Совершенствование технологии комбинированного окомкования, загрузки, зажигания и спекания агломерационной шихты 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов



страница1/3
Дата25.06.2013
Размер489 Kb.
ТипАвтореферат диссертации
  1   2   3



На правах рукописи
Исаенко Георгий Евгеньевич

Совершенствование технологии

комбинированного окомкования, загрузки, зажигания и спекания

агломерационной шихты

05.16.02 — Металлургия черных, цветных и редких металлов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Липецк – 2011

Работа выполнена на ОАО "Новолипецкий металлургический комбинат"


Научный руководитель доктор технических наук,

Заслуженный изобретатель России

Фролов Юрий Андреевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Хайдуков Владислав Павлович
кандидат технических наук

Герасимов Леонид Константинович

Ведущая организация ОАО «Северсталь», г. Череповец

Защита состоится 14 июня 2011 г. в 1000 на заседании диссертационного совета Д. 212.108.02 при ГОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет» по адресу: Россия, 398600, г. Липецк, ул. Московская 30, зал Ученого совета (ауд. 601).

.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет»

E-mail: isaenko_ge@nlmk.ru


Автореферат диссертации разослан " __ " мая 2011 года


Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент Ведищев В.В.
Общая характеристика работы

Актуальность работы. Агломерация и сегодня, и в обозримом будущем остаётся основным способом подготовки железорудного сырья к доменной плавке. В настоящее время приоритетными задачами для всей отрасли и для ОАО «НЛМК», в частности, несмотря на самую высокую удельную производительность агломашин в черной металлургии России, является дальнейший рост производства агломерата и улучшение качественных показателей.

Работы ученых Ленинградской, Липецкой, Московской, Украинской и Уральской школ, а также зарубежных исследователей заложили базовые знания и технологические основы процесса агломерации, в том числе таких основных технологических операций, как окомкование, загрузка, зажигание и спекание шихты, которым посвящена диссертационная работа.

Основной путь увеличения производительности агломашин – повышение газопроницаемости слоя шихты путём её эффективного окомкования. Вместе с тем, в связи с возрастающей долей тонких концентратов в агломерационной шихте, с одной стороны, и практически исчерпанными возможностями окомкователей барабанного типа, с другой, необходим поиск новых подходов по дальнейшему совершенствованию технологии и техники для окомкования агломерационной шихты и последующих операций.

Решение указанных задач, которым посвящена диссертационная работа, и определяет её актуальность.


Цель работы: на основе экспериментальных и модельных исследований процесса агломерации разработать и внедрить технические решения, направленные на увеличение производительности агломерационных машин при сохранении качества агломерата.

На защиту вынесены положения диссертационной работы, содержащие результаты исследований технологических и теплотехнических операций агломерационного процесса, начиная от окомкования шихты и заканчивая процессом ее спекания, а именно:

  • экспериментальные и модельные исследования процессов окомкования, загрузки, зажигания и спекания шихты;

  • способы, режимы и устройства для подготовки и спекания шихты, результаты их внедрения.

Научная новизна. Получены следующие научные результаты:

  • для оценки внешнего уплотняющего гранулы воздействия предложен показатель, характеризуемый центробежной силой, средним диаметром гранул, основными конструктивными и технологическими характеристиками вращающегося цилиндрического барабана;

  • установлена возможность интенсификации агломерационного процесса, за счет увеличения уплотняющего воздействия на поток шихты путем применения тарельчатых грануляторов, определены их рациональные параметры работы;

  • уточнены представления о механизме сушки шихты, конденсации влаги в слое шихты и о газодинамике начального периода агломерации;

  • установлены причины и характер формирования неравномерности распределения шихты в загрузочной воронке узла загрузки шихты на агломашину, обоснован и защищен патентом режим работы челнокового распределителя, минимизирующий указанную неравномерность.

