автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Физико-химические исследования и внедрение шлакового режима доменной плавки окускованных концентратов лисаковского ГОКа

и 9 0

э

, АКАДЕМИЯ НАУК СССР _

Уральское отделение ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИИ

На правах рукописи

УДК 669.162.263.24:669.046.58 САБИТОВ Марат Сабитович

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ВНЕДРЕНИЕ ШЛАКОВОГО РЕЖИМА ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ ОКУСКОВАННЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ЛИСАКОВСКОГО ГОКа

Специальность 05.16.02-Металлургия черных

металлов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Свердловск-1990

■А , А , —

Работа выполнена й Хйыико-ыеталлургическоы институте А!! Казахской ССР и на Алапаевском, Карагшщинскоы металлургических комбинатах«

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент Рахимов А.Р.

Официальные оппоненты: доктор технических аук, профессор,

на заседании специализированного совета Д.002.01.01 в Институте металлургии УрО А11 СССР.

просим направлять по адресу: С20219, г.Свердловск, ГСП—81^1, у л, Амундсена, 101. И.МЕГ УрО АИ СССР, ученому секретари Соьста Института.

С диссертацией ыожно опнакоцитьея в библиотеке 1и1ЕГ УрО

ли ссср.

лауреат Государственной премии СССР Шаврин С.В.;

кандидат технических наук, доцент Онорин О.П.

Ведущее предприятие: 121/1д№ 1ш. Бардина ¿1.11.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью,

Учоный ес.фатаиь, доктор згимических наук, ведущий научный сотрудник

/

3.

ОВДЛЛ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

--Актуальность теми. В основных. направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годи и на период до 2000 года указано, ото "...важным направлением народного хозяйства является создание и повсеместное внедрение в производство ресурсосбирога-о-цих видов техники и технологии, комплексного использования сырья, обеспечивающие экономное расходование природных ресурсов и охрану окружающей среди".

В связи с этим особую актуальность приобретает разработка крупнейиих и стране месторождений бурь« железняков, таких как Лиса-ковсхое, Аятское и другие. Лисикдвское месторождение играет валную роль в вопросах сырьевого обеспечения металлургических предприятий Казахстана, Урала и Западной Сибири. Концентраты, получаемые при эбогшцении руд по обжигмагнитной схеме являются комплексный сырьем л представлянт собой крупный резерв дополнительного получения цен-чих для народного хозяйства видов продукции: стали, фосфорных удобрений, глинозема и цемента.

Реализация технологии комплексного использования низкомодуль-1ых концентратов связана с необходимостью решения рада сложных науч-io-технических задач и, в перву» очередь, разработки оптимального макового режима, обеспечивающего выплавку перздельного фосфористого чугуна при сравнительно тугогиаских глиноземистых шлаках.

Цель работы. Разрабатка оптимального шлакового режима для доленной плавки глиноземистых железорудных материалов с использоЕа-•мем дополнительных ал&кообразувщих компонентов.

Научная новизна.Установлены особенности совместного влияния эксида магния и фторида калымя на физические свойства глиноземистых слаков до^-знноЯ плавки лисаковского обжигмагнитного концентра-га (ОМК). Построены диаграммы вязкости шлаковых расплавов системы

GtD-M203-SiOz-AtyO-Cc/£при 5,0; 7,6; ioto%MjD И ziCafz Определены оптимальные составы магнезиалынлс и фгористомагнезиаль-ных глиноаемистьос шлаков, пригодных для выплавки передельного фос> форястого чугуна из окускованных ОМК а доменной ночи.

С использованием метода математического планирования экспзрИ' ментов получены зависимости, онисыааицие влияние различных фак;ор( ни процессы восстановления кремния и десульфураи.ии металла в сист< фосфористый чугун-глиноземистый алак.

Практическая ценность. Установленные закономерности влияния шлакообразующих компонентов на свойства чугуна и шлака позволили прадложигь рациональные составы конечных шлаков доменной плавки (Ш, окускованных с добавкой магнезиальных и фторсодержащих флясо Предложенный шлаковый реки. обеспечивает комплексное использована лисаковского сырья, повышает эффективность работы крупных металлу гичвеких агрегатов.

Реализация работы б про медленности. Опытно-промышленными исп; таяиями, проведенными на доменных пачах Алапаевского и Кара

ганпинского (КарМК) металлургических комбинатов, показана возможность получения передельного фосфористого чугуна из окускованных ОМК и достигнуто улучшение технико-экономических показателей плав ки при введении в состав окускованных продуктов и доменной шихты фггорсодаржацих и магнезиальных флюсов.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на Всесоюзных научно-технических жфзренциях: "Комплексное испод зованив руд и концентратов" (г.Москва, 1976, 19Ь2г.г.); "Строение н свойства метанлическлх и шлаковых расплавов" (г.Свердловск,1970 Wd3i'.r.); "Теория и технология подготовки металлургического сырь к доменной плавке" (г,Днепропетровск, 19Ь5 г.) и на 1, II и Ш реги оч.'»льн1« иаучно-тбхиивеских конференциях "Комплексное использование руд лисаковского месторождения" (г.Темиргау, 1979, г.Карагин-

,а, 1903, 1966 г.г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 27 печатных работ и получено I авторское свидетельство СССР.

