автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Развитие основ интенсификации процесса спекания шихт при освоении технологий рециркуляции вторичных ресурсов в аглопроизводстве

- л п

О I: ;•!

ДОНЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

О С.'?Г5

и мни

На правах рукописи

ТКАЧЕНКО Григорий Трофимович

РАЗВИТИЕ ОСНОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА СПЕКАНИЯ ШИХТ ПРИ ОСВОЕНИИ ЩНОШИЙ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ В АГЛШРШЗВОДСТВЕ

Специальность 05.16.02 -"Металлургия черных металлов"

Автореферат диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Донецк - 1995

Диссертация является рукописью

Работа выполнена в Днепродзержинском государственном техническом университете

Официальные оппоненты:

Иванов Анатолий Иосифович, член-корреспондент ИА Украины, доктор

технических наук, профессор; Ковалев Дмитрий Арсентиевич, доктор технических наук, профессор; Бережной Никола! Николаевич, доктор технических наук, профессор

Ведущее предприятие - Юкный горно-обогатительный комбинат

г«Кривой Рог

Защита состоится " " -^"¿'.р'.чй 1995 г. в 12.00 часов на заседании специализированного совета Д06.04.03 в Донецком государственное техническом университете по адресу: 340000, г.Донецк, ул.Артёма, 58

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан " 12. " ^(¿аЬ рв 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор

X' С.Л.Ярошевский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность дроблены. Одним из главных яапрааяеняЗ развития народного хозяйства на современном этапе и в блнаайаей перспективе является создание и внедрение в широких масштабах производства интенсивных материало- и энергосберегающих технологий.

Для решения этой вагнейпей проблема в металлургии необходимо вскрыть имещиеся дополнительные резервы в производстве металла,найти оптимальную увязку различных по своей природе процессов на диалектическом развитии, провести детальный анализ всего технологического цикла как единого целого. Значительные изменения качества исходного сырья в последние годы (повышение доли тонкоизмвльченнкх концентратов и яелезосодергащнх шламов в шихте, снигение качества руд и т.д.), а также стоимости твердого и газообразного топлива требует решения вопросов интенсификации процессов спекания с одновременный сниааниеы их удельных расходов и улучавшем экологической обстановки.

ВалноЗ характерной чертой существующего агломерационного производства является кногофакторность и полилокальность схемы цепи аппаратов, что дряводат я утечке материальной частя пихты и тепловой энергии в снррасщуа среду.

Отсутствие цеясстяостяых экспериментальных исследований и теоретических обобщений выбора роли реагэнта-ннтоксЕфзкатора.обеспечн-Еащаго критериальную оценку, при комплексной разработке технологии рециркуляции ресурсов, не только с цель® совершенствования локальных технологий (окошсованзя,загрузки шихта на паллета и др.), но и в плане интенсификации агломерационного производства в целой, сдеряавает сокращение удельных материальных з тепловых расходов. Всё это обусловило постановку актуальной крупной проблемы жнтенснфакации процесса спекания шахты, содержащей высокую дола тоняоазаадьченных концентратов, снижения удельного расхода твердого и газообразного топлива,по-вгзонпя качества агломерата н экологической обстановка на действующем оборудовании, на основе развития рециркуляционных нагрузок, рэзе-няо которой имеет ватное научное а народнохозяйственное значение.

Разносторонность в использовании классических законов обусловлена различней их действия на всём пути пэродэла пихты в агломерат в условиях изменения направления влазностннх и температурных градиентов, значение которых икает квсто в развитии научно обоснованной технологии рециркуляции.

Основные результаты, изложенные в диссертации, получены при полнении научно-исследовательских работ в соответствия с заданиям ИЮ "Укрметаллургпрси" Я 68 - 1984 г.; НЧЫУССР (п.148 - 1979 г.); координационных планов МЧМ УССР и СССР по направлению "Подготовка сырья к доменной плавке" (1970-1990 гг.); научно-технической прог] мы "Металл" (приказ Минвуза СССР £ 452).

Цель работы. На основе анализа и обобщения теоретических пол< ний и практического опыта локальных утилизирующих технологий в их особенностей и выявления новых закономерностей хода процесса спею няя, связанных с широким развитием комплексной технологии рецирку.) ции, разработать и внедрить в производство технические решения, ос* ванные на ряде новых внаенерных расчётов и методик, обеспечивавдт повышение производительности агдомаскн, снижение удельного расходг твердого и газообразного топлива, улучаения качества агломерата и экологической обстановки на действующей оборудовании.

Научная новизна. В диссертации развиты теоретические г приклг ныв основы интенснфгкацни процесса спекания шихт при освоении кош лексной технологии рециркуляции вторичных ресурсов при агломераци иатериалов, содержащих высокую доле тонконзывльченных концентраты обесаечивавдей интонсн^акацас производства, ресурсосбережение, по! шение качества аглокерата и уровня экологической обстановка.

Впервые сфориулнровано понятие о классификации рециркуляции £ локальные,сощмаьевшга в дистанционные с предъявлением к шш требо! ний по ряду краевых условий. Впервые закачано, что на всей цепочке передела вахты в аглсиэрат вода, с её легко менявдтся фазовда с ос яннеа, ыожет быть представлена в роли реагэнта-янтенсифзкатора, сг собствухкцая эффективному развитию рециркуляционных нагрузок. Впер! прадлааена, теоретически обоснована в проверена в йромшленннх усд виях локальная технология рециркуляции излкой надоокомкованной час шихты в барабане-окошеователе, способствукзая ловшеняю скорости окоикования шихты в её качества за счёт увеличения количества заре шевых центров. Определена оптимальная рециркуляционная нагрузка, £ чены параметры процесса окомкованкя, смешения и спекания при этом.

Впервые в практике аглопроизводства предложена и разработана технология предварительного нагрева шихты пародымовой смесью, обре ванной в паротеплогенераторе новой конструкции. Получено обобщение критериальное уравнение, позволящее рассчитывать иассоотдачу в он кователях с различной площадью теплообмена.

Впервые разработана технология и конструкция установки для ре

¡щркуляции тепла дшовых газов из рабочего пространства зажигательного горна с целью получения пародомовой смеси, пригодной для нагрева зюсты при окомковаши. Изучены закономерности распределения вещественного состава окожованной производственной шихты, в результате чего впервые предложен и исследован процесс погруппового гранулирования анхт, позволяющий, при их совместной укладке в слой, с соблюдением условий сегрегации, управлять тешговш состоянием верха я низа спека-змого пирога с вытекающими отсюда последствиями по скорости спекания, ювыззния качества агломерата и т.д.

Впервые предложена я разработана сопряженная технология рецирку-2ЯЦИН лучистого тешга с послвдуюадм переводом его в конвективное для ¡сяользования в процессе подогрева и сушки шихты в промежуточном бун-сер-з путем установки трубчатого экрана-утилизатора и подвода вентиляторного воздуха через систему облучаемых труб и сопел. Исследованы за-:ономерностн истечения окогжованной шихты из разгрузочной щели бара->аниого питателя.

На основе теоретического анализа и созданной методики расчёта :о влиянию нагретого вентиляторного воздуха на интенсивность процес-■■а зажигания шихты впервые разработано и предаоЕено устройство горна, бвспечавазаэдго технологии рециркуляция лучистого тепля в лональнга: слоеяях. Установлено, что такая технология способствует покшенив рсвня окислительного потенциала дшовых газов в горне» Впервые в тех-одогия процесса загягашся теоретически обоснована д экспериментально одтнзрздена эффективность дифференцированного использования конвек-яееого и лучистого тонга в условиях разватая рацкркуляции дековых азов из горна; Рециркуляция гревщзЗ среды зз горна и рециркуляция ародшовой смеси в паротеплогенерагоре оказывают полсгнтаяьное влия-яв на окислительный потенциал горновых газов и уровень использова-ая водяного пара при подогреве шихты в окомноватояе.

Впервые разработана в проишзлвЕНых условиях технология рецарку-яцни аэродасаерсной паропнлевой сггвси, образовавшейся в барабане ту-ення возврата, а подводой её в слой атлсегерата на стадия закончен-ости его образования. Установлено, что дая шлз нияняй раскаленный яой агломерата в зопэ плавления является "огнеакш" фзльтроы.

СопосгаЕЗтельннй анализ идентичности основных тепло- и ыассооб-зншх процессов, аротакакщях при обработке гадззобетояннх изделий к мсаерата, позволил шзрвнз перенести результата настоящей разработ-з в строатаяьнуи индустрия, в частности, внедрения паротеплогенора-эра с элементами рециркуляции грещвй среды з условиях тэпдовлажно-

тяой обработки внзедркводенпнх кзтеряалов.

Практическая ценность. Проведенные теоретические и экспериыв] тальные исследования лабораторного характера явились научный фувдг кентом новых технических решений, внедренных в проектные разрабоп и практику широкого развития технологий рециркуляции. Разработаны инженерные методики, решения« математические додели используются I могут быть использованы технологическими и теплотехническими лабо] ториями аглофабрик, проектными и исследовательскими организациями металлургической промышленности при изучении и разработке локальш сопряженных и дистанционных (комплексных) технологий, рециркуляцш

Разработка теоретически обоснованной практики внедрения кош-леЕсной технологии рециркуляции вторичных материал о- и энергоёыкю ресурсов является ыощнш рычагок в деле интенсификации аглопроизв< ства. Разработанные способы н устройства для их осуществления на ] личных локальных участках: составления, окошсованкя, загрузки, заз гання шихты, охлавдення агломерата и возврата способствую? повыло] скорости спекания, снзшгниЕ удельного расхода твердого и газообра: ного топлива, догшеншо качества агдшерата и экологической обстановки на действующем оборудовании без существенных капитальных за; рат. Решение поставленных в диссертационной работе задач позволяв: интенсифицировать процесс спекания ешхты, содержащей васокуа долю тонкоязывльчзнннх концентратов« на 21,0$, либо повысить высоту сп< какого слоя на 0,16 и и снизить удельный расход твердого топлива на 12 кг, газообразного - на 10-15$ при одноврбиазшом улучзении ю частва аглсиерата за счёт снижения количества в ном мелочи.

Важной особенностью разработки являзтся улучшение экологнчесз обстановки за счёт сникешя количества выбросов вредных составляй аглогазов, полного исключения лучистого тепла захаённой йнхтн на I слуанвшацЕй персонал, сшшение уровня запыленности на участке щщ чи возврата и др.

Реализация работы в прошааяенноста. Основные рекомендации и ] зультатн работы внедрены в аглопроизводство на металлургических предприятиях Украины. Главные результаты разработки, направленные на совершенствование локальных, сопряженных и дистанционных рецир ЛЯЦ20ННЫХ технологий внедрены на действующих аглошзинах типа АЮ1-50 и АКМ-75 Днепровского металлургического комбината (ДОС,Г.Днепр дзеркинск), Мариупольского металлургического комбината км.Ильича (ЩС,г.Мариуполь) и комбината "Криворожсталь" (г.Кривой Рог). Результаты разработки паротеплогенератора внедрены в строительную и дустрию. Общее количество произведенного агломерата с участием на

тоящей разработки составляет около 200,0 млн.тонн. Экономический эффект от внедрения результатов технологии рециркуляции составил О тнс.рублей в год (в ценах 1990 г.).

