2	0,85	0,30	0,03	42,37
Известь	-	1,20	-	1,80	1,20	93,5	1,20	0,58	0,05	0,37
Конвертерный шлак	12,66	11,34	1,8	17,6	0,93	49,63	4,4	0,31	1,17	0,21

Расчеты проводили для вариантов использова­ния каждого из флюсов полностью и в агломе­рации, и в доменной плавке, а также для смесей двух компонентов. При этом, в качестве флюса доменной плавки использовали смесь того же сос­тава, что и для офлюсования входящего в дан­ную доменную шихту агломерата. Результаты расчетов представлены на рис. 2.3, 2.4 и в табл. 2.9.

Обращает на себя внимание характер кривых расхода кокса в доменной плавке и коксовой мелочи на агломерацию. На обоих гра­фиках имеются точки такого соотношения флюсующих добавок, где расход топлива в процессе не зависит от степени офлюсования агломерата. Наличие этих точек связано с использованием в шихте извести.

Рис. 2.3. Изменение расхода топлива и флюса на агломерацию в зави­симости от соотношения флюсующих добавок (здесь и далее цифры у кривых - основность агломерата; КШ - конвертерный шлак, ИК - известняк; И - известь)

Рис. 2.4. Изменение расхода кокса и флюса в доменной плавке в зависимости от соотношения флюсующих добавок

Расчеты подтверждают, что минимальный рас­ход топлива имеет место при применении в ка­честве флюса извести, но одновременно показы­вают, что минимальные значения расхода топлива не совпадают с минимальным количеством исполь­зуемой в шихте извести. Кроме того, из графика расхода кокса на доменную плавку видно, что при применении больших количеств конвертерного шлака (до 100 % в составе флюсующей до­бавки) расход кокса меняется в очень узких пре­делах и практически не зависит от степени офлюсования шихты. С точки зрения технологии доменной плавки использование больших количеств конвертерного шлака наиболее целесообразно в интервале ос­новности агломерата 0,9—1,1.

Таблица 2.9.

Изменение основных статей теплового баланса доменной плавки при использовании различных флюсов

Флюс	Статьи баланса, кДж/кг чугуна
	Тепло диссоциа­- ции оксидов	Тепло на перевод серы в шлак	Тепло на разложе- ние флюса	Теплосо­- держание шлака	По­тери тепла
Степень офлюсования агломерата - 0,5
Известняк	404	11	42	66	126
Известь	404	9	0,8	64	67
конвертерный шлак	402	10	0,5	79	94
Степень офлюсования агломерата – 1,3
Известняк	401	9	3	68	83
Известь	401	9	0,5	68	80
конвертерный шлак	404	10	0	76	95

В этом интервале даже значительные изменения в расходе флюсую­щих добавок почти не влияют на расход кокса (или топлива на агломерацию), то есть тепловое состояние печи остается стабильным.

График зависимости содержания фосфора в чу­гуне от количества введенного в шихту конвер­терного шлака показывает, что в случае исполь­зования в составе флюса свыше 80—100 кг конвертерного шлака на тонну чугуна содержание фосфора в чугуне превышает предельно допусти­мое.

Экономическая эффективность вариантов офлюсования доменной шихты определялась сравне­нием уровня приведенных затрат на производство чугуна, то есть на том этапе технологического процесса, где проявляется металлургическая цен­ность применяемого флюса.

В качестве базового, был принят вариант офлюсования доменной и агломерационной шихты известняком. При этом в виде допущения, в рас­чете было принято, что изменение состава флюса не влияет на количество выплавляемого чугуна. Величина капитальных вложений в агломерацион­ное, коксохимическое, известковое и доменное про­изводство устанавливалась по действующим нор­мативам удельных капитальных вложений в рас­ширение соответствующих производств. Стоимост­ные показатели сырых материалов, топлива и энергии, а также исходный уровень расходов по переделу приняты по данным действующих про­изводств НЛМК. Конвертерный шлак оценивался по стоимости замещаемого или базового флюса — известняка. Результаты расчетов представлены в виде гра­фиков на рис. 2.5 и 2.6.

Анализ полученных данных показывает, что использование извести в сочета­нии с конвертерным шлаком как в агломерацион­ной, так и в доменной шихте целесообразно при низких (0,5—0,7) степенях офлюсования агло­мерата. При этом экономия приведенных затрат на выплавку чугуна может достигать 0,55— 1,55 руб/т.

­

Рис. 2.5. Изменение себестоимости и капиталоемкости агломерата в зависимости от соотношения флюсующих добавок

Рис. 2.6. Изменение себестоимости чугуна и приведенных затрат на его производство в зависимости от соотношения флюсующих добавок

Замена конвертерным шлаком известняка, как в «чистом» виде, так и в смеси с другими флю­сами экономически эффективна в интервале основ­ности агломерата 0,5—1,1. При этом применение конвертерного шлака только в агломерационном производстве снижает уровень текущих затрат в зависимости от степени офлюсования агломерата на 0,05—0,20 руб/т при замене им известняка, и на 0,32—1,57 руб/т агломерата - при замене извести.

Наибольший эффект достигается в случае заме заме­ны известняка конвертерным шлаком при степени офлюсования агломерата 0,5. При этом экономи­ческий эффект по приведенным затратам состав­ляет 4,08 руб/т чугуна или 4,4 % к базовому варианту.

В связи с тем, что в расчетах не учитывались затраты на возможную дополнительную обработку конвертерного шлака с целью извлечения из него фосфора, определен (из условия равенства затрат с лучшим базовым вариантом) максимальный уро­вень текущих и капитальных затрат на подготовку конвертерного шлака к агломерационному и до­менному переделам. Величины этих затрат соста­вили соответственно 8,86 руб/т и 12,32 руб/т конвертерного шлака[13].

Таким образом, проведенные расчеты показали, что существует известный экономический резерв, реализация которого может позволить расширить использование конвертерного шлака в аглодоменном производстве, а возможно, добиться и его полной утилизации. При этом, использование конвертерного шлака ограничивается содержанием фосфора в чугуне, который в доменной печи не удаляется со шлаком. Увеличить допустимый предел расхода конвертерного шлака в шихту возможно посредством отсева мелких его фракций (0 – 10 мм) и загрузки в печь кусков +10 мм. Данное предложение объясняется более высоким содержанием Р₂О₅ в пылевидных фракциях конвертерного шлака, так как его дробление происходит по малопрочным фазам куска, в данном случае – оксида фосфора.