Обьом работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, аключении и изложена на Мб страницах машинописного текста, вюто-1ая2# рисунка и 2Ц таблицы, список использованной литературы из j£f наименований и приложений.

СОСТОЯНИЯ ЕОПРОСЛ И ПОСТАНОВИ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Производимый Лисаковским ГОКом гравитационно-магнитный кон-(ентрат (ГЖ) содеркит 49Х железа и 13* гидратно,. влаги, вследствие [его содержание железа в аихте доменных печей КарМК на 7-335 нижа :роднесовэных показателей.

При обогащении руд Лисаковского месторождения по обжигмагнит-юй схема получаются концентраты с содержанием железа 61,5+62,0% и >,5+6,5.5 оксида алюминия. Переработка их в доменных почах сопровождается образованием тугоплавких шлаков, что в! ываэт трудности в юлучении передельных чугунов. В этой связи эффективность испольэо-!ания ОМК требует углубленного изучения физико-химических свойств юальных расплавов.

Исходя из изложенного з работе поставлены слодуюцие задачи:

- исследовать влияние оксида магния и фторида кальция на вяз-сость и температуру начала кристаллизации синтетических и натуральнее глинозе:.истых алакон с концентрацией оксида аломиния от 16 до

iOÜ;

- изучить влияние содержания оксида магния и фторида кальция

з глиноземистых ллаках ча процессы восстановления кремния и десуль-[¡урация о'г/на при различных температурах в зависимости от основ-ЮСТИ Ü Кр-Э'.'ЛИОВого модуля;

- на основании исследований разработать и рекомендовать опти-

мольные составы глиноземистых шлаков для доменной плавки окуско-ванных ОНИ и провести их апробацию в промышленных условиях с установлением эффективности металлургического передела предлагает вариантов.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОКСИДНЫХ РАСПЛАВОВ ПРИ

введении допомптных шшооеразлщх компоишгов

Низков отношение оксидов кремния и алюминия 10,95-0,90) в ОМК не позволяет вести плавку по обычной технологии. Образующиес конечные шлаки при основности ^СоО¡310^) 1,1+1,5 содержат от кб до ЗОД оксида алюминия и на тройной диаг, амме системы СаО • -~ располагаются в поле первичной кристаллизации г«

ленита. Работа доменных печей на таких шлаках без улучшения их <] зичаских свойств связана со значительными трудностями. Одним и; возможных методов улучшения свойств геленитных шлаков является введение в их состав разжижепцих добавок, оксида магния и фтори; кальция.

Для изучения физико-химических свойств оксидных ра иавов

были использованы синтетич« кие и реальные глиноземистые шлаки различны* составов. Синтетиш кие шлаки выплавляли в графитовых тиглях из предварительно прок^ ленных (при Ю00°С) реактивов марки ч.д.а. Реальные шлаки вылла] лены в печи Таммана из смеси офлюсованных егломератов и окатшяе! полученных из ОМК с добавкой доломитизированных и оплаьикованны) известняков Центрального Казахстана и золы кокса КарМК. Составы шлаков соответствовали отдельным этапам освоения ОМК по содердш в шихте и по основным компонентам варьировались в пределах: 15-ь

№¿03* ям&СаО, 20+30ЬьШМдО и 1+зя СаГг.

Ртзкость шлаков определяли на ротационном электроЕИскозиме^ ЭВИ-72 в молибденовой аппаратура. Томпература начала кристалл-з! ции (Т ) шлаков определяли непосредственно из вискозиг.етрнч

иих данных путем обработки их в координатах

При содержании в шлаках lÜ*>M¿0j (ЗОД 0!íK в шихте, остальное -ГМК) устойчивые атаки имеют основность 1,1-1,2 (7-I0íMjfl). Температура их кристаллизации равна 1345-1350°С, вязкость при 1430-1500^ находится в пределах 0,3-0,4 Па.с.

Использование в шихта 40£ ОМК приводит к увеличению содержания A(¿ в шлаках до 21/6. Область устойчивых шлаков передвигается к более основным -1,2 при некотором снижении содержания оксида магния (7+9Х). Температура кристаллизации повышается на Ю-20°С, хотя в гомогенном состоянии (1450-1500°С) вязкость шлаков с 18 и практически на отличается.

При доменной плавко шихты, содержащей I0Q5 0!£1 содержание в илаках при основности 1,10-1,50 достигает 25,£ выше, что вызывает ухудшение их еязкости, а температура кристаллизации возрастает на 70-100°С по сравнению с продздущими планами.

Млаки с основностью 1,25 из окускованных Olí без добавки доломита кристаллизуется при температурах 1430-14^0°С. Добавление

МдО

до 5% способствовало некоторому понижению вязкости шлаков в гомогенном состоянии и Тн<кр> ДО 1390-1400°С.

С поЕьсиением содержания оксида магния до 7,5 и I0& вязкость расплавов понижалась при всех температурах опыта. Причем влияние 14д0 наиболее сильно проявляется при низких температурах, что значительно расширяет температурный интервал жидкотекучести плаков. Последнее обусловлено понижением температуры кристаллизации расплавов до 1340-1360°С.

