книги из ГПНТБ / Сидоров, Н. Е. Технический прогресс и снижение энергоемкости продукции черной металлургии

взамен чугуна в условиях работы металлургических за­ водов УССР.

В расчете принимаем: степень металлизации окаты­ шей— 92%; расход антрацита на 1 т металлизованных окатышей — 585 кг: удельную производительность уста­ новки «решетка — трубчатая печь» при производстве окатышей со степенью металлизации 92%, равную 0,335 т/м2, ч\ удельные капиталовложения на 1 т метал­ лизованных окатышей — 39,5 руб./т; остаточное содер­ жание углерода в металлизованных окатышах — 4,3%; расход металлизованных окатышей на 1 тмартеновской

траты на 1 т передельного чугуна, выплавляемого в до­

ломом. Поэтому в целях сохранения теплового состоя­ ния сталеплавильных печей в них потребуется ввести определенное количество тепла, равное его физическо­ му содержанию в жидком чугуне. При замене окатыша­ ми 270 кг жидкого чугуна на каждую тонну выплавляе­ мой стали расход топлива в мартеновских печах дол­ жен быть увеличен на величину

теплосодержание 1 кг у. т.; 0,5 — коэффициент использо­ вания тепла в мартеновской печи.

Следовательно, для сохранения теплового состояния

Производительность печи в этом случае может оста­ ться неизменной, если будет усилена мощность газогорелочных устройств мартеновских печей.

Вмировой практике немало примеров плавки стали

вконверторах с заменой чугуна ломом. Так, в США

проведены опыты по выплавке стали в кислородном конверторе со 100% лома в шихте [123].

Для осуществления этого процесса был сооружен опытный 27-тонный конвертор и смонтирована установ­

124

ка для предварительного нагрева лома. В среднем для 99 опытных плавок расход природного газа на нагрев лома (980° С) находился в пределах 31,2—37,4 м3/т лома. Кроме того, в печь загружались экзотермические добавки: уголь или кокс, карбид кальция, карбид крем­ ния, ферросилиций.

Проведенный эксперимент показал возможность вы­ плавлять сталь в конверторах на шихте из 100% лома при предварительном его нагреве вне конвертора и до­ бавлении в конвертор экзотермической смеси.

Предварительный нагрев лома, вводимого в 85-тон- ный конвертор, начали применять на одном из заводов Японии; это позволило заменить в шихте 40% жидко­ го чугуна ломом [215].

С 1965 г. применяется предварительный нагрев лома для повышения его доли в шихте до 35% в 125-тонных конверторах завода фирмы Висконсин стил в Саут-Чи- каго (США) [22].

На положительное влияние подогрева скрапа и за­ меняющих его брикетов до 600° С указывают данные [40]. В работе показано, что в этом случае удельный

В нашем случае ввод в конвертор на каждую тонну стали 350 кг металлизованных окатышей вместо жид­ кого чугуна уменьшает приход тепла в количестве 126X103 ккал/т стали. Это тепло может быть введено либо путем подачи в конвертор нагретых окатышей, либо путем непосредственной загрузки в печь топлива,

0,35 — коэффициент использования тепла газогорелочной

125

малосернистого кокса. Количество этого кокса должно составить

7 X 103 • 0,65

где 7 X Ю3 — теплота сгорания кокса, ккал/кг\ 0,65 — коэффициент использования тепла в конверторе [96].

Естественно, в этом случае уменьшится производи­ тельность кислородных конверторов. Это уменьшение

Т а б л и ц а 54

ИЗМЕНЕНИЕ ЭНЕРГОЕМКОСТИ 1 т МАРТЕНОВСКОЙ СТАЛИ В СВЯЗИ С ПРИМЕНЕНИЕМ В ШИХТЕ МЕТАЛЛИЗОВАННЫХ ОКАТЫШЕЙ (270 кг/т ) ВЗАМЕН ЧУГУНА

можно принять пропорциональным увеличению содер­ жания углерода в шихте. При содержании углерода в чугуне 4,3% его количество на 1 т стали при расходе чугуна 870 кг составит 37,5 кг. Замена чугуна металлизованными окатышами приведет к увеличению прихода углерода на величину, содержащуюся в коксе, т. е. 0,8X12,5 = 10,0 кг/т стали. Следовательно, в нашем расчете в шихте кислородных конверторов содержание углерода возрастает с 37,5 до 47,5 кг/т стали, или на 25%. Во столько же раз, значит, уменьшится произво­ дительность кислородных конверторов.

126

В условиях работы предприятий черной металлургии при удельном расходе топлива в мартеновском произ­ водстве до 100 кг у. т. и чугуна 685 кг народнохозяй­ ственная энергоемкость 1 т мартеновской стали соста­ вит 780 кг у. т.