Практическая значимость работы. Результаты работы по внедрению комбинированного окомкования шихты, способы и режимы ее загрузки на агломашину и зажигания шихты, а также научно-техническое обоснование оценки замены батарейных циклонов на электрофильтры могут использоваться в отрасли при проектировании и модернизации агломерационных фабрик.

Реализация результатов работы. На агломерационной машине АКМ-312 в 2007 г. принята в эксплуатацию промышленная установка, включающая 3 тарельчатых гранулятора, с помощью которой отработана технология комбинированного окомкования (совместно с барабанными окомкователями) шихты. Удельная производительность агломерационной машины возросла на 5,0 %, высота слоя шихты увеличена на 30 мм, улучшены металлургические свойства агломерата. В связи с достигнутыми результатами запланирована установка двух грануляторов Ø 6 м и производительностью по 100 т/ч.

Внедрены мероприятия по увеличению ширины паллет, дросселированию первых вакуум-камер, управлению загрузкой шихты и режимом работы горна.

Снижение затрат на производство агломерата за счет увеличения производительности агломашины на 5% и уменьшения его себестоимости составляет около 25 млн. руб. в год.

Апробация работы.

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на:

- семинаре межзаводской школы по обмену опытом специалистов агломерационного производства ОАО «ММК», ОАО «НЛМК», ОАО «Северсталь» (Липецк, 2003, 2006 г.г.;

- международной научно-практической конференции «Творческое наследие Б.И. Китаева» (Екатеринбург, 2009 г.);

- четвертой (Липецк, 2008 г.) и пятой (Липецк, 2009 г.) Международной научно-технической конференции «Современная металлургия начала нового тысячелетия».

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 11 статьях и докладах, из них 7 статей - в периодических изданиях, входящих в «Перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук», а также защищены 2 авторскими свидетельствами.

Структура и объём диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав с выводами и заключения. Диссертационная работа содержит 110 страниц текста, 18 таблиц, 54 рисунка, 192 наименований литературных источников, всего 157 страниц.

Содержание работы

Глава 1. Аналитический литературный обзор

В главе рассмотрен мировой опыт, проблемы окомкования тонкодисперсных агломерационных шихт, загрузки, зажигания и газодинамической работы агломерационной машины.

Показано, в частности, что в силу недостаточного энергетического воздействия на поток шихты, барабанный окомкователь не в состоянии радикально улучшить процесс окомкования тонкоизмельченных концентратов и, что одним из путей решения является применение в агломерационном производстве тарельчатых грануляторов и интенсивных смесителей.

На основании аналитического обзора перед диссертационной работой поставлены следующие задачи:

  • анализ работы барабанного окомкователя на стадиях образования и уплотнения гранул; обоснование показателя, определяющего работу уплотнения материалов при окомковании шихты; разработка комбинированного способа окомкования шихты (барабанные окомкователи - тарельчатые грануляторы) и оптимизация параметров совместной работы окомкователей;

  • разработка режима работы челнокового распределителя шихты для формирования в загрузочной воронке однородного по гранулометрическому составу и плотности окомкованной шихты, как по высоте, так и по ширине;

  • оценка влияния комбинированного окомкования шихты на распределение топлива и грансостава шихты по высоте спекаемого слоя, выбор и реализация способов борьбы с неравномерностью процесса спекания по ширине ленты;

  • анализ и уточнение механизма сушки и конденсации влаги в слое под зажигательным горном, а также газодинамики начального периода агломерации с предварительным подогревом шихты и без него;

  • разработка и реализация технологических требований к АСУ ТП внешнего нагрева шихты;

  • анализ газодинамической работы агломашины АКМ-312 с применением комбинированного окомкования шихты, заменой батарейных циклонов на электрофильтры и существующих нагнетателей на высоконапорные.