Одна из технологий удостоена серебряной медали ВДНХ СССР, а проектная документация процесса подогрева шихты, на основе бартерной сделки ЛЗЖ и металлургического предприятия Китайской Народной Республики передана последней.

Теоретические разработки автора внедрены в учебный процесс кафедры металлургии чугуна ДПУ в виде нового лекционного материала, методических указаний к выполнению лабораторных работ для специальности "Металлургия черных металлов".

На защиту заносятся следующие лолсешния:

- теоретический анализ по воздействию Ь^О, различного фазового состояния на процессы развития локальных, сопряаешшх и дистанционных технологий при агломерации;

- кошлекс теоретических и экспериментальных зависимостей,раскрывающих сущность, отличительные признаки и цели разработки технологии рециркуляции матерзаяьшгх ресурсов в процессе их подготовки к спеканию з условиях все возрастающей доли тонкоязмвльченнкх концентратов

В ЕЯХТЭ;

- комплекс теоретических и экспериментальна* теплотехнических аа-шсшостей, раскргшашдх сущность, отличетальнЕз признаки я цели разработки технологии рециркуляция вторзчнкх энергоресурсов в процессе шзяо- и вксокотештаратурной обработки шихты,агломерата и возврата;

- результирующее вяшпше комплексной тозногогпи рециркуляции на интенсификацию процесса спекания, снккекиа удельных расходов твердого и газообразного топлива, повкзение качества агломерата и улучшение зкслогичосксй обстановки.

Материалы работа доложены и обсуаддны на Всэсозиноя научно-тех-нзчасксм семинаре Интенсификация аглснерадаопного процесса и улучшение качества агломерата при спекании тоиконзкальченных концентратов" (г.1ипоцк,1975 г.); Всессззной научно-техкжческой конференции "Плгеи-детке качества и эффективности - труд колодах металлургов" (г.Тула, 1978 г.)} Республиканской научно-технической конфзропции "Теоретические основы я технология подготовки металлургического сырья к домен-вой плавкоя (г. Днепропетровск,1979 г.;1980 г.); Республиканской конференция "Вопросы соЕзразЕствоваиая тепловой работы и конструкции иэтаддургяческих печей" (г.Днепропетровск,1981 г.); Всесоюзной ков-фзрвнцни по прямсяу получению геле за "Разработка и проверка в полу-

промышленных условиях технологии прямого получения железа" (г.Моек 1983 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Теория и техн логия подготовки металлургического сырья к дешнной плавке" (г.Дне пропетровск,1985 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "М додёгь и научно-технический прогресс" (г.Липецк,1986 г.;1987 г.);В союзной научно-технической конференции "Создание и совершенствован энергосберегающих технологий в пирометаллургии" (г.Карагацда,1988г Всесоюзной конференции "Теплообмен в паротешюгенераторах" (г.Ново бирск,1988 г.); семинара по черной металлургии и рециркуляции,пров диыом ЕЭК ООН (г.Дюссельдорф,1995 г.); ыегдународной конференции "Теория н технологяя аглодоыеныого производства" (г.Днепропетровск 1995 г.); научных семинарах кафедр ДГТУ,ШетАУ,ДонГТУ,ИЧМ (1972-19 г.г.) и школах передового опыта агломератчиков Украины и СССР.

Декларация конкретного личного вклада в разработку научных ре зультатов, вынесенных на защиту, состоит в формулировании цели.нау ных положений ж задач исследований, теоретическом обосновании техн логических решений по создании технологий рециркуляции материало-энергоёыкшс ресурсов локального,сопряженного н дистанциошого хара тера, разработке иатематичеекюс моделей процесса спекания шихт,сод вавдх высокую долю иалкодасперскнх материалов, создание новых надо оборудования для снмгешя экологической нащшаенности» внедрение р зультатов исследований в промшленннх условиях.

Публикации. По ватериалаы дассэртацдонной работы опубликовано 53 научные работы в получено 10 авторских свидетельств на изобретен Список основных из нгас праваден в автореферате.

Объём работы. Диссертация состоит ез введешя,5 глав ж заключ зля (общих выводов); содергит 300 страниц машинописного текста, 10 рисунков, 30 таблиц, список литературы ез 31? наименований и прило гений (расчёты,акты,справки и т.д.).

Автор благодарен сотрудникам кафедр "Металлургия чугуна" ДГТУ и ШетАУ за помощь в проведении экспериментальной части исследован работникам ДЩ,кеткшбиЕата "Криворожеталь",ШК ш.Илъича,проектнс института "Укргипрсмез", ТУ Министерства промышленности Украины за помощь и оказанное содействие при проведении и внедрении работ в прошшшнных условиях.

Особую признательность автор выражает профессорам,д.т.н.Логик ву В.И.,д.т.н.Чернову H.H., доцентам,к.т.н.Девчонко В.К. и Платоне БУ Г.М. за полезные советы и критические замечания на всех этапах выполнения работы, а такке академику ИА Украины,профессору, д.т.н.

Огурцову А.П. за консультативную помощь, оказанную в период завершения работы над диссертацией и подготовки к защите.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В развитии теории и практики агломерационного производства большой вклад внесли своими работами ?лкогие отечественные и зарубегныо ученые, правде всего Базилевич С.Е. .Братчиков С.Г. .Бережной H.H..Вег-ман Е.Ф. »Виноградов В.В. »Воловик Г.А..Губин Г.В.»Дродилов Л.А.,Еф1-менко Г.Г. »Яунев А.Г. .Иванов А.И. .Ковалев Д.А. .Коршиков Г.В. .Коротич В.И. .Кравцов В.В. ,Колесанов Ф.Ф. »Ксморников Г.И. ,Мгаценко И.М.,Мартине нк о В.А.,Похвиснев А.Н..Плоткин Н.З..Петрушов ß.H..Парфенов A.M., Пузанов В.П. .Русаков П.Г.,Рудовскнй Г.И.,Серебрянке Г.И. .Сальников И.М. »Ростовский В.Й. .Тацзенко П.А. »Тарасов В.П.,Утков В.А. .Фролов Ю. А.»Худорогков И.П.»Хяапонин Н.С.»Хайдуков В.П.»Шурхал В.А..Каменев А., Tiqerskold and dlmoni, Rumpt H., Rayeh К., Meyer К. и другие.

Основные работы этих и других авторов связаны с разработкой и совершенствованием локальных технологий (составления,смешкзя,окомко-вания, загрузка, зааигания» спекания шихты, охлаздения агломерата и возврата и др.), а теоретические основы и ыногие практические проблемы рециркуляционных процессов разработаны недостаточно. Мвзду тан,современная ситуация в агломерационном производства требует интенсивных ресурсосберегающих технологий, а так&в иапряаанная экологическая обстановка и проблегш её улучшения ставят целый ряд актуальных проблем не только у нас в стране, но л за pyöesra. Подтверждением тому является Международный сеьпшар по черной иетаялургии а рециркуляции (Германия, апраль 1995 г.), организованный под эгидой ЕЗК ООН. Попытки внести вклад в решение некоторых проблем авторам ¿деланы в настоящей работе.

Первая глава посвящена анализу состояния и развития основ процесса рециркуляции материало- я энергосберегающих ресурсов. Анализ причинно-следственных факторов в развитии отечественного аглопроиз-водства показывает невозможность интенсифицировать процесс спекания и улучшить техшшо-экононнческиэ и экологические показатели, в условиях износа оборудования на 100-200";» и более, без создания теоретических основ я Енедрання целого ряда новых технических реявний.

Результаты исследований настоящей разработки и других авторов показали, что по фабрикам Украины вторичные материальные ресурсы, в плане удельных потерь (кг/т агломерата), составляют 30-60; 20-50; 20-30 - мам от газоочисток; яшгь от газеочнеток; шлам смывов я ас-

пирационных систем соответственно, или в среднем 7-9%. Характерным для них является тонкодислерсность (менее 10"4.0,74 м) и высокая в; гоёмкость (18-ЗС{?), что создаёт существенные трудности вовлечения I в передел. Шламы в шихте обладают значительной избыточной (нескомш сированной) энергией и градиентом концентрации по объёму, которые обеспечивают условия для образования микрообъёмов (автономия гpaнyJ поведение которых не способствует оптимизации процессов смешения и окомкования, и, как следствие, приводят к производству агломерата низкого качества. К тому же, если учесть факт все возрастающей дол! тонкоизыельченных концентратов и шламов в шихте, то снижение уровш технико-эконошческих и экологических показателей является обоснов; ным. Однако, при всем этом, следует отметить, что вовлечение в пер( дел шламов имеет большое значение не только в плане. экономии матер! лов, но и в плане всемерного сокращения срока функционирования их з народном хозяйстве.

Второй важной чертой многофакторного аглоцроцесса, с его псши кальныыи технологиями, является объективная возможность снижать, нг даннш этапе его развития и в ближайшей перспективе, удельные энерз тические затраты.

Источниками потерь тепловой энергии являются: с аглогазамн -45$; с агломератом и возвратом - 42,8$; с агломератом после охлажд* ния в охладителе - с возвратом - 10,7$ и за счёт излучения -

10,7$. Следует также отметить потери тепла в результате хишчаског< недожога углерода твердого топлива шихты, который объясняется разв] тием эндотермических реакций (С02+С, ^О+С) в начальный период спе] ния. Исходя из анализа энергетического баланса тепловых потерь и ш кого уровня процесса развития технологий их рециркуляции, можно объяснить высокий удельный расход твердого топлива, который состав, ет 62 кг/т (1720 ДДд/т) агломерата,в то время как за рубежом - 148' ВДв/т, включая тепло зажигания шихты. Приведенный в диссертации ан< лиз теоретических и известных практических опытов локальных систем по использованию вторичных ресурсов не характеризуют полноту потенциала эффективности рециркуляции и,более того, не дают полного пре; ставления о её каталитическом воздействии на ход (интенсификацию) процесса агломерации в современных и перспективных шихтовых условие в целом. А представления о том, что на величину удельных расходов 1 териало- и энергоёмких ресурсов оказывают влияние только техничесю экономические и организационные факторы, на современном этапе разв; тия, не отвечают технологическим и экологическим требованиям.

Значительно расширенный круг краевых условий, включающий энергетические, материальные,инженерно-научные,правовые и другие, предполагает более существенно воздействовать на развитие технологии рециркуляции и сокращение удельных расходов ресурсов с одновременным улучшением качества агломерата и экологической обстановки. Качественная оценка площади оптимизации ( 50п) удельных расходов ресурсов в зависимости от уровня развития восьми основных краевых условий (5(Ч7)), используемых при разработке технологии рециркуляции, может быть представлена, по нашему мнении, в следующем виде:

Зоя = -у^г . (I) где = Г 1 ).

С целью решения указанной проблемы аглопроазводство может быть представлено следующими локальными технологиями: I - составления; П -смешения и окомкования; Ш - загрузка; 1У - зазжгание; У - спекание шихты; У1 - охлаждение агломерата; УП - схлаядзяие возврата ;УИ-очист-ка аглогаза. Разработка технологий рециркуляции монет различаться по следующим признакам: локальная,сопрязенная и дистанционная.