Ввод в мартеновскую шихту 40% металлизованных окатышей взамен чугуна существенно изменит энерго­

шим расходом энергоресурсов в связи с уменьшением расхода чугуна на 1 т стали и их дополнительной по­ требностью на производство металлизованных окаты­ шей (табл. 54).

Аналогичными являются данные и по кислородно­ конверторному производству стали (табл. 55).

Из приведенных данных следует, что замена в ста' леплавильных шихтах 40% чугуна металлизованнымн окатышами существенно уменьшит энергоемкость стали и энергозатраты на ее производство. Так, народнохозяй­ ственная энергоемкость 1 т мартеновской стали умень­

127

Глава IV

СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ РУД И МЕТАЛЛА И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Снижение потери руд и металла в самом металлур­ гическом производстве — немаловажный фактор повы­ шения эффективности черной металлургии. Такой вы­ вод вытекает из того, что только безвозвратные потери железа в отрасли составляют в среднем 7з его количе­ ства в погашенных запасах добываемых железных руд. Ежегодный экономический ущерб от этих потерь со­ ставляют многие сотни миллионов рублей [171, 173]. При этом в значительной степени необоснованными яв­ ляются и огромные затраты на топливо и другие виды энергоресурсов, связанные с их расходом на потерян­ ные материалы.

1.ФАКТИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ЖЕЛЕЗА И МАРГАНЦА

ВЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ УССР

Вгорнодобывающей промышленности основными пока­ зателями использования недр являются количественные

и качественные потери руд.

Качественные потери, или разубоживаниё,— резульзначениями промышленных запасов руд, оставленных

внедрах при добыче. На карьерах к этим потерям до­ бавляются потери руды с пустой породой, отправляемой

вотвал.

Качественные потери, или разубоживание,— резуль­ тат примешивания к руде пустых пород или неконди­ ционных руд.

На подземных рудниках различают потери руды в массиве (в целиках, на недоработанных участках, на

контактах с вмещающими породами и т. д.) и потери отбитой руды (на лежачем боку залежи, в межвороноч­ ном пространстве, от неполноты выпуска и др.).

В зависимости от причин образования потери делят­ ся на общешахтные и эксплуатационные. Общешахт­ ные потери зависят главным образом от горногеологи­ ческих условий и организационных причин.

Основными причинами потерь из-за геологических условий являются:

—недостаточная изученность и разведанность ме­ сторождений;

—сложное строение и конфигурация рудных зале­ жей и в связи с этим приближенное определение истин­ ных контуров рудных тел;

—сложные гидрогеологические условия;

—значительное горное давление, приводящее к раз­ рушению целиков;

—низкая устойчивость пород висячего бока, что

часто требует оставления рудного целика мощностью до 2 м («рудная корка»).

Сувеличением глубины горных работ геологические

игидрогеологические условия разработки рудных за­ лежей усложняются, что приводит к необходимости списания в потери запасов, сосредоточенных в нарушен­ ных и обводненных участках.

Значительную часть общешахтных потерь составля­ ют потери руды в предохранительных целиках, которые оставляются для защиты поверхностных сооружений, водоемов, железнодорожных магистралей i других объ­ ектов от влияния горных разработок.

С 1961 по 1970 г. потери богатой руды в охранных целиках рудников Криворожского бассейна составили около 140 000 тыс. г, а в Никопольском марганцеворуд­ ном бассейне ■— 6500 тыс. г.

Общешахтные потери руды связаны также с недо­ статками в планировании и с некоторыми организаци­ онными причинами. К этим причинам относятся:

—погрешности при подсчете потерь и разубоживание руды;

—недостаточно обоснованная экономическая оцен­ ка запасов при разделении их на балансовые и заба­ лансовые;

130

—отсутствие научно обоснованных нормативов по­ терь и разубоживания;

—недостатки при проектировании предприятий гор­ норудной промышленности, связанные с отсутствием проектах обоснований размеров потерь и разубожи­ вания и оценки экономического ущерба от этих сверхнор­

мативных потерь;

— планирование завышенного содержания металла

вруде, не соответствующее его содержанию в массиве;

—отсутствие материальной заинтересованности ра­ ботников предприятий в снижении потерь.

Погрешности при определении потерь и разубожива­ ния руды достигают 10—12% и связаны с недостаточ­ ной точностью оконтуривания залежей, определения объемного веса, содержания железа в руде, с отсутстви­ ем аппаратуры для съемки выработанного простран­ ства в труднодоступных местах, несовершенством мето­ дов учета потерь и разубоживания. Так, на некоторых предприятиях объемный вес руды и пород устанавли­ вается не по результатам фактических измерений, а по

ния объемного веса могут достигать 0,3—0,4 т/м3, т. е. 18-12% [113].