Глава 2. Объект исследований, шихтовые материалы, методики расчетов и исследований

Объектом исследований являются агломерационные машины АКМ-312 цеха № 2 АГП ОАО «НЛМК» в границах: шихтовые бункеры объемом по 80 м3 – 4 шт.; барабанные окомкователи 3,2×12,5 м – 2 шт.; тарельчатые грануляторы Ø 3,5 м – 3шт.; челноковый распределитель шихты 1,2×12,5 м; загрузочная воронка объемом 10 м3; барабанный питатель 1,32×4,4 м; зажигательный горн 4,3×7,9 м и собственно агломашина АКМ-312 с шириной колосникового поля 4,0 м, площадью спекания 312 м2 и 26 вакуум-камерами длиною по 3 м каждая.

В качестве основного железорудного материала на АГП используют Стойленский железорудный концентрат мокрой магнитной сепарации (830 кг/т агломерата) и гематитовую Стойленскую аглоруду (45 кг/т агломерат), в качестве железосодержащих добавок – колошниковую пыль, окалину и шламы агломерационного и доменного производства, флюсов – известняк, доломитизированный известняк и известь, топлива – коксовую мелочь крупностью менее 10 мм сухого и мокрого тушения КХП, коксовый орешек крупностью 10-25 мм.

Лабораторные исследования режима грануляции и спекания с различной степенью окомкования проводили в лабораторном чашевом (Ø = 1 м) и барабанном (Ø = 0,5 м, L = 1,2 м) окомкователях и на лабораторной агломерационной установке (Ø =280 мм, hслоя = 400 мм; ΔРв/к =1000 мм в. ст.).

Для отбора проб из слоя шихты на паллете применили пробоотборник из трубы Ø 80мм.

Химический и технологический анализ материалов определяли согласно стандартной нормативной технической документации.

В качестве инструментов для исследований и анализа выбраны математические модели ОАО «УИМ» загрузки шихты челноковым распределителем в загрузочную воронку и процесса спекания агломерационной шихты, а также инженерную модель газодинамической работы агломашины, методики измерений параметров и их обработки ОАО «ВНИИМТ».
Глава 3. Исследование и совершенствование процесса окомкования шихты

Определение показателя энергетического воздействия вращающегося барабана на поток шихты.

Анализ структуры движущегося в барабане потока шихты и сил (тяжести, трения и центробежной), действующих на гранулы, позволил вывести уравнение работы, затрачиваемой на уплотнение гранул окомкованной шихты во вращающемся цилиндрическом барабане (Rупл):

, (1)

где: kупл – коэффициент, учитывающий долю времени, затрачиваемого на уплотнение гранул (для цилиндрического барабана kупл≈0,1; для тарельчатого гранулятора kупл≈0,5-0,6), доли; dг – диаметр гранул, м; nб – скорость вращения, с-1; Dб – диаметр барабана, м; τпр – время пребывания шихты в окомкователе, с.

Для оценки влияния работы уплотнения (Rупл) на вертикальную скорость спекания (Vсп) и, соответственно, на удельную производительность по статистическим данным аглофабрик СНГ получили уравнение регрессии:

Vсп=–1,729+0,0147ΔPкол+6,529hсл–0,179tш+201,023Wш–0,432dг+1,339Rупл , (2)

где: ΔPкол – разрежение в в/к, мм вод. ст.; hсл – высота слоя, мм; tш – температура шихты, 0С; Wш – влажность шихты, доли; dг –средний диаметр гранул шихты, мм;

Согласно (2) доля внешнего уплотняющего воздействия на гранулы, обеспечивающая вертикальную скорость спекания шихты, составляет 7-11 %.



Рис. 1. Зависимость расхода возврата от массовой доли тонкоизмельченного концентрата в шихте: ● – аглопроизводство ОАО "НЛМК".

Увеличение уплотняющего воздействия на гранулы шихты увеличивает количество прочных гранул окомкованной шихты, формирующихся без зародышевых центров из возврата. Это позволяет снизить величину оптимального содержания возврата в шихте, составляющую в настоящее время около 30 % (рис.1), и создать условия для повышения выхода годного без снижения вертикальной скорости спекания.