В работе на основании результатов собственных исследований и данных других авторов рассматривается потенциальная схема процесса развития комплексной технологии рециркуляции материало- и энергоёмких ресурсов, характерной особенностью которой является то,что "приводным ремнем" в плане повазения эффективности аглопроизводства в целом налет быть реагент-катализатор - Н/>0 , входящий в состав шихты как один из главных её компонентов. По мере движения первичных материалов динамика васЕцения (+) и динамика удаления (-) Н^О (М) представлена следующим образом:

V (2)

где ^...ЭДуй- локальные технологии существующего аглопроцесса,составления шихты (I)... очистка аглогаза (УШ) соответственно. Последовательный ряд локальных технологий и процессов» происходящих в них, характеризуется изменением физического состояния Ь^О: кристашгохши-ческая и гигроскопическая - КХ+ГВ; мансимальво-колекулярная - ЖВ; максш^ально-капиллярная - !ЖВ; насыщенный пар - Ш; перегретый пар -ГШ; жидкая вода - ЕВ и содерзанивм различных её значений энтальпии и теплоёмкости. Наш5шгьаий эффект, выраженный через приращение функции, в условиях развития технологии рециркуляции на всем пути передела шихты в аглсизрат моает быть выраиен через интеграл

дН-^(«-сН;, (3)

мокет быть представлена в виде твзрдой,2Щдкой и газообразной

где Ь| - энтальпия КХ+1В; Нг- энтальпия Н2О в газообразном состоят где происходит изменение фазового состояния 1^0, т.е. переходы: МКВ — Ш1 —Ш — ЖВ и наоборот.

Закономерность динамики векторов направления влажностных аЧ температурных градиентов в условиях развития предлагаемой технс логик рециркуляции может быть представлена тремя блоками (рис.1)

в

АК

V/.

ПУТЬ ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Рис.1. Зависимость скорости спекания распределения

влажностных д V/ и температурных дЬ градиентов в подготовительный период шихты 1а), основной период процесса спекания (б) и законченности образования агломерата (в) в условиях развития рециркуляционных нагрузок

Блок (а) характеризует подготовительный период аглошихты, где и лЬ направлены от поверхности (п) к центру материала (ц)

1ц < и

(4)

Блок (б) - высокотемпературный период процесса спекания, где направление д'КГ и диаметрально противоположно

мп>У{п; ьи<ьп- (5)

Блок (в) характеризует направление д"И и на стадии закон ченности процесса получения агломерата в условиях обработки его вла говоздушной средой Нг0

; дУГцФ| г (6)

Здесь дt направлен от центра, а влажностный дМ - к центру мате риала и от центра, который взаимно исключается, но при этом следует заметить, что + приобретает новое значение по энтальпии. Значен угла кривой V характеризует интенсивность основного периода спекания,связанного с тепло- и массообменными процессами в подготовитель ный период /блок (а)/ и период законченности получения агломерата /блок (в)/ в условиях развития новых технических решений по рецирку ляции материале- и энергоёмких ресурсов с непременным участием 1^0 различного фазового состояния.

Исследованию сформулированных ранее и ряда других сопутствующи теоретических вопросов, разработке, промышленной апробации и внедре нию комплексной технологии рециркуляции при агломерации посвящены материалы основных разделов диссертации.

Во второй главе приводятся результаты разработки и исследования технология и рециркуляции материальных ресурсов на стадии подготовки их к спеканию.

Из большого количества исследований по спеканию шихт#, содержащей повышенное содержание в ней концентратов, однозначно следует вывод о том, что удельная производительность установки снижается. А причины такому фактору не всегда констатируются в одном направлении. При разработке технологии рециркуляции шихты в барабане-окомкователе потребовалось исследование параметров взаимодействия компонентов шихты с Н2О на уровне капиллярных процессов в кварцевых прозрачннх бюретках диаметром 0,016 ы, заполненных материалом dep=I0~3.I,23 м.

При обработке данных исследований по выражению Ьг = кЛ.г ,где при постоянном значении К =б.eosв/2-ijj получены качественные и количественные характеристики параметра пропитки. Чёткой зависимости мезду вещественным составом и лиофяльностыо материалам не установлено, хотя тенденция увеличения значения hz/z при пропитке окисленных руд наблюдается в следующем порядке:

ffe304 —' Fe,03 —- Fea03• 0,5Нг0 — Fea03" Н20 — Fe„G3 ■ 1,5 КsO ,„»

МЛГНЕТИТ ГЕМАТИТ —ТУРЬКТ ■- гетит —— .71КМОНИГ V ' >

С практической точки зрения для получения шихты равномерного грансостава и ликвидации избирательного окомковакия отдельных компонентов желательно, чтобы поверхностные свойства были близкими.

Изучение влияния грансостава компонентов шихты (концентрат,руда, возврат,известняк и кокс) на кинетику капиллярного всасывания позволило установить,что скорость пропитки фракций 45-10"3...45-10-^ м и 125.Ю-3...16.10^ м имеет различное значение. Причину отклонения от основных закономерностей кинетики капиллярного насыщения 1^0 в слое ыелких гидрофильных материалов можно объяснить образованием полимолекулярной пленки, связанной Н20 на поверхности зёрен, которая перебывает свободное сечоние пористого материала и снилает скорость пропитки. Такое явление подтвердили и исследования процесса получения гранул-комков методом "свободной капли" 1^0, где установлено,что с уменьшением диаметра частиц с I.I0"3 до 7I.I0"3 м время впитывания и масса коша изменяются от 3 до 150 с и I,I6-I0~3 до 0,062.10~3 кг в обратной зависимости соответственно. Усилие на раздавливание при этом увеличивается.

Исследование влияния К^О на процесс формирования гранул и их физико-механические свойства позволило установить, что в соответствии с физическими свойствами и характером изменения зернового состава концентрата целесообразно разделить на две стадии: формирование гра-

нул оптимального размера и последующее их упрочнение путем обезваи вания добавкой относительно сухого (исходного) концентрата, а при окомковании аглошихты - увеличение количества зародшевых центров э влажном состоянии.

С целью совершенствования процесса окомкования на агломашинах АКМ-75 были проведены исследования по влиянию увлажнения аэрозольш мелкодисперсной (форсунками) и капельно-струйной водой (брызгалами! Сопоставительный анализ данных показал,что количество пpoмeжyтoчнoi фракции, заключенной в верхние и нижние пределы, увеличилось. Соде] жание фракции менее 3-1СГ3 и сократилось на 6,2$. Кроме того,устан< лено,что при увлажнении капелъно-струйным методом разбег по углеро; (в крайних классах гранул) составляет 3,0-3,6$, а при увлажнении т( кораспыленной водой от -2,0 до 4,9$. Такой фактор благоприятно способствует перераспределению углерода по высоте слоя шихты на паллет Удельная производительность агломашин возросла на 2,5$.

Преследуя цель разработки технологии рециркуляции материально! части при окомковании, шихту отбирали из промыпленного барабана АК2, 50 с целью изучения влияния факторов на распределение гранулометрии ского состава в поперечном сечении гранулятора. Равенство динамических критериев подобия лабораторного и промышленного окомкователя с редедяли по выражению В.И.Коротича (В=леК /900). Результаты экспер! ментов, обработанные на ЭВМ, показали,что уравнения зависимости ко: фициентов трения в покое отдельных (|0 ) и группы (|г) частиц опис! ваются следующими выражениями соответственно:

^0,51^0,66); -0,21), (8)

где х размер гранул, м.

Выявленные закономерности распределения окоыкованной шихты по классу крупности в лабораторных и промышленных барабанах позволяют заключить, что мелкая (некондиционная) шихта находится в верхней чг ти движущейся массы в поперечном сечении гранулятора »использование которой в процессе грануляции можно его интенсифицировать,особенно условиях увеличения доли мелких концентратов в шихте от 60 до 100$. С целью изучения изменения шихтовых условий были выполнены расчеты по определению параметров: Р^р^; 2б/аер ; к*г; с1е? (Рк и Рм - колз чество комкуемой и комкующей частей; 25 и с1ст- толщина накатанногс слоя и средний диаметр комкуюцей части; ¿ер- расчетный диаметр гранул). Показано, что р увеличением доли концентрата Р^Р^ и ке.г. уменьшается в 2 раза; 25/(¿с* вз. увеличивается на такую же величину, а ¿ер возрастает от 7*10~3 до 9«10~3 м, зависимость которого от к<

й Методика расчёта приведена в диссертации

личества концентрата (х) в шихте (60-100$) описывается уравнением dep" У35,5 + 0,0000018 X +0,00AS X2 , (9)

Гс.с г при этом уменьшается с 0,86 до 0,48. При добавке 10,20 и ЗС$ зародышевых центров (х) диаметром 2-I0"3 и З»103 м значение Кс г увеличивается в 1,47; 2,01 и 2,53 раза. Для этих условий получено семейство уравнений, одни из них приведены нике

(dCp = 2-ю"3м) (dep= з-ю3м)

iOO v , гтп)

Ktr =0,0366-x+0,8¿( ; Ker =0,024 (x+l) +0,45 . v ;

где 60 и 100 - содержание концентрата в железорудной части иихты, %.

В этих условиях удельная производительность установки снижается на 1% и выход мелочи в агломерате, испытанной сбрасыванием на стальную шшту, увеличивается на 3,61$ абс. Изучение параметров окомкован-ной шихты с рециркуляцией некондиционней её части (с использованием математического планирования эксперимента й = 22) позволило определить оптимальное значение рециркуляционной нагрузки

У - 0,536 - 0,088 X¡ + 0,022 Х2 - 0,043 Xj-0,044 X* , (II)

где У - функция отклика, удельная производительность, кг/м^-с; X, и Ха- количество концентрата в шихте и величина рециркуляционной нагрузки, в долях единицы.

Установлено, что оптимальная величина рециркуляционной нагрузки находится в пределах 10-20%, при этом прирост удельной производительности составляет 4-5%,

Исследование параметров окомкованной шихты на прешпшоннем ском-кователе показало, что во времени происходит существенное колебание значений средневзвешенного диаметра гранул. С делью выяснения причин такого факта была исследована рециркуляционная нагрузка возврата АКМ-50. Данные исследований показали, что абсолютный выход возврата по шести аглонашинам колеблется в недопустимо широких пределах - от 13,8 до 38,6% абс. При среднем значении d.CP бз=5,9-10'"3 м величина его изменяется от 4.I0"3 м до 8«Ю-3 м, что обеспечивает непредсказуемость в получении стабильного гранеостава шихты при обычном способе её окоикования.