При основности шлаков 1,5 характер зависимости вязкости от температуры изменяется - расплавы становятся "короткими" и кристаллизуются в узком интервале температур (1370-1390°С). Они обладают меньшей вязкостью в гомогенном состоянии по сравнению со шлаками основностью 1,25. С упел1. гением содержания оксида магния до 7,5+

е.

+10,снижается вязкость планов {ОаО /.57»1,5) во всем температурной интервале исследований.

Таким образом, использование магнезиальных добавок до 1ОД поз иоляет значительно улучшить физические свойства мелилитовых шлаков

По результатам исследований построены диаграммы вязкости мели лито'вых шлаков (рис.1). Их анализ показывает, что для доменной плавки окускованных СШС могут быть рекомендованы шлаки с осноеност 1,25-1,40 и содер«анием оксида магния 7,5-10,ОХ при 2Ь-30% ^(¿0} Вязкость такцх шлаков при 1500°С составит 0,25-0,40 Па.с, а Тн 1340-1390°С.

Изучение совместного ьлняния оксида магния (54-10$) и фторида кальция (1+3&) на свойства глиноземистых шлаков показало понижение вязкости во всем диапазоне температур и '1'н по сравнению с магнезиальными шлаками. При основности 1,10 и содержании 7.6&Л1д0 уве личение концентрации СйО от I до 32 снижает вязкость шлаков при 1500°С от 0,50 до 0,30 Па.с и Т„ „п от 1340-1290°С. С повышением основности до 1,25 вязкость шлаков соответственно снижает.л от 0,4 до 0,22 Па.с (Тн = 1360-1320°С)„ При увеличении основности до 1,5 шлаки становягся "короткий!" и кристаллизуются в узком интерва ле температур (1420-1370°С). Вязкость расплавов уменьшилась и при 1500°С на превышает 0,35-0,17 Па.с.

Результаты исследований использованы при составлении диаграммы вязкости фгористомагнезиальных геленитных шлаков. На рис.2 приведены диаграммы вязкости шлаков <У» .

Таким образом, совместное применение магний- и фторсодорлацих добавок значительно улучшает физические свойства геленитных ишаков Анализ диаграмм их вязкости показывает, что г;ля доменной плавки окускованных ОЖ могут быть использованы фгорисгомагнезиальныб ге-ленитнне шлаки с содержанием оксида магния 7,6-6,1$ и 4/горнда к^ль ция 1-2$ при основности 1,10-1,25 и кремниевом модуле 0,?-!,().

гб зо гг

% ■ 26 30

«<? 3 в

7,: сао

/4-50'' С /500 'С

Рис.!. Диаграммы вязкости магнезиальных гелснитных шлаков

системыМ$0-Сл0~А^О^-вЮд- Цифры на изоком&х- вязкость, Па-с.

'/.СаО % С а О

*<{0°С /УОО'С'

Рис.2. Диаграммы вязкости фтористомагиезимьн:с< голинитных ишаков системы М^О-Са.О-А^Оз-^¿О^с дойаской 2% Со ^ • Цифры на изокомах - вязкость, Па-с.

ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КРЕМНИЯ И

ДЕСУЛЬ5УРАЦ>М ЧУГУНА В СИСТЕМЕ МЬТАЛЛ-ЫЕЛИМГОШЛ ШЛАК

С целью изучения процессов восстановления кремния и десульфура-ции чугуна первоначально бьии выполнены технологические расчеты металлургического передела ОМК в условиях работы КарЫК. Расчеты были проведены на ЭВМ "EC-I022" по программе, разработанной на основе комплексного метода проф. А.Н.Рамма.

Расчетами установлено, что при доменной плавке окускованных ОМК в условиях KapüK с шихтой и топливом вносятся на 1т чугуна до 6 кг серы и более 10 кг фосфора. Получаемые при этом салаки при основности 1,10*1,50 содержат от 25 до 30% оксида альминия. Исходя из этих условий, для изучения кремнэвосстановитального процесса были приготовлены синтетические сплавы железа из смеси оксида железа, коксовой мелочи, ферросилиция, феррофосфора и пирита следущего состава: 0,3-0, i XSi , 0,36-0,65;$ S , 0,9-1,1% Р, 0,6-3,5£ С, остальное - железо.

о

Выплавленные из реактивов марки "ч.д.а." и "хч" синтетические геленитные шлаки в снстеиоС&О - Al¿0¿ - Si 0¿ -Л/^7охватывают обширную область, ограниченную 25+45:%СаО , 20+35ЪА1203 ,2b*40]íSiO¿

н 0*10% MgO

Исследования проводили при следующих условиях эксперимента: навеска чугуна и плака били приняты в соответствии с их расчетными выхода-«, расход оксида углерода (0,3 л/мин) из расчета получения небольшого избыточного давления в рабочем пространстве печи (Pqq= 95 кЛа), скорость перемешивания расплавов 150 об/мин при температуре 1500+1600°С.

При исследовании процесса восстановления кремния в системе чу-гун-алак бцло использовано вероятностно-детерминированное плакирование эксперимента.

Реализация многофакторного эксперимента позволила получить но-

вую информацию о влиянии начального содержания кремния в металле и диоксида кремния в шлаке на распределение кремния и десульфурацию чугуна в системе "металл-шлак". Результаты расчетов поназывают,что при одинаковой основности и постоянном содержании оксида алюминия и шлаке распределение кремния между сплавом железа и мелилитовым шлаком зависит от содержания оксида магния. Рост содериания оксида алюминия при постоянном содержании оксида магния ь шлаке приводит к понижению равновесной концентрации кримния а металле. Кроме содержания оксидов магния и алюминия в шлаке, важное значение имеет температура.