Рис. 2. Распределение шихты по длине барабанного окомкователя.  = 13,7 %; t=3,68 мин; М=24,795 т

Анализ уровня динамических нагрузок по длине барабана показывает, что в этом отношении вращающиеся барабаны не отвечают требованиям упрочнения гранул, поскольку по мере их приближения к разгрузочному сечению барабана динамические нагрузки снижаются в соответствии с уменьшением степени заполнения барабана шихтой от загрузки к выгрузке (рис. 2). Экспериментально установленное распределение шихты по длине окомкователей а/м №4 при частоте вращения 5 мин-1, угле наклона 3030′ и нагрузке по шихте 360 т/ч, подтверждающее вышесказанное, иллюстрируется рис. 2.

Оптимизация режима работы тарельчатых грануляторов.

В октябре 2007 г. на агломерационной машине АКМ-312 установили 3 тарельчатых гранулятора со следующими техническими характеристиками: Ø тарели 3,5 м, высота борта тарели 0,5 м, частота вращения до 12 мин-1, угол наклона чаши 45÷53º. Все грануляторы подают подготовленную шихту на один конвейер, параллельный двум барабанным окомкователям. Объединенный поток поступает на челноковый распределитель шихты и загружается в один слой на агломашину. В ходе исследований изменяли влажность шихты (Wш, %), производительность гранулятора (Р, т/ч), угол наклона тарели (, град.) и частоту ее вращения (n, мин-1).

В качестве показателя эффективности грануляции использовали средневзвешенный по массе диаметр гранул окомкованной шихты (dср,мм). Оптимальные технологические характеристики установлены на основе соответствующих нелинейных парных зависимостей:

dгр = 0,0048P2+0,364P  2,94, мм (R=0,616), (3)

dгр = 0,02572+2,558  59,72, мм (R=0,912), (4)

dгр = 0,1200 n 2+2,290 n  6,93, мм (R=0,820), (5)

dгр = 2,9630 W 2+45,53 W 171,07, мм (R=0,482). (6)

Получена линейная модель для определения среднего диаметра гранул окомкованной шихты в зависимости от анализируемых характеристик:

dгр= 5,719+0,0011Р+0,076+0,062n+0,687W, мм (R=0,931) (7)

Установлено, что увеличение среднего диаметра шихты преимущественно происходит за счет роста доли средней фракции 3-5 мм и снижения содержания фракции менее 1,25 мм, отрицательно влияющий на газопроницаемость шихты и скорость процесса спекания. Средний диаметр шихты на тарельчатых грануляторах больше, чем у шихты после барабанных окомкователей на 6,0÷20,4 % (в среднем на 14,9 %).

Оптимизация режима совместной работы барабанных окомкователей и тарельчатых грануляторов.

В связи с положительным опытом использования тарельчатых грануляторов для окомкования части шихты, содержащей 60÷80 % тонкоизмельченного концентрата, представляют интерес экспериментальные данные о влиянии работы уплотнения гранул при использовании различных аппаратов на результаты процесса спекания и качество агломерата.

С этой целью для получения окомкованной шихты с различной долей тонкоизмельченного концентрата в ее железорудной части (60, 80 и 100 %) использовали лабораторные барабанный окомкователь и тарельчатый гранулятор. Спекания шихты производили на лабораторной агломерационной установке. Результаты исследований представлены в табл. 1.

Результаты опытно-промышленных испытаний по комбинированному окомкованию показаны в табл. 2. Удельная производительность АМ-4 возросла на 5,0 %, причём увеличение высоты слоя шихты на 21 мм не привело к росту разрежения в газоотводящем тракте агломашины, что указывает на увеличение газопроницаемости слоя шихты. Металлургические свойства агломерата в опытном периоде улучшились: содержание фракции – 5 мм в бункерном агломерате снизилось от 8,4 до 8,1 %. Прочность агломерата по ГОСТ 15137-77 улучшилась: на удар (Х+5) возросла на 0,5 % (абс.), на истираемость (Х-0,5) уменьшилась на 0,1 % (абс.).