В промшленных условиях заборное устройство, мелкой шахты с регулируемым углем его наклона посредством транспортера типа В-600 обеспечивали отбор и подачу шихты в загрузочный бункер окомкователя. Установлено, что формирование гранул с технологией рециркуляции заканчивается раньше, а оптамальная влажность уменьшается на 0,1$ на каждые 10% рециркуляционной нагрузки вследствие более плотной упаковки мелках частиц в грануле. Козф|шздент остаточной неоднородности но углероду уменьшился с 32 до 21% при рециркуляционной нагрузке 30%,

Показатель прочности агломерата по данным барабанных испытаний улуч шился на 1,7$ абс. Прирост производительности агломашин АКЫ-50 сост вил 4,8$ с рециркуляцией шихты 10-20$. Зависимость удельной произво тельности (Уцр) от рециркуляционной нагрузки (х) описывается уравне ни ем

■ц _ X 1

Прирост производства можно объяснить улучшением газодинамики слоя шихты за счёт уменьшения значения отношения фракций [(3-10~3-0 (>7-10~3 м)]/(3-10~3-7-10~3 м), которое имеет характер вогнутой кри вой с экстремумом 10-20$ рециркуляционной нагрузки. Б этих условиях значительно стабилизируется dep. вз. готовой окомкованной шихты, а рециркуляция части её носит характер саморегуляции. Дестабшшзационны эффект влажностных aW и температурных At градиентов при этом сниж ется. Влияние влажностных градиентов компонентов шихты в значительна степени оказывают воздействие на процесс составления шихты в дозировочном отделении и подготовки её по тракту движения к агломашкне. О бую актуальность приобретает такой вывод в условиях роста доли влаг ёмких (W=I5-I6$) железосодержащих отходов, дестабилизирующих проце! сы смешения, окомкования и спекания на агломашинах ШК им.Ильича, гд выявлено несовершенство существующей схемы цепи аппаратов шихтопода' с открытого склада рудно-шламовой смеси на крытый склад. Сущность н доработки заключалась в том, что добавка свекеобожжённой извести ос; ществлялась на общий поток рудно-шламовой смеси, что не обеспечивал! подсушку влагоёмких шламов до W =11-13$, в результате чего при okoi ковании образовывались гранулы автономного характера размером до 5х Ю-^ м и более, отрицательно действующих на усреднителъные и тепло-массообменные процессы при спекании. 1

После внедрения разработки дополнительного тракта,предложенного совместно с работниками комбината, предусматривающей процесс подсупи шламов путем подачи горячей извести непосредственно на отдельный тракт шламов с 3-4-х кратным расчётным запасом потенциальной (стехи! метрической) возможности снижения в них Е^О,вследствие гидратации, позволило показатели колебаний по железу улучшить (по интервалу 0,5; 69,53; 67,49 и 68,68$, (по интервалу 1,0$) - 94,97;93,И и 94,21$. ] абсолютному значению колебания железа в агломерате, после внедрения схемы рециркуляции и складирования, снизилось на 0,63$. Проплавка а лоыерата улучшенного качества по снижению колебания железа на 0,1$ позволило сэкономить расход кокса на 2,5 кг/т чугуна. Результаты ра: работки внесены, в технологическую инструкцию комбината.

Третья глава посвящена разработке технологии рециркуляции энергоресурсов и исследованию процесса низкотемпературного подогрева шихты в период её окомкования.

Повышение исходной температуры исследуемых шихт за счёт подачи пара в окомкователь способствует увеличению удельной производительности. При содержании концентрата 4С$ с увеличением температуры шихт:; от 22 до 40°С производительность увеличилась на 5,6%, а при температуре 58°С, т.е.д18°С, прирост составил 9,5$. С увеличением доли концентрата наблюдается аналогичная закономерность. Температура в зоне горения, несмотря на то,что доля физического тепла штаты в приходной части теплового баланса не превышает 5,О/а, увеличивается на 90-1С0°С.

Исследование спекания нагретых шихт до температуры 80-85°С и связанными при этом трудностям проводили ранее указанным методом математического планирования. За функцию отклика выбирали удельную производительность (у9кг/м^«с), за факторы - количество концентрата в гелезс-рудной части шихты (к,,о) и температура нагрева шихты СЬ,°С). Полученное уравнение регрессии имеет вид:

н =» 0,563 - 1,94 - ю"3х1 + 2,69 • 10~2+ 4 " • хй -

- 1,938 ■ 10'3 x? - 9,19 ' ю"3 х| • (13)

В общем, при исследовании установлено, что для каадого состава шихт существует оптимальная температура нагрева, увеличивающаяся с повышением доли концентрата. При нагрева шихт сверх оптимума производительность снияается.

Исследование изменения удельного газодинамического сопротивления отдельных зон (плавления,интенсивного нагрбвагсушкя и переувлажнения) по мере увеличения содержания концентрата в шихте и её исходной температуры позволило определить, что при спекании исходных (~20°С) шихт, содержащих 40* концентрата, в течение 2/3 периода, максимальнш сопротивлением обладает зона переувлажнения и 1/3 - зона интенсивного нагрева с температурой 150-800°С. С повышением содержания концентрате до 100$ и температуры шихты до 60°С и более происходит снижение удаи-ного сопротивления зоны переувлажнения в 2,8 раза и одновременное повышение в 1,5 раза сопротивления зоны плавления. Зависимость влажности шихты (количества W ), образующейся в зоне переувлажнения, и разновесной температуры испарения от содержания концентрата в шихте характеризуется повшанием температуры испарения с 55°С до 68°С. Количество влаги, образующейся при персувяагнонии, повысилось с 2,7 до 5,5% для условий 40 и 10С$ концентрата в шихте соответственно.

Вшолнение расчётов материального и теплового баланса при завершенном процессе тепло- и ыассообмена позволило выявить несостзетст-

вие. Количество HgO, прошедшей стада» парообразования, значительно меньше определенного прямыми замерами по высоте слоя разъёмной аглс чаши. Так, при содержании 40% концентрата в шихте расчётная влаянос оказалась в 1,5 и 2,2 раза ниже фактической, а при 100$ - в 2,2 и 2 раза при соответствующей удельной теплоёмкости шихты 1,254 и 0,836 кЛд/Скг.град). Такое явление можно объяснить аэродинамическими процессами в слое шихты, при которых происходит механический отрыв мел ких капель BgO с последующим выпадением их на поверхности нижедекас гранул с повышенным влагосодержанием вплоть до 12$ абс. (исх.8,0%), или на 150% отн. С увеличением исходной температуры шихты количеств конденсирующейся HgO уменьшается, а при достижении материалом теше ратуры, превышающей равновесную, конденсация HgO прекращается.

Определение степени разрушения гранул в исследуемых зонах пока зало, что в исходном состоянии более газопроницаема шихта с высокой (100%) долей концентрата, хотя при переувлажнении газопроницаемость ухудшается примерно на 50% в связи с разрушением гранул с 32 до 46$ В зоне интенсивного нагрева шихты, содержащей 40 и 100$ концентрата степень разрушения увеличивается до 52-55% и 76-78$, в результате ч го газопроницаемость снижается, достигая значения, соответствующего состоянию переувлажнения. С повышением исходной температуры шихты г зопроницаемость переувлажненного слоя, в сравнении с холодными,улуч шается за счёт снижения степени разрушения гранул. В зоне сушки кру ность гранул изменяется незначительно. Таким образом, при спекании холодных шихт наиболее существенные изменения в структуре слоя прои ходят при зонах переувлажнения и интенсивного нагрева. С уменьшение крупности гранул их влажность увеличивается, прочность снижается.

При сушке переувлажненных гранул количество разрушенных увелич вается незначительно и лишь при интенсивном нагреве начинают деформ роваться преимущественно гранулы размером 10-20.Ю~3 м. При содержа нии концентрата в шихте 40-100$ степень их разрушения достигает 65 80$ соответственно. Такой характер объясняется интенсивным развитие влажностных aW и температурных At градиентов.

При разработке технологии нагрева шихты паром установлено, что увеличением удельного его расхода, с температурой Ю0°С, от 0,2 до 3,0«Ю-4 кг/с на кг шихты, температура её, при массовом её расходе 0,058 кг/с, за 180 с пребывания в лабораторном барабане повышается 29 до 89°С. Зависимость при этом описывается следующим уравнением у = - 12213 • 10s. Х2+622360 • X + 12,54 , (14)

где у - температура шихты,°С; X - удельный расход пара, кг/с на кг пшхты.

Тепловой к.д.д» (у) процесса нагрева сшсшотея с 93-95% до 3638$, при г5тсу уравнение регрессии имеет вид:

и = - 12932 • юь*х2 + 27880 x + 5?, ?9 , (15)

гдо х -- удельннй расход пара, кг/с кг шихты.

Преследуя цель получения теплоносителя, для нагрева шихты с участием некогщансирувзегося компонента, к пару добавляли воздух, предварительно нагретый з калорифера до тешературы, равной температуре пара. Обработка полученных данных на ЭШ позволяла получить уравнения регрессии:

i

при в = О У = доз £ — 20 У =

19,8?9 • мгьх + 859 • iO~6

4

19,2?в • + 468,3-- 10-

ПрИ £ — 4Ü V = 304?S • ;^"0'903?S при £ = 60 V = + ;

(16)

где £ - содераание воздуха в паре s ¥ - время нагрева,с; х -удельная интенсивность теплоотдачи, Вт/с га1 шихта.

Анализ уравнешй показывает, что с повшештм количества воздуха в паре скорость теплоотдачи снижяэтся вследствие услсзЕивапхся тзшго- а иассообм-зннкг процессов.

Дда получения детовсй парогазовой сыеси, лрягодэоЗ дая прэдвари-тельного nojioxpesa шага, нааш разработан ааротзгаюгшвратор новой консгрукцяк, сущность работа которого заключаемая в двухстада!мта дроблзвжз вода в norcss ввеоготвкиараггуракх £J000~I200oC) .дейоеьк газов, сепровездавщййся фазсает переходом системы твроз равновссноо состояние в одвофазяз® гетерогенную область (перегретый пар я дымовые газн).Схема огЬгано-щЮаадшшнного паротошгсгвяератора приведена на рис.2. При отработке параметров инжекторного паротеплогеяерагора использовали природный газ калорийностью 33440 Kife/ы3 и сяакй воздух8 давление и расход которого составнял от 100 до 400 ЕПа я от 0,16 до 0,44 м3/с соответственно. Количество природного газа и испаряемой технологической неочищенной воды было от 1,0.10""** до 5,6«10~^ гл3/с и от 0 до 58,0•Ю""2 кг/с соответственно. Изучены при этом аэродинамические и теьшвратурные характеристики.

Результаты исследований показали, что сжигание 5,5-10"^ м3/с природного газа обеспечивает получение 58,0«1С1 %49«10 ",33«1С и 29«10~2 кг/с пара в смеск с температурой 100,200,300 и 400°С соответственно, зависимость которого носзт параболический характер,,

В промьгаяешшх опытах температуру смеси иоддэртавздя на уровне 14.0-160°С, а кассовый расход нагрэвэемоЕ шгхты на малину яри s« влз~-

Рис.2. Инаекционный паротенлогенератор с индивидуальной

камерой сгорания:

1-камера сгорания; 2-тошшвосангающее устройство; 3-запальник; 4-трубчатый рекуператор; 5-смесительный цилиндр; 6-жалюзийные заслонки; 7-инжектор; 8-сояло: 9-коллектор; 10-водяная форсунка: П-мано-метр ЭКМ; 12-взнтиль; 13-дн$манометрн п расходомеры ВФС; 14-водяно1 счётчик; 15-термопары; 16-потенцишетр КСП-3; 17-датчики давления; 18-водяные манометры; 19-микрси:анометр; а - область высоких температур; б и в - области первичного и вторичного дробления воды

_о г

ности 7,6-7,8$ - 58,3 кг/с. При расходе горючего газа до 4,1 »Ю м' температура икхты увеличивается на 15-20°С.