С повышением температуры процесса от 1500 до 1600°С содержали; серы в металле непрерывно уменьшается. Аналогичное влияние оказыва ют продолжительность опыта и начальное содержание кремния в металл! При повышении основности мелилитовых шлаков от 1,0 до 1,5 и снижении кремниевого модуля от 1,1 до 0,7 обессеривающая способность значительно возрастает. Влияние оксида магния на переход серы в ме таил во всех случаях носит экстремальный характер.

Изучение распределения кремния и серы между синтетическим чугуном и реальным мелилитовым ишаком показало, что увеличение основ ности шлаков с 1,25 до 1,50 снижая активность диоксида кремния в нем, уменьшает степень восстановления кремния и его переход в чугу Повышение оксида магния с 5,0 до 10,0% не оказывает влияния на активность диоксида кремния, однако уменьшает равновесное содержание кремния в металла. Введение в состав мелилитового шлака фторида кальция (1-2%) снижает его температуру кристаллизации и тем самым уменьшает переход кремния в чугун.

Магнезиальные и фгорсодераагдое добавки повышают фактический коэффициент распределения серы (Zj^) при содержаниях оксида магии (7,5ч-10,0%) и фторида кальция (1+2%) в.широком интервале температу (14o0-I600°C). Lsep тем больше, чем выше основность геленитного

ишака. Из двух использованных разжижающих компонентов наиболее эффективно влияющим на процесс обессеривания металла является фторид кальция. При постоянной основности геленитного шлака 1,25 повышение содержания оксида магния с 7,5 до 10,0$, увеличивает /¿^ с 40 до 00, а введение фгоркда кальция повышает с 75 до 95.

Таким образом, при доменной плавке окусксванных лисаковских концентратов с добавкой доломптизиросанных и оплавикованных известняков Казахстана на мелилитовых шлаках рокомендокхнных составов, вполни возможно получение передельного фосфористого чугуна с содержанием кремния 0,7+1,0% и серы - 0,02-0,03^.

Д0МКННАЯ ПЛАВКА ОКУСКОВАННЫХ ОМК ЛИСАКОВСКОГО ГОКа А КАРАГАНДИНСКОМ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ К0МЕ11НАТЕ

На мощной доменной печи КарМК проведены опытные плавки агломерата (1903г.)и обожженных окатышей (1984г.) из ОМК. Доменная плавка опытного агломерата с содержанием в аглошихта 35-50,$ ОМК проводилась с заменой агломерата текущего производства. Изучение металлургических характеристик показало, что опытный агломерат по основным свойствам соответствует показателям базового из ГМК. В доменной шихте содержание ОЖ составило (табл.1). В период опытных испытаний по мере стабилизации процесса расход кокса снизился на 16 кг/т чугуна, количество дутья возросло до 4910 мэ/кин против 4051 м3/мин в базовом периоде. Содержание кремния и серы в чугуне опытной плавки отвечало требованиям сталеплавильного передела. Шлак при основности 1,02 и содержании 17-20% ¿¡{¿О^ не затруднял отработку'продуктов шавки. Опытная плавка агломерата из ОМК показала рост фактической производительности на 3,7« и снижение удельного расхода кокса на 3,0%.

Опытную плавку обожженных окатышей проводили, заменив в железорудной части шхты часть агломерата окатьшши. Окыши имели равную с опытным агломератом 1903г. горячую прочность, но лучшую вое-

14. Таблица I

Показатели опытных доменных плавок окусковшшых ОЖ

Показатели

!Едини-! 1ца из-!

1983 г. I

X

1984 г.

!м1-п[" агломерат из агломз-ни'я ¡ГМК. ! ОЖ ¡Р^из

обожженные окатыш из ОЛК

Продолжительность периода су.1. 15 7 16 9

Содержание в шихте:окатышей <* А> - - - 39,3

оак % - 39 - -

/•е а' /» 47,33 48,81 48,15 50,14

Производительность: т/м3сут

фактическая 1,597 1,656 1,606 1,630

приведенная 1,597 1,016 1,606 1,709

Расход кокса: кг/т чугуна

фактический 606 568 601 585

приведенный 606 580 601 572

Содержание в чугуне: % 0,77 0,83 0,60 0,94

5 -II- 0,019 0.020 0,024 0,023

Р -II' 1,09 1,07 0,765 1,09

Температура чугуна °с 1466 1478 - 1470

Содержание в олаке: % 16,79 17,75 15,81 10,55

МцО <* /V 8,24 9,06 10,31 8,95

Са0/8{02 - 1,025 1,017 0,97 1,0

Температура шлака °с 1461 1462 - ' 1485

становимость. СодержаниеЛ^О^ в шлаках увеличилось с 16-16 до 17-20,Щ. При этом основность шлаков колебалась в пределах 0,92 -- 1,08, а содержаниеМдО - от 6,3 до 10,6£. Производительность печи возросла на 5а удельный расход кокса снизился на 3,7%.

