2.1.2.2 Досвід отримання озалізеного вапна на Магнітогорському комбінаті в 90-і роки

З урахуванням досвіду виробництва так званого озалізненого вапна (шляхом спільного випалу кускового вапняку з залізовмісною добавкою) та ефективного застосування її в конвертерній плавці ММК і МЦЗ в 1994 р розробили і в 1995 р впровадили технологію отримання подібного флюсу шламовим способом. Технологічна схема виробництва флюсу приведена на рисунку 2.1.

Сировиною для виробництва флюсу є вапняк (15-0 мм) Агапівського родовища, колошниковий пил доменного цеху ММК і глина із кар'єру МЦЗ (відповідно 92: 4: 4, вода - 38-42 %).

Глина подається в шлам для кращого гранулювання матеріалу. Підготовлений в млинах шлам надходить в загальну ємність, з якої насосами перекачується в вертикальні басейни, і після коригування за змістом Fe₂O₃ та SiO₂ (48,96 % СаО, 3,52% МgО, 2,43 % SiO₂, 0,38 % Al₂O₃, 3. 41 % Fe₂O₃ вологість - 40,3 %) - в піч, що зупиняється (діаметром 4 м, довжиною 150 м), що має з боку холодного кінця теплообмінники з вільно висячих ланцюгів протягом 40 м (як паливо використовують природний газ).

Рис. 2.1 Технологічна схема отримання флюсу для конверторного

виробництва сталі

Готовий флюс отримують в вигляді міцних гранул (до 80 мм), які зберігаються протягом одного місяця. При стабільному хімічному складі шламу і вмісті вологи найбільший вихід гранул з печі забезпечується при температурі факела в зоні випалу 1450-1550 °С і в печі після ланцюгової завіси 520-620 ºС. Склад флюсу: 4,42 % SiO₂, 0,76 % Al₂O₃, 5,85 % Fe₂O₃, 82,63 % CaO, 5,55 % MgO (п.м.п.п. - 0,45 %).

2.1.2.3 Отримання комплексного флюсу для конвертерної плавки Єнакіївським меткомбінатом

У даній роботі представлені результати проведеного під обертається вапняно-обпалювальної печі на Єнакіївському металургійному заводі дослідження процесу отримання комплексного флюсу на основі вапна при випалюванні вапняку з окалиною (витрата якої становив 10-15 % ваги вапняку).

Таблиця 2.2.

Результати првоеденного випалу

СаО	MgO	FeO	Fe2O3	Fезаг	MnO	SiО2	S	П.п.п.
Вапняк	54,75	0,35	0,30	0,27	0,02	0,72	0,032	43,46
Окалина	-	-	68,50	29,38	73,6	0,42	0,53	-

Розмір фракції вапняку і окалини (з-під лінії чистових клітей прокатних станів) становив відповідно 25-60 і 0-5 мм.

1 - шахтний підігрівач; 2 - пилова камера; 3 - піч; 4 і 4 основний і додатковий пальник; 5 - пневмокамерний насос; 6 - транспортний трубопровід;

7 - робочий майданчик; 8 - приймальна воронка для завантаження

5-т бадей з флюсом добавками;(В - вапно; Ф - флюс)

Рис. 2.2. Схема установки для отримання конверторного флюсу

2.1.2.3.1 Тепловий режим роботи печі

Обертові вапняно-випалювальні печі Єнакіївського металургійного заводу опалюються природним газом (витрата 1900-2100 м³/год, або 220-240 кг/т вапна в умовному обчисленні) із застосуванням пальників типу «труба в трубі». Спільний випал вапняку з окалиною при тій же продуктивності печі по вапна вимагає додаткової витрати тепла, яке повинно бути компенсоване збільшенням витрат природного газу.

Однак у зв'язку з тим, що температура відхідних газів під час випалу була порівняно високою (850-900 °С), витрату газу під час дослідження не змінювали.

Тепловий баланс випалу 1 кг вапняку без добавки окалини (зліва від косої риски) і з окалиною (праворуч від косої риски) (таблиці 2.3).

Таблиця 2.3.

Тепловий баланс випалу 1 кг вапняку без добавки окалини

(зліва від косої риски) і з окалиною (праворуч від косої риски)

Витрата тепла на нагрів вапняка: до 900°С, диссоціацію та нагрів вапна до 1200° С, ккал Витрата тепла на нагрів окалины до 1200°, ккал Виділення тепла в результаті утворення феритів кальція Всього витрата тепла, ккал

729/729 -/250 -/34 729/945

Як відомо [7], загальна теплопередача від факела до матеріалу Q дорівнює:

Q = Qвип + Qконв

(2.1)

де Q_вип - тепло, передане випромінюванням; Q_конв - тепло, передане конвекцією.

У процесі, випалу вапняку у обертових печах при температурі в робочому просторі печі 1300-1400 °С основна частина тепла передається випромінюванням, але, оскільки швидкість газу на виході з пальника перевищує 300 м/с, в зоні випалення необхідно враховувати також теплопередачу конвекцією. У разі випалу вапняку з окалиною конвективна складова теплопередачі не змінюється. Кількість тепла, передана випромінюванням від факела до обпікаємого матеріала, за інших рівних умов залежить від наведеного коефіцієнта випромінювання системи газ - поверхня кладки - поверхня нагріву матеріалу (С_г-к-м) - Коефіцієнт С_г-к-м (ккал/м²∙ч∙град⁴) випалу вапняку під обертової печі може бути знайдений за відомою формулою [7]:

,

(2.2)

де φ°_км - кутовий коефіцієнт переносу енергії випромінювання від поверхні кладки на обпалюваний матеріал; ε_м і ε_г - ступінь чорноти нагріваємого мате-ріалу і газу; С₀ - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, ккал/м²∙год∙град⁴.

Кутовий коефіцієнт (φ_км) може бути обчислений як відношення площі пекучого матеріалу до площі кладки. Для печей Єнакіївського металургійного заводу, що мають внутрішніх діаметр 2,2 м, φ_км дорівнює 0,116.

Склад випромінюючих компонентів у газах, що залишають обертову піч, становить: 26 % СО₂ і 10 % Н₂О.

Ступінь чорноти газу визначаємо за відомими формулами за допомогою графіків [6]. Для наведеного хімічного складу ступінь чорноти, газу ε_г становить 0,177.

Ступінь чорноти матеріалу ε_м при випалюванні чистого вапняку становить 0,27, а при випалюванні вапняку, покритого окалиною, 0,80 [7]; наведений коефіцієнт випромінювання с_г-к-м розрахований за формулою (2.2), відповідно дорівнює 1,19 і 2,96 ккал/м²∙год∙град⁴. Якщо прийняти, що 80 % тепла від факела до матеріалу передається випромінюванням, то тепловий потік при випалюванні вапняку з окалиною вище приблизно в 2 рази. Приблизно в стільки ж разів швидше повинен здійснюватися і процес випалу вапняку з окалиною. Коефіцієнт температуропровідності окалини вище, ніж вапна, тому дисоціація СаСО₃ в шматках вапняку, покритих окалиною, протікає швидше і закінчується на меншій довжині печі. Під час спостережень за випалюванням відзначено зниження температури відхідних газів приблизно на 30 °С і відповідне зниження температури готового продукту випалу. Цього тепла було достатньо для нагріву і розм'якшення окалини.