Исходные данные о наличии ресурсов руд, опреде­ ленные со значительной погрешностью, используются для расчета потерь и разубоживания косвенным мето­ дом, который позволяет получать лишь приближенные показатели.

Рекомендуемый инструкцией прямой метод учета по­ терь и разубоживания более точен, но требует больше­ го объема полевых и камеральных работ и не применим при системах с выпуском руды под обрушенными по­ родами.

Не менее важной задачей является установление на­ учно обоснованных норм потерь и разубоживания руды.

Действующие на шахтах бассейна нормативы устаре­ ли и не способствуют снижению потерь, в связи с чем пересмотр их крайне необходим.

Пересмотру норм должна предшествовать экономи­ ческая оценка запасов, поскольку в настоящее время разделение запасов на балансовые и забалансовые не­ достаточно обоснованно. Так, по данным НИГРИ [3],

& отдельных случаях на горнообогатительных комбина­ тах целесообразна эксплуатация руды с содержанием магнитного железа 16%.

К значительным потерям приводят недостатки в планировании содержания железа в добываемых ру­ дах. Плановое качество товарной руды устанавливает­ ся планирующими организациями по достигнутому уровню, который чаще всего выше возможного при нор­ мальной отработке запасов, находящихся на действую­ щих этажах.

Это вынуждает рудники хищническим образом отра­ батывать месторождения, используя в первую очередь участки с богатым содержанием железа.

Поскольку запасов руды с высоким содержанием же­ леза и фронта работ в пределах одного этажа для вы­ полнения плана добычи недостаточно, разработка ве­ дется на нескольких этажах, что усложняет организацию работ, снижает производительность труда и ухудшает технико-экономические показатели работы рудников.

Одновременная эксплуатация большого числа эта­ жей увеличивает срок их отработки, а следовательно, и воздействие горного давления на извлеченные запасы, приводя к значительным потерям при отработке «пико­ вых» (недоработанных) горизонтов на шахтах.

Фактические потери руды при доработке «пиковых» участков в 1,4—2,8 раза превышают нормативные.

Существующая форма материального поощрения рабочих и инженерно-технических работников рудников не способствует борьбе коллективов предприятий за снижение потерь и разубоживания руды, так как эти показатели оказывают незначительное влияние на ре­ зультаты текущей хозяйственной деятельности пред­ приятия.

Отчисления в госбюджет на геологоразведочные ра­ боты, фиксированные платежи производятся на 1 т до­ бытой руды, а не на 1 7 погашаемых запасов и, следо­

этом основными причинами сверхнормативных потерь являются: 1) несоответствие систем разработки горно­ геологическим условиям; 2) нарушение предусмотрен-

132

дых проектом параметров систем разработки и техно­ логии горных работ.

Применяемые в настоящее время на шахтах Криво­ рожского бассейна системы разработки характеризуют­ ся различным уровнем потерь и разубоживання.

Минимальные потери и разубоживание наблюдают­ ся при применении системы разработки с закладкой выработанного пространства твердеющей смесью, но данная система разработки пока получила очень незна­ чительное распространение (по Криворожскому бассей­ ну менее 1% добычи).

Сравнительно небольшие потери и при применении этажно-принудительного обрушения. Однако примене­ ние данной системы разработки на Криворожском бас­ сейне ограничено, и ее удельный вес в общем объеме добычи руды составляет также менее 1%.

Наиболее высокие потери наблюдаются при приме­ нении этажно-камерной системы разработки, которая применяется для выработки залежей с крепкими вме­ щающими породами.

Потери при этих системах связаны с неизбежным образованием потолочин, междукамерных целиков и днищ, руды из которых отдельно не извлекаются, а включаются в запас потолочин камер на нижнем этаже. Днище обрушается одновременно с потолочиной, и за­ пасы его, как правило, теряются, поскольку обычно пробурить в нем скважины не представляется возмож­ ным. Междукамерный целик обрушивается одновремен­ но с потолочиной, при этом значительная часть запасов руды теряется [9, 135],

Потери руды при отработке целиков достигают 48— 55%, а в отдельных случаях — 80—90%.

Так как этажно-камерными- системами разработки добывается около Vs количества руды подземной добы­ чи, вопросам снижения потерь руды при применении данной системы разработки должно уделяться особое внимание.

Существенные потери руды наблюдаются по причи­ нам, общим для различных систем разработки. К та­ ким причинам относятся: несвоевременное крепление выработок доставки; недостаточное разбуривание мас­ сива; нарушение режима выпуска руды из блоков; под­ работка запасов верхних горизонтов; несвоевременная

13S