По усредненному химическому составу (табл.1), чугуи выплавленный из 40$ ОМК мало отличался от чугуна из ГМК. С повышением температуры чугуна в базовом периоде наблюдалась тенденция увеличения в нем содержания кремния. В опытном периода по далиим 23 выпуска такая зависимость не проявилась, что очевидно связано с концентрацией оксида алюминии в шлаке.

Содержание оксида алюмлния в шлаках опытного периода составило

17*1У% с эпизодическим ростом до 1В*21%. В соответствии о разработанными ранее рекомендациями концентрации оксида магния в шлаках была повышена с 7*а до 9*10%. При некотором снижении основности по Са0/$10& суммарная основность по (СаОвозросла на 0,05 ед.

Вязкость шлаков (рис.3) отдельных выпусков оперативно исследовали на электроратационном вискозиметре. ' ^ При температуре 1500°С вязкость исследованных шлаков не превышала 0,3 ^ Па.с. Поэтому шлаки опытных плавок ^ легко стекали в ковш и уборка шлаковых желобов не вызывала затруднений. Однако изученные атаки имеют температуру кристаллизации 1280-1220°С)на рис.з. Политерш вязкости 20*50°С выше, чем у шлаков существу- конечных шлаков

ющей технологии.

Анализ политермы вязкости расплавов показывает, что увеличения

концентрации оксида алюминия в шлаках до 17*21% повышает до

1280*1320°С. При этом шлак с основностью. иоСаОменьше 1,0

имеет повышенную вязкость при снижении до 6,3%. При

снижается 'Г, „ (до 1260°С) и вязкость в гомогенном состоянии. Уьв-Н • к р •

личоние основности планов до 1,04+1,08 уменьшает их вязкость при некотором возрастании Тн#кр/ 1300-1320°С). Несмотря на колебания основности (0,99+1,08 ед.) и содержания оксида магния (.6,3+10,6*) шлаки с 17*21% оксида алюминия являются тохночогически устойчивыми и не вызывают затруднений при их отработке. Дчя выплавки кондиционного по соре чугуна при работе доменной почи на шихте, содержащей

«

40% ОМК, необходимо основность шлака подцорливать в пределах 1,0+ +1,10 при содержании

8*10£ МдО

>зоо /№ т: Температура, С

Опытные планки показали пригодность указанных видов окускован-ного сырья из ОМК для использования в доменных печах. Замена гравитационно-магнитного концентрата обжигмагнитныы в пределах исследованных значений приводит к улучшению показателей работы доменной лэчи баз ухудшения качества чугуна. Погышоние производительности почи и снижение удельного расхода кокса при использовании ОМК е шихта составляет 2-3/6 на 1% дополнительного железа в доменной шихте

ПЕРСПЕКГИШ ПЕРЕРАБ0Т1(И КОНЦЕНТРАТОВ ЛИСАКОЬСКОГО ПШ

Па АМК была проведена опытная доменная плавка офлюсованных окатылей и агломератов, полученных из ОЖ. Опытный агломерат имел основность ниже, чем рекомендованной и более высокий кремниевый модуль, агломерат и окатцсш не содержали необходимое для плавки количество оксида магния, что потребовало корректировки состава шихты неподготовленными материал шли. Вначале первого периода (табл.2)поддерживали повышенный нагрев печи, выплавляемый чугун содержал околс кремния. Убедившись в возможности работы печи на шлаках рекомендованных составов, приняли меры по снижению нагрева горна путем последовательного увеличения рудной нагрузки с соответствующим изменением расхода боксита и доломита. Эти воздействия присели к точу, что к концу первого периода состав чугуна приблизился к передельному. Осноеность шлака находилась в пределах 1,45-1,50 при содеркани!

МдО около ю,о% ъСаРг - 1,2-1,

К концу второго периода печь работала ровно, затруднений в ее обслуживании не было. Содержание кремния в чугуне устойчиво поддерживалось на уровне содержание оксида алюминия в шлаке - 26-2с(£, С переходом на выплавку передельного чугуна производительность печ! возросла на 3,6£, удельный расход кокса уменьшился на 3*.

Температурная зависимость вязкости злаков опытной плавки свидетельствует о резком измене.чии вязкости при переходе шлаков в под вижное состояние (рис.4). При температуре 1500°С вязкость расплаю

1в превышает 0,3 Па.с. Однако изученные шлаки в сравнительно узком штервале (1350-13еЮ°С) переходят из жидкого в твердое состояние.

Таблица 2

Технические показатели опытной плавки ОМК

Показатели

1родолжительность периода, сут. 1роизводительность, т/м3 сут 'нтенсивность плавки по коксу, т/м3 сут Содержание железа в шихте, % Степени использования СО, % Содержание в чугуне, %

5

" Р

Температура чугуна, °С Содержание в шлаке, % ¿¿¡Оз

МдО Са£

)сновность шлака {СаО/ЗЮ^) Зыход шлака, кг/т чугуна Температура шлака,°С: верхнего

нижнего

I 1 П

3 4

1,305 1,353

1,056 1,062

52,6 52,7

0,274 0,276

1,06 0,99

0,012 0,014

1,17 1,15

1526 1476

27,8 27,2

9.5 10,6

1,14 . 1,36

1,50 1,52

549 561

1536 1494

1552 1515

В период опытной плавки приход серы с шихтовыми материалами составил около б кг/т чугуна, из них внесено коксом 4,1 и бокситом 1,2 <г/т чугуна. Работа на шлаках рекомендованных составов обеспечила достаточно высокую степень десульфурации чугуна. Содержание серы в чугуне не превышало 0,015^. Коэффициент распределения серы между чугуном и шлаком в первом и втором периодах составил соответственно 78 я 64.