С целью получения аналитических и графических зависимостей ош ты проводили следующим образом.

Исследования процесса массообмена проводились на натурном (пр< мышленном) двухступенчатом окомкователе с площадью теплообмена 824С м2, дайна, диаметр и угловая скорость вращения первой ступени равш 7,51 м, 3,3 м и 0,09 об./с, второй - 5,2 м, 4,4 м и 0,079 об./с сос ветственно. Массовый расход шихты поддерживали на уровне 58,33 кг/с Расход пара при содержании в нём 35-60$ дымовых газов изменяли от 0,11 кг/с до 0,44 кг/с, а его температуру - от 100 до 300°С. & ощ деляющую температуру принимали температуру на входе в, окомкователь.

Показано, что с увеличением содержания дымовых газов в паре о: 35 до 60$ коэффициент массоотдачи, в интервале изменения чисел Рей-нольдса и Прандтля 10-40 и 0,7-1,1 соответственно, уменьшается на 25-30$. Обработка данных с помощью критериев подобия, позволила полз

чить сатирическое выражение, по которому можно рассчитывать массоот-дачу в окомкователях с различной площадью теплообмена:

Ли = А Т?ем- Рг •£? , (17)

где вг - отношение неконденсирующегося газа к содержанию пара в смеси. При £г от 0,35 до 0,5 А=1,297 и п =0,51, при 6Г от 0,5 до 0,6 А=1,0219 и л =0,79. В графическом виде массоотдача при конденсации пара из пародымовой смеси показана на рис.3. Наиболее эффективно вести процесс подогрева шихты для выбранных условий в области значений О,35-0,40,что достигается соотношением расходов горючего газа и воды,

С долью исключения усложнения схемы цепи аппаратов, в случае работа инжекторного паротеплогенератора с ин дивидуальной камерой горения газа, разработан вариант с расположением инжектора в комплексе с зажигательным горном. В этих условиях подача воды и сжатого воздуха осуществляется в автоматическом режиме.

Исследование параметров работы зажигательного горна показало,что количество свободного Og увеличивается до 2,2$, а значение СО/СО2 и количество остаточного углерода в верхнем слое на участке 4,0 и 6,0 м от передней стенки горна снижается с 0,24 и 0,13; 1,15 и 0,91$ до 0,22 и 0,098; 0,84, и 0,52$ соответственно. Расчёт теплового баланса в базовый и опытный периоды показал,что подогрев шихты на лЬ =15°с к более при отводе дымовых газов посредством инжектора паротеплогенератора, для сохранения интенсивности процесса зажигания, расход природного газа необходимо повышать на 29,5 м3/ч соответственно. Сравнительный анализ полученных данных показал, что в результате внедрения технологии рециркуляции дымовых газов и использование их для подогрева шихты удельная производительность агломашин повысилась для МЫК на 4,1$ и для ДЖ - на 3,2$. В технологическую инструкцию ДНК СШ-230-0А-361-91) внесены соответствующие дополнения.

Для повышения эффективности процессов окомкования и подогрева шихты вышеприведенным способом проведено исследование по влиянию изменения внутреннего рельефа окомкователя СБФЗ-2,8х8. Установлено,что установка винтовой направляющей и усеченного конуса позволила увеличить степень заполнения, время пребывания шихты в барабане и дайну пути окомкования на 2,9$; 65,9 с и 11,1 м соответственно. Анализ

Критериальная зависимость массоотдачи при конденсации пара из паровоздушной смеси

прочностных характеристик показал, что для кондиционных гранул они улучшаются на 17,7-20$. Температура нагрева шихты повысилась при эт с 47 до 50-52°С, а удельная производительность - на 1,55?. Определен] металлургических свойств агломерата по ГОСТ 15137-81, ГОСТ 19575-84 (ст.СЭВ 4081-83), ГОСТ 21707-76 (ст.5280-85),ГОСТ 17212-84 показало что в пределах подогрева шихты на 10-15°С тесной корреляционной свя: парной зависимости не обнаружено.

В четвертой главе приводятся результаты разработки и исследование способа сушки и нагрева шихты с использованием технологии рециркуляции лучистого тепла заажённой шихты, вышедшей из-под зажигательного горна. Проведенные исследования по спеканию частично осушенных шихт до влажности на 1,3-1,5$ ниае оптимальной показали, что скорое: спекания, удельная производительность и выход годного повысили своё значение на 3.0, 7.1 е 1.8$ соответственно. В дальнейшем с повышением степени осушения на 2,5$ удельная производительность снизилась ш II,ОЙ. Зависимость последней (у, кг/Съг-с) от влажности (х,%) окош« ванной частично осушенной кшхты выражается следующим ввдш уравнена регрессии:

у = x /( 0,984в -x2- 11,488 x + 46,0 )„ (18)

С новшешгам те?шературы частично осушенной шихты значения вал* щ®Е8дешшх параметров повшаются на 11,4 и 0,2? соответственно. Прь достижении температуры вшхты до 80°С производительность увеличивается на 21,7%. Исследование влагосодерЕания и температуры слоя шихты з процессе сушки позволило вдделить три периода: I - медленный рост те пературы и процесса сушки; 2 - стабилизация роста температуры и ускс рэние процесса сушки; 3 - интенсивный рост температуры и медленное влагоудаление.

В начальный период процесс испарения идёт медленно с одновремш шед ростом тешературы. Прв достшении материалоа равновесной температуры ЕспареЕЕЯ темаарагура шихты почти не изменяется, а влага при этом испаряется с постоянной скоростью. Третий период характеризуется интенсивным нагревом шихты и медленным влагоудаяешем. Анализ балансового уровня сушки показал, что для повышения степени нагрева и осушення шихты необходимо увеличить температуру воздуха и скорость его дззкбния до 2,0 м/с.

Результаты исследования физических свойств шихты с различной степенью её осушения показывают, что с увеличением дели концентрата в пшхте от 60 до 8С$, а соответственно и влажности от 7,3-7,5 до 8,4 8,6%, прочность сырых гранул снижается с 0,45-0,47 до 0,31-0,33 кг/ гранулу. С повьйением температуры воздуха до 400°С прочность гранул еннкаэтея для всех вссладуеаых шихт, хотя в сравнения с обкчнкш всё

же остаётся вши е. При определении химического состава различных классов гранул (0,56-Ю~3;1,0-10~3;2,0-10~3;7,0-Ю"3 и 10-1С~3м) подтверждаются установленные ранее закономерности по распределению углерода Ссзи основности (?аО/5СОг с экстремумом на 2,0-Ю-3 и 3,0-10~э м. Однако, выводы о том,что коксовая мелочь как гидрофобный материал не принимает участия в окомковании, были подвергнуты сомнению. Наряду с этим,следует заметить, что Сд0/510г носит также экстремальный характер кривой, хотя известняк относится к гидрофильным материалам.

Определение гранулометрического и химического составов зародышевых центров окомкования (ЗЦО) позволило выявить некоторые особенности в общепринятых суждениях по вышеуказанным факторам. А именно: экстремум значений по Сез и СаО/5Юг объясняется тем, что наименьшие диаметры ЗЦО приходятся на долю коксовой мелочи и известняков (обычный и доломитизированный) 2,41-Ю-3 2,42-Ю-3 и 2,27..10_3 м соответственно. Распределение ?еобщ и РеО в гранулах окомкованной шихты, фракций ЗЦО я комкующей части шихты носит противоположный характер по отношению к значениям (?сз и ОаО/ .

На основе изученных закономерностей предложен и разработан способ погрулпового окомкования шихты, сущность которого заключается в разделении общей исходной массы на две шихты с различными химическим, гранулометрическим составами л влажностью. Шихта со средневзвешенным диаметром гранул менее 3-4«Ю-3 м содержит большее количество (от среднего значения) Сев , чем шихта с диаметром 8-9,0-Ю"3 м. При совместной укладке двух шихт в слой для спекания, с обязательным условием процесса сегрегации, реализуется способ управления тепловым состоянием верха и низа пирога за счёт перераспределения С^ в верхние слои с вытекающими отсюда последствиями в плане повышения скорости спекания, улучшения качества агломерата с одновременным снижением удельного расхода твердого топлива. Для достижения такого фактора целесообразно во вторую шихту добавлять шламы фенольного производства в количестве 3-5$, крупность которых не превышает 0,002 м.

Промышленные исследования параметров сушки и подогрева шихты нагретым воздухом осуществляли на АКЫ-75 посредством установки реку-ператора-утнлизатора лучистого тепла зажжённой шихты, вышедшей из-по; горна. Нагретый воздух подводился через систему коллекторов и сопел в промежуточный бункер загрузочного узла агломашины. Используя 3 -с1 диаграмму влажного воздуха, были определены теоретические равновесные температуры испарения для различных значений влажности и температуры теплоносителя.

Особенностью исследуемых зависимостей конвективной сушки являет-

ся то, что в начале исследований температура шихты после её обработ: нагретым воздухом была ниже равновесной температуры испарения, а ст пень заполнения бункера и время пребывания материалов в нем составл. ли 25-30$ и 80-90 с соответственно. В опытный период значение их бы доведено до 80-90$ и 150-160 с, а температура нагретого воздуха изм няласъ от 50-100°С до 200-220°С. Установлено, что при низких значен: ях температуры воздуха к высоком его расходе (3,3-3,5 м3/с) температура шихты в процессе сушки снижается на 2-3°С. С увеличением температуры воздуха до 220°С наблюдается рост температуры шихты с одновр! менным снижением на 0,2-0,3$ влажности шихты. Тепловой к.п.д. при этом увеличивается до 80$. Радикально повлиять на кинетические параметры процесса сушки возможно при использовании теплоносителя с температурой 300-400°С и увеличении его расхода, применяя при этом пар| теплогенератор, принцип работы которого приведен в главе Ш. К числу выявленных закономерностей следует отнести снижение уровня дискретности обрушения структурных комплексов шихты, движущихся из разгрузочной щели бункера, имеющих свой вес,средневзвешенный диаметр и влажность.

Сравнительный аначиз параметров дискретности показал,что б опы ный период величина среднеквадратического отклонения ло массе уменьшается до 0,5-0,8 против 1,0-1,75 в базовом периоде. Химический анализ проб шихты и агломерата, взятых на различных горизонтах слоя,показал, что содержание углерода и монооксида железа сверху слоя увел чивается на 0,25-0,3$ и 0,9-1,1$ соответственно, значение которых оказывает положительное влияние' на процесс спекания.