Таблица 1

Результаты грануляции шихт в барабанном и тарельчатом грануляторах и параметры их спекания

Параметр

Исходная шихта

Окомкованная шихта

Барабанный

окомкователь

Тарельчатый

гранулятор

Массовая доля концентрата в железорудной части шихты, %

60

80

100

60

80

100

60

80

100

Содержание (%) фракции: менее 1 мм

34

38

45

5

11

20

2,5

4

5

1 – 2 мм

15

18

17

17

24

16

7,5

11

12

2 – 3 мм

12,5

8,5

8

17

14

15

19,5

16,5

16

3 – 5 мм

11

9,5

8

13,5

13

11

14,5

18,5

14,5

5 – 7мм

5,5

9

11

7,5

8

18

33

31

29,5

более 7 мм

22

17

11

40

30

20

23

19

23

Сумма

100

100

100

100

100

100

100

100

100

Средний диаметр, мм

3,35

3,10

3,16

5,10

4,32

3,94

4,44

4,86

4,91

Вертикальная скорость спекания, мм/мин

19,6

18,6

19,3

24,8

20

20,6

Выход годного %

80,0

77,0

75,0

86,0

83,5

82,0

Удельная производительность, т/(м2ч)

1,82

1,74

1,67

1,94

1,89

1,85

Показатель работы уплотнения, усл. ед.

3,75

3,18

2,9

5,65

5,35

5,40
  1   2   3

Похожие:

Совершенствование технологии комбинированного окомкования, загрузки, зажигания и спекания агломерационной шихты 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов icon«Минералы» Из серии «Экскурсия в природу» Авторы текста Л. Путолова, А. Шубников
Алиня и Тянь-Шаня открыты и разрабатываются руды черных, цветных и редких металлов, месторождения строительных материалов и декоративных...
Совершенствование технологии комбинированного окомкования, загрузки, зажигания и спекания агломерационной шихты 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconФизико-химические свойства и технологические основы получения пирротинов из пирита 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов
Физико-химические свойства и технологические основы получения пирротинов из пирита
Совершенствование технологии комбинированного окомкования, загрузки, зажигания и спекания агломерационной шихты 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconПрограмма учебной дисциплины «коррозия и защита металлов» Направление: 150400 «Металлургия»
Цель дисциплины научить будущих бакалавров по металлургии цветных металлов методам теоретического и практического исследования коррозии...
Совершенствование технологии комбинированного окомкования, загрузки, зажигания и спекания агломерационной шихты 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов icon«Заготовка, хранение, переработка и реализация лома черных металлов, цветных металлов»
Свердловская обл., г. Екатеринбург, ул. Черепанова, 18-46 инн 6658360035 огрн 1106658006366
Совершенствование технологии комбинированного окомкования, загрузки, зажигания и спекания агломерационной шихты 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов icon«Заготовка, хранение, переработка и реализация лома черных металлов, цветных металлов»
Свердловская обл., г. Екатеринбург, ул. Черепанова, 18-46 инн 6658360035 огрн 1106658006366
Совершенствование технологии комбинированного окомкования, загрузки, зажигания и спекания агломерационной шихты 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconСтудент группы Проверил
Цветная металлургия это отрасль тяжелой промышленности, занимающаяся добычей, обогащением и переработкой руды цветных металлов. В...
Совершенствование технологии комбинированного окомкования, загрузки, зажигания и спекания агломерационной шихты 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconГруппа д 12-1 Металлургия черных металлов (доменное производство)

Совершенствование технологии комбинированного окомкования, загрузки, зажигания и спекания агломерационной шихты 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconГруппа с 12-1 Металлургия черных металлов (производство стали)

Совершенствование технологии комбинированного окомкования, загрузки, зажигания и спекания агломерационной шихты 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconЗакупаем лом цветных и черных металлов

Совершенствование технологии комбинированного окомкования, загрузки, зажигания и спекания агломерационной шихты 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconРынок черных металлов
Опережающими темпами развивается металлургия и по сравнению с другими отраслями российской промышленности. Если (по данным Госкомстата...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org