Химический анализ продуктов плавки, колошниковой пыли и води газоочистки показал, что при приходе с шихтовыми материалами около

3 кг/т чугуна фторида кальция степень его усвоения шлаком достигает Э2Я». С колошниковой па!ью и водой газоочистки удаляетгч соответствен-ио 1,13 и 3,У/» (невязка 2,4$) вносимого с аихтоИ фторида кальция.

ю.

При опытней плавко на доменной печ; 1* I М.ЧК шихты, состоящей 4С$ из фгорсо-держаз^чс окатьшей , С а О ЛГ/^

-1,03) ссгао и агломератов (СаО/510г »1,27)местных аглофабрик, проведена эк( логическая оценка воздушной среды. Концентрация фгорсодергеыцих соединений (Н] в период выпуска со стороны чугунной летки колебалась в продолах: от следов до 0,14 кг/м^ПДК-О.Оэ мг/м3), а со ст< роны шлаковой лотки 0,09+0,47 мг/м3.

Одной из причин загрязнения воздуха рабочей зоны горнового НС с повышением ПДК (до 9 раз) может бить неполное свя эывание^аг/^ компонентами шлака МЖ.Дл снижения улета фггора рекомендована плавка разноосновного окускован ного сырья из ОМК: фторсодержащих железорудных материалов основностью 2,5+2,6 и неофглэсопанных без фтористых добавок.

Результаты опытной доменной плавки офлюсованных до необходимо основности шихтовых материалов изготовленных из ОМК с кремниевым модулем 0,6-0,9, свидетельствуют о принципиальной возможности выплавки передельного фосфористого чугуна и мелилитовых шлаков. В зти условиях существенно снизится расход кокса и выход шлака.

Для конкретизации шлакового ракима доменной плапки окускован-ных ОЫК были проведены серии экспериментов по определению параметров фильтрации и физических свойств первичных шлаков и расплавов.

В диапазоне основностиСссО/Л^ =»1,1+1,5 ТеО =2,0+16,(^5 пер вичные шлаки характеризуются Тн Кр 1370-1415°С. Наибольшая подвижность расплавов наблюдается при СегО/ВгО^=1,33+1,40. Их вязкость при 1400-1500°С составляет 0,25+0,60 Па.е., Т на превышает 13£

Темпера тур п,° С Рис.4. Политермы вязкости шлаков опытной доменной плавки ОМК.

•1410°С.Повыз;сн'ио основности вша 1,40 приводит к резкому ухудшению ■екучести шлаков, зто наблюдается и при основности ниже, чем 1,33.

Визе температуры кристаллизации 1370-1415°С в пределах концент->аций ГеО ¡»2,0+16, ОД степень фильтрации шлакового расплава кСаО > 1,1+1,5) составляет 81,0-82,7%, металлического расплава - 84,5-■91,5,0. Для сравнения, при тех ае условиях степень фильтрации шлп-ювого и металлического расплавов из агломератов КарМК (базового) ¡оставляет соответственно 83,9-06,9 и 94,4-94,6«. ото указывает на •о, что при основности 1,1+1,5 первичные таковые, а также металли-1еские расплавы из окускованных ОМК фильтруются через коксовую на-:адку аналогично базовым, что не приведет к ухудшении хода процесса ю данному критерию -

При выборе оптимального состава шлаков для выплавки конкретного вида чугуна, как правило, ориентируются на конечный шлак. По диаграмма вязкости и температуре кристаллизации (рис.натуральных конечных шлаков из ОМК, построенной по данным настоящей работы, наибольшей текучестью обладает шлаки основностью 1,30+1,33, в то время как, наиболее низкой

характеризуются шлаки, имею-

1.0

о.ь 0.1

02

V Г /

\ / У / / * /

л

Ти кр, "С

то

/400 /5 60

1,0 /,/ 1.2 1.5 и 15 СаО/'^ИХ,, ец.

'ис.5. Диаграмма няткости и тец-тература кристаллизации натураль- *н.кр

конечных ппокс^Д - темпера- цне пониженную основность. Если

рура кристшпиэа.'иш: вязкость пр;1: п » -1450;в -1500;х -1550°С;— го-

ть, что лли'даемая темпзратуоа

,юг и.' ¡но г о заспла^а.

гетерогенного

коне того шлака на выпуске при

ллаько окускопанных ОШС равна

[и30^:0°С, то для обеспечения требуемого перегрева ъ Ю0-150°С шлаки воланы иметь температуру кристаллизации 1430°С и менее. Т>кому критерию соответствуют оксиднио раенливы оомонноегью 1,25 ( рис.5), кость их при 1530°С сосгаышег 0,35+0,15 Па. у. Шлаки осногаюстью

ниже 1,16-1,20 менее жидкоподвижны и характеркзуютен пониженной сульфидно й емко стьп.