Для стабилизации скорости спекания пирога по ширине паллеты исследован способ дифференцированного подвода нагретого воздуха на 2/ центральной части бункера. Данные исследований показали, что в разр; ботанном варианте выравниваются скорости спекания по ширине паллеты и в целом прирост её составляет 1,6-1,7$, удельная производительное машины повышается на 1,5$ при одновременном снижении мелочи в агломерате на 0,5$.

В пятой главе приводятся результаты разработки технологии рециркуляции энергоресурсов в производственных условиях зажигания шихты и обработки агломерата. Важным направлением являются разработки по созданию оптимизации состава дымовой среды, засасываемой в слой, и её температуры. Наиболее простой вариант повшения свободного кислорода з дымовых газах и их температуры является использование вне о кокалорийного газа (природного газа), которого в настоящее время яв но нехватает, Альтернативным вариантом моаат быть применение смоси

коксового и доменного газов. Однако, как показали выполненные расчеты по интенсивности зажигания указанной выше смесью, не в полной мере решается вопрос обеспечения свободным кислородом греющей дымовой среды. Наиболее эффективным может быть процесс зажигания шихты горнами, работающими на подогретом вентиляторном воздухе. Интенсивность зажигания С 3) шихты при этом рассчитывали по уравнению

з - 0,вб(дгог + 1в-ед)т + с?е > Зт/ж2 (19)

где фг и 6г - рабочая теплота сгорания топлива к его количество,сгораемое в горне, вДя/ы3 и м3/с, соответственно; ¡^и теплосодержание воздуха и его количество, Дк/м3 и н^/с, соответственно; количество вносимого тепла от горения углерода шихты поверхностного слоя, Вт; ГС- время нахождения шихты в зоне зажигания,с; Р - площадь поверхности зажигания шихты,1Л2; 0,86 - к.п.д. горна.

Сопоставительный анализ расчётных данных по интенсивности зажигания, выполненных по известной методике и предложенной, показал,что значение её, с увеличением доли коксового газа в смеси, повышается, а при увеличении скорости движения паллет - снижается. При расходе газовой смеси 0,62-0,69 м3/с (соотношение коксового и доменного газов 40:60) и скорости движения шихты под горном в пределах 0,036-0,04 гл/с (АКМ-50 комбината "Криворожсталь"), интенсивность зажигания составляет 1047...977 кВт/ь£, а при увеличений скорости шихты до 0,05 м/с значение её составляет 765 кВт/м2 и менее. Кроме того, расчётами доказано, что оптимизаций состава дымовой среды по содержанию в ней свободного кислорода, не представляется возможным. Характер расчётных кривых свидетельствует, что при использовании.воздуха, подогретого дс 200-300°С, повшается интенсивность зажигания при его расходе 1,66 м3/с на 5-10$ и 1,94 м3/с - на 10-15$.

Наиболее эффективно, с точки зрения получения свободного кислорода в горне, необходимо идти по пути снижения расхода газовой смеси, а компенсацию тепла осуществлять путем подачи предварительно нагретого воздуха. При' зтш снижается внешняя интенсивность зажигания до 767-872 кВтДг при снижении расхода газовой смеси от 0,62-0,69 м3/с до 0,48-0,55 м3/с, но в этих условиях количество свободного кислорода в горне возрастает до 7-9$, взаимодействие которого с углеродом шихты непосредственно под горном, привносит дополнительное количестве тепла, при этом исключаются эндотермические реакции.

. Влияние концентрации свободного кислорода в горновых газах на полноту сгорания углерода шихты и технико-экономические показателя процесса спекания определяла в условиях работы зажигательного горна разработанной конструкции, вюшчающего рекуператор-утилизатор для ре-

циркуляции лучистого тепла зажжённой шихты, вышедшей из зоны зажигания. Принцип работы горна новой конструкции заключается в том,что ве тиляторный воздух, ранее подаваемый непосредственно в горн, проходит устройство трубчатого рекуператора, расположенного в зоне лучистого воздействия, через систему труб подводится на горелки дая сжигания газа. Исследованы аэродинамические и температурные характеристики ре куператора и горна в целом.

Установлено, что концентрация кислорода в дымовых газах повидается до против 2-3% при обычном заЕИганш, в условиях сокращена расхода горючего газа на 400 н3, при сохранении прежней температуры горне, а содержание СО и С0/С02 значительно уменьшается. Следует отметить, что значение последних увеличивается с повшшнивм количестве углерода шихты. При повышении содержания кислорода до 12-15$, за счё обогащения дутья кислородом, значения СО и С0/С02 уменьшаются ещё в большой степени, но также снижается степень использования а>. Удельная производительность агломашин типа АКЫ-50 описывается выражением

у = х/(2,1Х * 0,15 ), (20)

где V - удельная производительность, кг/ь^-с; х - концентрация свободного кислорода в горновых газах, %.

Количество мелочи в агломерате снижается на 1,2-1,3$ абс., а с добавкой технического кислорода - до 4$. Удельный расход твердого тс лива уменьшился на 2,7 кг/т агломерата, а газовой смеси - от 0,63-0,6Э м3/с до 0,5-0,55 и3/с.

Исследование экологической обстановки показало, что при устано* ке рекуператора-утилизатора тешература возле горна заметно снизилас и не! превышает 15-20°С против 50°С.

Данные промышленных исследований влияния технологии рециркулящ: пародымовой смеси в зажигательном горне на параметры процесса спекания показали, что цри вводе Е^О (пар+рашшленная вода) в количестве до 3-4 кг/т агломерата тешература подогрева шихты составила 50-55°С и, как следствие, повышение удельной производительности (V) аглома-шины, которое описывается уравнением

V = 1/( 0,273-X8-0,149-X -¡"0,25 (21)

где х - расход воды, кг/с.

Разработку и исследование технологии рециркуляции материало- и тепловой энергии аэродисперсной смеси барабана-туаения возврата проводили следующим образом. В лабораторных условиях определяли харакк распределения температуры в слое агломерата на стадии законченности процесса спекания. Обработанные данные исследований показали, что тер&сграша в базовых опытах описывается уравнением

v = -0,68Х2+0,1?4-Х-0,162, (22)

где У- температура агломерата в слое, °С; х - высота слоя, м.

При охлаждении агломерата парил зависимость имеет вид:

v = 1/(0,549-х2-0,140-х + 0,0А ). (23) Скорость охлаждения агломерата ( ^огл.,град/с) имеет следующую зависимость :

V» -Ик , (24)

где С/. - теплоёмкость агломерата, Дж/(кг«град); йцСП,- удельный вес слоя агломерата, кг/м3; Кк- радиус средневзвешенного куска агломерата, м; с^ - тепловой поток, Вт/ы2.

Результаты исследований продлозонного способа охлаждения агломерата показали, что зона максимальных температур в слое образуется на 4-6$ во времени скорее, чем в обычных условиях процесса спекания за счёт более интенсивного охлаядения верхнего слоя пирога.

В проншленных условиях АКМ-75 паропылевая смесь лз стояка в количестве 6,6 м3/с, образовавшаяся в барабане-туаения возврата,посредством установки приёмного зонда, установленного на стадии законченности процесса спекания, подводилась в слой агломерата. Стабилизация процесса засасывания паропылевой смеси обеспечивалась созданием разряжения под зондами в пределах 15»10^-20«10^ н/м2. Кроме того,дополнительно к пароднновой смеси добавляла тенкораепшшнную воду в количества до 17,0 кг/т агломерата.

Результаты исследований показали, что удельная производительность и прирост производства носят экстремальный характер, который соответствует полному расходу паропылевой смеси с подводом ^О в количестве 14,2 кг/т агломерата, Общий прирост производства составляет 3,2$ при одновременном снижении мелочи э агломерате на 1,0$ абс.

Исследование экологической обстановки на участке охлаждения возврата показало, что содержание пыли уменьшилось в 3-5 раз. Количество пыли, усвоенной слоем агломерата из паропылевой сноси, подводимой на стадии законченности агломерации, составляет 14847 кг по 6-ти агломашинам в год.

Общее влияние комплексной технологии рециркуляции материале- и энергоёмких ресурсов на прирост производства агломерата, который составил 20,95$, снижения удельного расхода твердого топлива и других показателей приведены в таблице. В экологическом плане большая часть рециркуляционных технологий положительно влияет на уровень снижения выбросов вредных составляющих с аглогазами за счёт снигения удельного расхода твердого и газообразного тошшва, полного исключения воздействия лучистого тепла, уменьшения концентрации пыли на участке

Основные данные эффективности применения ТРЦ МЭР в промышленных условиях агломерационного производства Украины

№№ Технологии Прирост Снижение Повыше — Снижение Повышение Место про-

П П производ- уд. расхода иие высоты уд. расх. уровня эко- ведения ис-

ства, % тв. топлива, кг/т спекаемого слоя, м газового топлива, мУт/% логической обстановки, + следований

1. Раздельной шихтоподачи (шихтоподготовки) 2,50 + ммк

2, Увлажнение тонкораспыленной водой 2,5 1,43 0,0191 дмк

3. Рециркуляция части мелкой шгасты в окомкователе 4,8 2,74 0,0366 дм к

4. Рециркуляция части мелкой шихты в самом барабане —окомкователе 1,5-1,7 0,916 0,0122 + дмк

5. Нагрев шихты рециркуляуционным 22. .Ш 0.0244 дмк

теплом зажигательного горна 4,1 2,35 0,0313 + дмк

6. Нагрев и сушка шихты в промбункере рециркуляционным теплом 1,5 0,860 0,0145 + дмк

7. Рециркуляция лучистого тепла при зажигании шихты 2,2 1,260 0,0122 4,0/- + "Криаорож-сталь"

8. Дифференцированное использование конвективного и лучистого тепла 1,5 0,860 0,0145 + ммк, дмк

9. Рециркуляция паропылевой смеси 3,2 1,840 0,244 + дмк

барабана—тушения возврата

20,95

12,0

0,163

Рис.4. Схема технологий рециркуляции

I..оУШ - локальные техноло-

.гни аглопроцесса; 1...22 - локальные,сопряженные и дистанционные ТРД МЭРов;

1-части шихты в смесителе;

2-части некондиционных грянул в окомковатале; 3-мел-кой шихты в окомкователе; 4-лучистого тента; 5-лучис-того тепла и подвод его в промбункер; 6-лучистого тепла и подвод его в оксг.--кователь; 7-гидроудаленяе пыля; 8-аглогазов; 8-тепло воздуха охладителя агломерата; Ю-ть яе и подвод его в зажигательный горн; П-то же и подвод его в промбункер; 12-паропылевой смеси барабана-тушения возврата; 13-то же и подача её в период спекания; 14-то не и подача её в оком-кователь; 15-сортированно-го возврата; 16-соотиро-

ванного агломерата для постели; 17-железосодешащих шламов; 1Й-водной суспензии шламов и подвод её в окомкователь; 19-то ка в барабан-ттае-ния возврата: 20-частя тепла ЗГ-на к подвод его в окомкователь; 21-паровоздушной смеси в ЗГ-не; 22-пыяевоздушвой смеси в слой агломерата

охлаждения возврата, сокращения количества образующихся шламовых отходов. Схема известных и приведенных в настоящей работе технологий рециркуляции показана на рис.4.