Таким образом, анализ исследованных физико-химических свойств окускованных ОМК и образующихся из них расплавов позволяет уточнить технологические параметры сшикопого режима доменной плавки. Для обес поченип нормальной отработки на выпуске и требуемой десульф.урации м-з талла рациональна основность конечного шлака поСаО /¿¿¿^ равной 1,2 +1,25 при содержании 7+9Вязкость его при 1450-16э0°С составит 0,3+0,6 Па.с, а темпорагурь кристаллизации - 1425+1430°С.

При вовлечении в метшшургическиЧ передел лисаковских руд в виде обжигмагм;:тного концентрата создается экономил топливных ресурсог как в агломерационном, так и в доменном производстве. В расчете на годовое производство фосфористого чугуна на КярМК от использования г доменной иихтй до 40% О!1К экономия кокса составит 77-133 тыс.т в гол При этом гарантированный экономический эффект, рассчитанный по Инструкции Минчермета СССР от 2^.02.79г. составит 1002,76-2154.ООгыс.руС Для срапнения эффективности переработки различных видов лисако! ских концентратов на ЭВМ "ЕС-1022И выполнены расчеты технологически показателей процессов агломерации и доменной плавки. Сравнением пок* эателей доменной плавки агломератов из ГЖ и ОМК выявлено, что при использовании агломератов из 0!£{ удельный расход кокс% уменьшается от 4,9 до 6,3% выход шлака - от 30,3 до 37,7%, производительность дг менных печей увеличивается от 10,6 до 12,6%.

Технико-экономические преимущества такей технологии заключайте! в использовании более качественного металлургического сырья, обеспе-чиваюцего высокие тодшчеекпв показатели доменной плавки. Экономича< кий эффект агдодометюго передела Лисаковского ГОКа в условиях КарШ составит 2+3,6 руб. на ,1т чугуна.

ШЗОДЫ

1. Дня снижения вязкости и температуры кристаллизации гелениа ных шлаков предложено в шихты для получения агломэратов и окатышей вводить магнезиальные и фторсодергсащие материалы. В качестье магне-зиальних добавок рекомендовано использовать доломит, а в качестве фторсодержащих - оплавикованные известняки. Шихта для производства глиноземистого железорудного агломерата защищена а.с. СССР.

2. Впервые построены диаграммы вязкости системы СаО-Л^О^-^О^ при Ы-Ю^МдО и 2% С а в зависимости от основности по Со О

и кремневого модуля по

3. Изучением распределения кремлия и серы между синтетическим чугуном и мелилигойычи ишаками установлено, что увеличение основности ишаков ст 1,1 до 1,5 пли содержания оксида магния от 5 до 7,5% и фторида калымя от I до 3% оказывает значительно меньшее влияние, чем" повышение температуры .расплавов на 50-100°С. Однако с повышением основности шлаков до 1,5 влияние температуры на восстановление кремния и его переход в чугун резко уменьшается. Ото происходит в результате изменения активности диоксида кремния в мелилитовьк шлаках.

4. Комплексным изучением свойств окускозьнных лисаксвских концентратов л образующихся из них первичных расплавов, являющихся оп-родзлящп:.31 степень форсирования доменной печи, конкретизирован шлаковый режим доменной плавки лисаковского сырья.

Для выплавки шихты из 30-^0?> ОЖ и '¡0-^10% ГЖ предложено поддерживать основность длаков на уровне 1,1-1,2 при сситерчсании 18+21$ оксида алп'лзпи» и 7,5+9,5/Ь оксида магния.

Рекскендоьанч рациональные состаьм молилнтов1« шлаков для доменной плыли; окусковашшх обкигмагпитных концентратов:

а) магнезиальные - с осноьностьс . ,20+1,30 и содеряаиивм оксидов алюыиши: 25+28"! и магния 7,Ь-+:<,0#. Температура кристаллизация шаков

равна 1340+1390°С, вязкость при 1500°С - 0,15+0,33 Па.с, обессеривающая способность - 60+90;

б) фгористомагнезиалыше - с основностью 1,10+1,15 и содержанием оксидов алюминия 26+30% и магния 7,5+6,ой, фторида кальция 1,0+2,0%, температура кристаллизации шлаков равна 1290+1330°С, вязкость при 1500°С - 0,22+0,33 Па.с, соессернвающая способность - 7о+9

5. Предложенный шоковый ражи;.:, обоспечивалкий комплексную пере работку окускованных обжигмагнитных концентратов проверен в опытно-промышленном масштабе на доменной почи АМК. Б результате опытной плавки агломератов и окатышей из лисаковских обжигмагнитных концентратов получен передельный фосфористый чугун с содержанием 0,7-0,9 «5У и 0,010-0,015 5 на мелилитовкх шлаках, содержащих 26-28% Л^О^ , 7,5-10,0%/^ , 0,5-1

При ОСНОВНОСТИ ПОСо.0 /З^О^) а

- 1,40+1,50.

6. Опытные доменные главки на доменной лечи КарМК показали ьоз-можность получения .чугуна, удовлетворяющего требованиям конзертерно-го передела, при использовании ОМ до 40а в шихте. Сопоставлением показателей металлургического передела ГМК и ОЖ установлено, что доменная плавка окускоданных обжнгмагннгных концентратов обеспечивает погышение производительности пета и снижение расхода кокса на

.2-3% на каждый 1% увеличения содержания железа в ших1 .

7. Несмотря на значительное колебание основности {0,9^+1,03 ед) содержания оксида магния (6,3+10,6«), а также неравномерный нагрев печи, шлаки опытных плавок на КарМХ с содержанием оксида алюминия от 17,0 до 21,0% им е-и устойчивые физико-химические свойства и не вызывали затруднений в работе доменной печи. Качество 'г/гуна отвечало требованиям конвертерного производства стали, содерханнэ кремния в чугуне составило 0,86+0,94%, серы - 0,016-0,023%,фосфора- 1,09+1,17?

8. На основании результатов исследоганий и ольггно-про'.атенных испытаний НИЭИПиН при Госплане Казахской ССР выполнены технико-эконс

теские расчеты комплексного использования обжигмагнитного концентра Лисаковского ГОКа в условиях работы аглодоменных цехов КарЖ. юномический эффект по приведенным затратам составит 2+3,6 руб. на т выплавляемого чугуна

По теме диссертации опубликованы следук-иупц основные работы:

1. лачдильдин Т.Е., Сабитоз М.С., Рахимов А.Р. Изучение распрз-;лен;".я к р с; мл и я мезду синтетическим чугуном и геленчтныы шлаком, выломленным из окускованных лисаконских низкомодульных концентратоз.-га:.:Пути рационального использования рудного сырья Казахстана.Алмаза, 197.3, с.37-44 (Труды ХШ АН Казахской ССР, т.27).

2. Опытная доменная плавка окускованннх лисаконских обжиг магнитных жцентратов/В.Г.Пластиннн, А.Р.Рахимов, М.С.Сабитоь и др.-Там же с.20.

3. Основы комплексной переработки руд -Исаковского месторожде-1я./А.Р.Рахимов, Т.Е.Нандильдин, М.С.Сабитов и др.- В кн. :1Ссмплекс->е использование металлургического сырья Урала, Свердловск, 1977.

4. Совместное влияние магнезии и фтористого кальция на вязкость плавкость геленитных шлаков./М.С.Сабитов, Т.Е.ЯГандильдин, А.Р.Рахи->в.- В кн.:Тезисы научных сообщений Ш Всесоюзн.конф. по строению и зойствам металлических и шлаковых расплавов. ч.Ш, Свердловск, 1978,

,5о-б1.

о. Некоторые аспекты производства передельного чугуна на глинозе-1стых шлаках./М.С.Сабитов, Т.Е.Йандильдин, А.Р.Рахимов.- В кн.".Тезисы ;есоюэн.научн.-техн.совещ. Проблема обогащения и комааексной перера-)тки фосфористых руд. Темиртау, 1979, с.73-74.

6. Комплексное использование глиноземистых железных руд и железо-)держащих материалов в мег а л л ург1 и чо с ко й промшшенности./А.Р.Рахимов, .С.Сабитов, Т.Е.Йандильдин -г П Всесоюзн.конф. по комплексному исполь-)ванию руд и концентратов, Москва, 1982, с.Ю-П.

7. Сабитог ¡А.С., Жондлльдин Т.Е., Рахимов А.Р. Исследование расселения соры между чугуном и глиноземистым доменным шлаком.- В кн,:

Тез.научн.сообщ. У Всессюзн.конф. по строению и свойствам металлических и шлаковьк расплавов, ч.З, Свердловск, 19аЗ, с.246-249.

8. Эффективность металлургического передела лисаковекого обжиг-магнитного концентрата на Карагандинском металлургическом комбинате. /А.Р.Рахимов, Е.И.Чистяченко, Н.И.Гамалей, м.С.Сабитов.- Комплексное использование минерального сырья, Алма-Ата, 1965, .V1 II, с.Ь2-£5.

9. А..с. № 1235953. Шихта для произподства глиноземистого железорудного агломерата./А.Р.Рахимов, 'Г.Е.Жандильдин, Е.й.Вегман, М.С.Сабитов и др.- Опубл." в Б.И., 1965, * 21, МКИ С22В 1/24.

10. Сабитов М.С. Исследоьание свойства шлаков доменной плавки глубокообогащенного лисаковского сырья - Б кн.:Тез.докл.научн-техн. конф. Комплексное использование руд Лисаковского месторождения, Караганда, 1986, с.82-84.

11. Сабитов Ы.С. Использование процессов восстановления кремния и десульфурация чугуна в системе ыеталл-геленитный шлак.- Там же,

12. Влияние офлюсованных фгорсодвржащих окатышей на работу домеь ной печи./Н.Ф.Пашков, В.С.Ссфнк, А.Р.Рахимов, М.С.Сабитов и др.-Огаль - 1986, № 12, с.30-32.

13. Опытная доменная плавка окускованных лисаковских обжигмагнит

тов.- В кн.: Металлургическая переработка железных руд с глкноземис-

с.84-86.

ных концентратов./Д.Н.Абишез, А.Р.Рахимов, т.Е.Жандил дин, М.С.Саби-

той' пустой породой /Под ред. Вегмана Е.Ф., Гупты В.К. М., Металлургия, 1990.

Ямг,. к печати 17.07.199Э г. УЛ С"1 "

"т">5г.о7"[|ех КарГ-У э. ^73 т.Т'Л