Анализ тепло- и массообменных процессов, происходящих в агломерации и тепло-влажностной обработке железобетонных изделий, показал идентичность протзкаюадох процессов.

Промышленные исследования тепловлажностной обработки железобетонных изделий парогазовыми смесями (парциальное давление Н2О 40-60$ в смеси) с элементами их рециркуляция позволили сделать вывод о том,что применение паротеплогенератора разработанной конструкции в настоящей работе является перспективным направлением. Удельный расход тепловой энергии уменьшается на 50-7С/2 и на такую же величину снижаются выбросы вредных составляющих в отработанных дымовых газах. Приведенная технология внедрена в строительную индустрию на ямных камерах периодического и непрерывного действия. Установка паротеплогенератора исключает строительство дорогостоящих котельных, к тому ле имеющих низкий к.п.д.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обобщенные в диссертация результаты исследований явились научной основой разработки и реализации крупной народно-хозяйственной за дачи в агломерационном производстве, в условиях вовлечения в передел высокой доли тонкоизмельчвнных концентратов, путем развития комплекс ной технологии рециркуляции вторичных материале- и энергоёмких ресур сов, обеспечивающих интенсивность процесса спекания, снижение удельных расходов твердого и газообразного топлива, повышение качества агломерата и экологической обстановки. Полученные в ходе исследований новые данные о фазико-хшических, тепло-массообменных и других процессах, происходящих по всей цепочке передела шихты в агломерат,в результате применения рециркуляционных нагрузок, значительно дополнены существующие представления о возможностях и дальнейшем совершенствовании аглопроизводства.

На основании выполненных исследований и обобщений можно сделать следующие выводы:

1. На основе комплексной оценки процессов, происходящих при грануляции, предложена и разработана локальная технология рециркуляции мелкой некондиционной части шихты в прошгдлекном барабане. Рассчитано и продаиленныш опытами доказано, что рециркуляция зародышевых центров, в количестве до 30$, диаметром 0,002-0,003 м от веса шихты, увеличивает скорость грануляции в 2-3 раза, а удельная производительность агломашины повышается на 4,8$.

2. При исследовании технологии рециркуляции возврата со отдельным аглшайшнам АКМ-50 установлено, что массовый расход его колеблется . в довольно широких црэделах от 16,3 до 38,6$, при среднем значении 25,5$, со значительным изменением средневзвешенного его диаметра 0,0059 н, оказывает существенное влияние на нестабильность получения окомкованной шихты постоянного её грансостава. Разработанная техноло гия рециркуляции части шихты в барабане заметно стабилизирует гран-состав её во времени.

3. В промышленных условиях рециркуляции железосодержащих шламов высокой влагоёккости 15-16$ разработана и внедрена технология раздельной шихтоподготовки за счёт дополнительного тракта,обеспечивающе го непосредственный контакт свежеобожжённой извести и шламов, с 3-4-кратным запасом стехиометрической.возможности снижения влаги до 1011$, что позволило снизить колебайия по железу и основности и,как следствие, привело к снижению удельного расхода кокса на 2,5 кг/т чу Гуна. Данная разработка внесена в технологическую инструкцию ТИ-227-ОА-01-87 меткомбината им.Ильича.

4. Экспериментально и теоретически, с применением математического планирования, обосновано интенсифицирующее влияние предварительного подогрева шихты, особенно содержащей высокую долю тонких концентратов, пародымовоздушной смесью, полученной в разработанном паротеплогенера-торе. Изучены аэродинамические и температурные его характеристики в стендовых и промышленных условиях агломашины АКМ-75. Определены кинетические коэффициенты внешнего тепло- и массообмена при содержании неконденсирующихся газов в паре от 35 до 60$. Получено эмпирическое уравнение в критериальном виде, позволяющее рассчитывать теплоотдачу в различных окомкователях.

5. Внедрена на дак юл.Дзержинского (дополнение к ТИ-230-0А-361-91) и ММК Ш.Ильича технология рециркуляции тепла дымовых газов из зажигательного горна и применение его для предварительного подогрева шихты

в барабаие-окомкователе (6- 12,71 м и 0 - 3,8 м). Определены параметры работы зажигательного горна при рециркуляции и показателя аглоиро-цесса - удельная производительность машин возрастает на 3,1-4,1$ при одновременном снижении расхода углерода твердого топлива в шихте на 0,28-0,34 $.

6. Исследование технологии рециркуляции некондиционной части в окомкователе, непосредственно за счёт предлоге иного и разработанного изменения его внутреннего рельефа, показало, что при этом скорость удельного расхода комкуемой части повышается,время пребывания материала в агрегате увшшчивается,содержание мелкой фракции уменьшается на 9-10$, относительная прочность гранул повышается на 15-20$, степень подогрева шихты пародшовоздушной смесью, за счёт повышения степени заполнения барабана, увеличивается на 17-22$, а удельная производительность агломашины АКМ-75 в этих условиях увеличивается на 1,01.$.

7. Изученные и установленные кинетические зависимости интенсивности сушки от температуры теплоносителя и скорости его движения, закономерности распределения вещественного и гранулометрического состава окомкованной шихты и её зародышевых центров позволили разработать способ погруппового окомкования шихт, обеспечивающий при их совместной загрузке в слой для спекания, с непременным соблюдением условий процесса сегрегации, управлять тепловым состоянием верха и низа спекаемого пирога. Экспериментально доказано, что для повышения эффективности вышеуказанной технологии целесообразно добавлять шламовые отходы фенольного производства в количестве до 3-5$, крупность которых

не превышает 0,002 м.

8. В промышленных условиях разработана технология рециркуляции лучистого тепла шихты, выведшей из-под зажигательного горна, путем уст;-

новки трубчатого рекуператора и подвода вентиляторного воздуха чере: систему облучаемых труб с развитой поверхностью теплообмена. У станов лены зависимости между температурой воздуха, его давлением, количеся вом и временем пребывания шихты в промбункере загрузочного узла маш ны. Показана принципиальная возможность снижения влагоёмкости шихты с одновременным её подогревом до 55-65°С и выше за счёт подвода не-конденсирующей греющей среды с температурой 300-400°С. Соноставител! ный анализ данных исследований показал, что под воздействием воздушного потока дискретность истечения окомкованной шихты из разгрузочнс щели барабанного питателя изменяется, среднеквадратическое колебание структурных комплексов уменьшается почти в 2 раза, а качество загруг ки её, за счёт перераспределения углерода в большую сторону в верхш горизонты слоя, улучшается и удельная производительность агломапшны увеличивается на 1,5% с одновременным улучшением качества агломерата

9. Разработана и внедрена конструкция зажигательного горна на коь бинате "Кривороасталь", укомплектованного трубчатым рекуператором до создания технологии рециркуляции лучистого тепла при зажигании. Расчётами и экспериментально установлено, что температура подогрева воз духа составляет 230-270°С, расход горючего газа уменьшается,концентрация свободного кислорода в дымовых газах увеличивается в 2-3 раза, интенсивность зажигания повышается на 15%, удельный расход твердого топлива уменьшается на 2,7 кг/т агломерата, а прирост производства составил 2,2^ с одновременным снкаением показателя прочности агломерата по барабану Рубина на 2,6%.

10. Разработана и внедрена в пршшиенных условиях АКМ-75 технолс гия рециркуляции азродасперсной парошлевой смеси,образовашейся в барабане тушения возврата. Установлен оптимальный общий удельный рас ход 1^0 (вода пара+распыленная вода), который находится в пределах 10,7-14,2 кг/т агломерата. Прирост производства составил 3,2%, а рас ход твердого топлива снизился на 0,15 кг/т агломерата.

11. Данные, полученные при исследовании и внедрении в промышленнь условиях металлургических комбинатов Украины, показали,что применена научно-обоснованной комплексной технологии рециркуляции обеспечивает интенсификацию производства агломерата на 21,0$; снижение удельного расхода твердого топлива на 12 кг (.20% абс.) при условии повышения высоты спекаемого слоя с 0,34 до 0,5 м и сохранении прежней скорости спекания, уменьшение количества мелочи в агломерате на 6,95$.

12. Уровень экологической обстановки улучшается за счёт снижения химического недожога газообразного и твердого топлива, в результате

чего уменьшаются выбросы вредных составлявших аглогазов, а также от снижения удельного расхода твердого и газообразного тошшва, полного исключения воздействия лучистого тепла на обслуживающий агломашину персонал, уменьшения концентрации пыли на участке охлаждения возврата; сокращения количества образующихся шламовых отходов и других факторов.

13. Разработка паротеплогенератора внедрена в строительную индустрию при тепловлагностной обработке железобетонных изделий, что обеспечило снижение удельных энергетических затрат на 50-70$, а также вредных составляющих М^, образующихся дымовыми газами.

14. Таким образом, полученные теоретические и практические результаты позволяют сделать вывод о тем, что исследованная наш комплексная технология рециркуляции материале- и энергоёмких ресурсов соответствует современным представлениям интенсификации аглопроизводства с улучшением технико-экономических и экологических показателей за счёт сбережения ресурсов. Кроме того, разработанная технология рециркуляции и её результаты дают основание на выделение её в обособленную технологию, которую целесообразно, по наищу мнению, включать как самостоятельный раздел среди специальных дисциплин при подготовке инженеров,бакалавров и магистров аглодокенного производства.

Основными работами являются следующие:

1. Ткаченко Г.Т.,Левченко В.И. »Платонов Г.М. Разработка и совершенствование способа окошеования аглоашхты на действующем оборудовании цутем рециркуляцйй некоторой части окомкованной шихты в бараба-не-окомкователе //Реф.информация о законченных НИР в вузах УССР.-К.: Вища школа,1374.-й 7.-С.8-9.

2. Ткаченко Г.Т..Воловик Г.А. .Левченко В.И. Совершенствование способа окомковашм агломерационной шихты на действующем оборудовании П Металлургическая и горнорудная промышленность: Науч.-техн. и произ. сб./ МЧМ УССР.-Днепропетровск: ПрсмХнь,1974.-1 2.-С.З-4.

3. Ткаченко Г.Т. Информация в статье "Исследование доменного процесса" // БЮЛ.1ЩИИЧЫ.-1Э74.-Й Г6.-С.6.

4. Воловик Г.А. »Ткаченко Г.Т. »Платонов Г.М. Влияние влажности на процессы получения сырых окатывай и их физико-механические свойства // Металлургия и коксохимия: Респ.межвед.н.-техн.сб./ МВССО УССР.-Киев: Техн1ка,1975.-£ 43.-С.10-Х2.

5. Ткаченко Г.Т.,Платонов Г.М. Изучение образования комков методом свободной капли // Металлургия и коксохимия: Респ.меавед.н.-техн. сб./ МВССО УССР.- Киев: Техн1ка»1975.-£ 43.- С.22-23.

6. Ткаченко Г.Т. Исследование и разработка комплексной технологи; подготовки аглошихты с высокой долей концентрата: Дисс...канд.техн. наук.- Днепродзержинск,I980.-I97 с.

7. Логинов В.И. .Ткаченко Г.Т. »Филонов О.В. Способ зажигания агломерационной шихты путем утилизации теплоты /Интенсификация и повышение эффективности металлургического производства .-Киев: Вища школа, I980.-C.5-I0.

8. Ткаченко Г.Т. »Левченко В.И. ,Мусиенко К.А. К вопросу окомкова-ния аглошихты способом рециркуляции некоторой части её в барабане-окомкователе /Интенсификация и повышение эффективности металлургического производства.-Киев: Вища школа,1980.-G.16-19.

9. Логинов В.И.,Ткаченко Г.Т.,Бондаренко В.Д. Об опыте использов ния вторичных энергоресурсов на агломашкнах завода "Криворожсталь" , Металлургия и коксохимия: Респ.межвед.н.-техн.сб./ МВССО УССР.-Киев ТехнГка, 1983. -Jé 79.-С.57-59.

10. Логинов В.И.,Ткаченко Г.Т. Рациональное использование вторяч нык энергетических ресурсов при зажигании аглошихты на заводе "Криворожсталь" //Теплотехника и газодинамика агломерационного процесса Киев: Наукова думка,1983.-С.5-8,

11. Устройство дал низкотемпературного нагрева шихтовых материалов /Г.Т.Ткаченко,В.Д.Бондаренко,Н.М.Свинаренко и др. //Разработка и проверка в полупромышленных условиях технологии прямого получения железа: Тр.Ик-та им.А.А.Байкова /АН СССР.-4L ,1983.-5.Ш.-С.37-38.

12. Исследование процесса получения пародшовоздушной смеси дая низкотемпературного нагрева агломерационной шихты /Г.Т.Ткачэнко.В.Д Бондаренко,Н.М.Свднаранко и др. //Металлургическая и горнорудная пр мшленность: Науч.-техн.и произв.сб./ МЧМ УССР.-Днепропетровск: Про ы1нь,1984.-Л 3.-С.6-8.

13. Способ подогрева агломерационной шихты с использованием паре теплогенератора /В.И.Логинов,Г.Т.Ткаченко,В.Д.Бондаренко и др. /Aie талдургическая и горнорудная промышленность: Науч.-техн. и произ.сб /МЧМ УССР.-Днепропетровск: Пром1нь,1985.-£ I.-C.6-S.

14. Внешний тепло- и массообмен при нагреве аглошихты пародымовс душной смесью /В.Д.Бондаронко,Г.Т.Ткаченко,А.В.Салий и др.// Металлургия и коксохимия: Респ.межвед.н.-техн.сб./ ШЮСО УССР.-Киев: Tes н1ка,1985.-й 88.-C.I0I-I04.

15. Ткаченко Г.Т.,Бондаренко В.Д. .Свинаренко Н.М. Эффективность подогрева агломерационной шихты инжекторным паротеплогенератором / Теплотехника к газодинамика процессов окускования железорудных мате риалов.- Киев: "Наукова думка, 1985.

16. Логинов В.И.,Ткаченко Г.Т. ,3стрин А.Б. Совершенствование технологии окомкования агломерационной штхты на действующем оборудовании // Металлургическая и горнорудная промышленность: Науч.-техн.и произ. сб./ МЧМ УССР.-Днепропетровск:Пром1нь, 1986.-Й 4.-С.101-104.

1?. Бондаренко В.Д. .Логинов В.И. .Ткаченко Г.Т. Определение кинетических коэффициентов внешнего тепло- и массообмена при нагреве шихты пародтовоздутхой смесью //Интенсификация процессов окусковаяия рудных материалов.- Киев: Наукова думка,1987.-С.49-53.

18. Влияние способа дифференцированного подогрева аглошихты на стабилизацию скорости её спекания по ширине паллеты /Г.Т.Ткаченко,

B.Д.Бондаренко,А.В.Салий и др. //Металлургическая и горнорудная промышленность.-1987.4.

19. Ткаченко Г.Т.,Бондаренко В.Д.,Кравцов В.М. О степени предварительного нагрева агломерационной шихты //Молодёжь и иаучно-техниче-ский прогресс: Тез.всес.науч.-техн.конф.- Липецк,1987.

20. Ткаченко Г.Т. Оптимизация работы зажигательного горна,укомплектованного инжекторным паротеплогенератором // Теплообмен в паро-теплогенераторах: Тез.докл / Ин-т теплофизики.-Новосибирск,1988.-

C.200-201.

21. Ткаченко Г.Т.,Кравцов В.М. К вопросу распределения углерода топлива и фяюса в производственной агломерационной шихте //Наука -производству: Сб. науч. тр.ДИИ.-Киев :Вкща школа, 1991.-С.8-12.

22. Ткаченко Г. Т. Исследование характера взаимодействия компонентов шихты с увлажняющей жидкостью. Методическое пособие.-Киев: Вища школа, 1988.-II с.

23. Ткаченко Г.Т. Технология рециркуляции матернало- и тепловой энергии аэродисперсной смеси барабана-тушения возврата при агломерации //Сб.науч.тр./ Днепродзержинский гос.техн.университет,1995.-

С.70-77.

24. Ткаченко Г.Т. Влияние комплексной технологии рециркуляции материал о- и энергоёмких ресурсов на интенсификацию процесса агломерации руд я концентратов// Сб.науч.тр./ Днепродзержинский гос.техн.университет.-1995.-С. 77-86.

25. Ткаченко Г.Т. Развитие теории и практики рециркуляции при агломерации руд и концентратов // Теория и технология агломерационного производства: Тр.мевдунар.науч.-техн.конф.- Днепропетровск,ГМАУ,1995г С. 126.

26. Ткаченко Г.Т. Разработка комплексной технологии рециркуляции Еторичных материале»- и энергоёмких ресурсов при агломерации руд и

концентратов // Тр. междунар. семинара по ЧГЛ и рециркудяцш.-Дюссельдорф, I9S5.-C.I-7.

27. Ткаченко Г.Т. Развитие практики внедрения рециркуляционных к, грузок при агломерации // Теория и технология производства чугуна я стали: Сб.тр.науч.-техн.конф./ Липецкий госуд.техн.университет.- Липецк, 1995.-С. 186-191.

28. А.с.735892 (СССР). Горн агломерационной машины /В.И.Логинов, Г.Т.Ткаченко,С.Н.£ук и др.- Опубл.в Б.К..-1980.19.

29. А.с.821514 (СССР). Способ подогрева шихты и устройство для е; осуществления /В.И.Логинов,Б.В.Щербшцсий,Г.Т.Ткаченко и др.- Опубл.] Б. И.--1981.-й 14.

30. А.с.773106 (СССР). Способ зажигания агломерационной шихты /В.И.Логинов,Г.Т.Ткаченко,В.Д.Бондаренко и др.- Опубл.в Б.И.-1980.-£ 39.

31. А.с.1014943 (СССР). Способ нагрева агломерационной шихты и устройство для его осуществления /В.И.Логинов,В.Д.Бондаренко,Г.Т.Ткг ченко и др.- Опубл.в Б.И.-1983.-£ 16.

32. А.с.934574 (СССР). Способ подготовки аглошяхты к спеканию /С. Летрушов,В.К.Логинов,Г.Т.Ткаченко и др.-Опубл.в Б.И.-1983.39.

33. А.с.1273399 (СССР). Барабанный окомкователь агломерационной шихты /В.И.Логинов,А.Б.Эстрин,Г.Т.Ткаченко и др.-Опубл.в Б.К.-1986.-& 44.

34. А.с.1475947 (СССР). Способ внешнего нагрева агломерационной шкхты /В.й.Логинов,Г.Т.Ткаченко,В.Д.Бондаренко и др.- Опубл.в Б.И.-1989.-Я 16.

35. А.с.161770 (СССР). Окомкователь агломерационной шихты /Б.В. Кушнарев,В.Д.Еондареш:о,Н.Н.Свйнарещ?о,Г.Т.Ткаченко и др.- Опубл.в Б.й.- 1991.-й I.

36. А.с.1761498 (СССР). Устройство для тепловлажностной обработке материалов и изделий /Г.Т.Ткаченко,В.Д.Бондаренко.- Опубл.в Б.И.-1992.- Л 34.

Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве, /11,13,14,16,17,19,20,21,22,23,24,25,26/ - обработка научных данных, решение задач, анализ результатов решений; /1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12, 15,17,18,20,21,22,23,24,25/ - постановка задач, разработка методики исследований или эксперимента, участие во внедрениях, анализ результатов; /27,28,29,30,31,32,33,34,35,36/ - разработка основных или существенных отличительных признаков изобретений.

Ткаченко ГригорИ Трохимович. Розвиток основ 1нтенсиф1кац11 процесу сп1кання шпхт при ocbochhI технологи рециркуляц11 другоряд-них ресурс1в в аглопХдпрясмств!.

Дисертац1я щодо пошуку вченого ступеня доктора техн1чних наук за фахом 05.06.02 - "Металург1я чорних метал1в", Донецький державний техн1чний ун1верситет, Донецьк, IS95 р.

Захищасться 36 наунових роб1т, 9 авторських св1доцтв, у яквх с в1домост1 про нов1 теоретичн! розробки та 1х практична п1дтвердаення щодо 1нтенсиф1кац11 процеса агломерацИ шляхом розвитку рециркуляц1й-них навантаяень на всьому шляху руху шихти та агломерату. Встановленс. що рециркуляц1я матер1ало- та енерговм1сних ресурс1в значно влливас на: 1нтенсиф1кац1в процеса сп!кання; скорочення питомих витрат1в твердого та газообразного палява; зменшення др1бного в агломерат1 та еко-лог1чну обставину. ЕконогЯчнкй ефект дор1внюс Ш,о тис.крб. в ц1нах 1990 року.

Ключов1 слова: ут1л1зац1я, рециркуляц!я, ресурси, вода, шихта, агломерат,сп1кання, пир1г, зворот, пар, ентальо1я, конденсац!я,паро-теплогенератор, 1наекц1л, еколог1я.

Annotation

Tkachenko Grigory Trophimovich. The develop« ent of the intensification principles the burden sintering process in mastering the secondary resourses recirculation technology at sintering plants.

Thesis for a technical sciences doctor's degree on the 05.06.02 speciality - Ferrous Metallurgy, Donetsk Technical University, Donetsk, 1995.

36 scientific works, 9 author's certificates containing the informatoin about the new theoretical developnents and their practical confirmation as to the agglomeration process intensification by the recirculation technology development on the whole way of burden and agglomerate moving are defended.

It has been found that the recirculation of the materials and power-consuraing resources greatly affects the sintering process intensification, the reduction of the considerable consumption of solid and gaseous fuel, fines decreasing in agglomerate and ecology.

The essential econoray effect is equal to 877,600 roules in prices of 1990.

Key wordas utilization, recirculation,resources, water,birden. agglomerate, sinetring, agglomerated cake, return, cteam, enthalpy, congenoation, stesmgenerator, injection, ecology.

Подписано к печати 19.10.1995. Формат 60*84 1/16. )бъеы 2 печ. лист. Тираж 120 образ. Зак. Бесплатно, резограф ЗГТУ, 322618, Днепродзержинск, ул. Днепростроевская,2