автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Теоретические и технологические основы подготовки шихты и формирования алгомератов из железных, хромовых и бокситовых руд

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ 0Е30Р И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ. Ю

1.1. Классификация по крупности железорудных материалов, используемых при агломерации и производстве окаты -шей. Ю

1.2. Анализ сил взаимодействия между частицами при формировании сырого окатыша. ц

1.3. Влияние Физико-химических свойств жидкостной суспензии на окомкование тонкоизмельченных материа

1.4. Анализ способов окускования бокситовых и хромитовых руд.

1.5. Цель и задачи исследования.

2. СИПЫ СЦЕПЛЕНИЯ ВО ВЛАЖНОМ ТОНКОИЗМЕЛЬЧЕННОМ МАТЕРИАЛЕ

2.1. Выбор модели и адаптация ее для шарообразных частиц.

2.2. Анализ сцепления частиц, отличающихся по форме и адгезионной связи.

2.3. Расчет сил сцепления в объеме влажного тонкоиз -мельченного материала.

2.4. Влияние адсорбированных пленок жидкости на структуру и прочность гранул.

2.5. О влиянии связующих на прочность влажных окаты шей. ^

2.6. Исследования по определению рН и дзета-потенциала водных суспензий шихтовых материалов. ^

2.6.1. Методика проведения исследований.

2.6.2. Результаты лабораторных исследований электрохимических свойств водных суспензий различных материалов. с^

2.6.3. Исследование влияния водородного показателя на прочность окатышей, а также на технологические показатели процесса спе- ^ кания аглошихты.

2.6.4. Подогрев агломерационной шихты паром.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОКОМКОВАНШ ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ ШИХТЫ

- ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕГО ЕЕ ОКУСКОВАНШ.

3.1. Красный шлам как СЕязующее при окомковании желе -зорудных материалов.

3.1.1. Минеральный и гранулометрический состаЕ красных шламов.

3.1.2. Обменная емкость и обменные катионы красных шламов.

3.1.3. Реологические свойства красных шламов.

3.1.4. Лабораторные и промышленные исследования по влиянию красного шлама на окускование железорудного сырья.

3.2. Исследование влияния предварительного окомкова-нил концентрата на гранулометрический состав аглошихты и показатели спекания.

3.2.1. Результаты исследований для условий НТМК.

3.2.2. Исследование влияния горячего возврата на раздельное окомкование шихты, процесс спекания и качество агломерата Качканарского ГОКа.

3.3. Окускование железорудного сырья с точки зрения оптимизации количества расплава при спекании.

3.3.1. Лабораторные исследования по влиянию количества расплава на прочность агломерационного спека.

3.3.2. Промышленное освоение технологии спекания агломерата с пониженным расходом топлива.

3.3.3. Влияние содержания закиси железа в агломерате на показатели доменной плавки.

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СШКАНШ ВЫСОКООСНОВНЫХ БОКСИТОВЫХ АГЛОМЕРАТОВ.

4.1. Лабораторные исследования по спеканию высокоос-ноеных агломератов из сернистых бокситов.

4.2. Получение высокоосновного агломерата из бокситовой руды в трубчатой вращающейся печи.х.

4.2.1. Анализ физических и химических особенностей твердофазных процессов при спекании боксито-известковистой шихты.

4.2.2. Температурные условия формирования спекор из боксито-изресткористой шихты.

4.3. Освоение технологии получения бокситового агло -мерата. во- вращающейся печи.

4.3.1. Характеристика вращающейся печи ОХМК и шихтовых материалов.

4.3.2. Технологическая схема подготовки шихты, агломерации и охлаждения готового про -дукта в период промышленных испытаний.

4.3.3. Результаты промышленных испытаний.

4.3.4. Петрографический анализ бокситовых аг -ломератов.^^

4.4. Освоение технологии проплавки бокситового аг -ломерата в доменной печи.

5. РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ СПЕКАНИЯ ХРОМОВОЙ руда.

5.1. Температурно-тепловой режим агломерации хромо-рудного сырья.

5.2. Выбор добавок, снижающих температурно-теплоЕой уровень спекания хромовой руды.

5.3. Лабораторные исследования по спеканию агломе рата из хромовой руды.

5.3.1. Методика проведения исследований.

5.3.2. Влияние расхода твердого топлива на прочность агломерата из хромовой руды.

5.3.3. Оценка возможности упрочнения агломерата за счет регулируемого введения твердого топлива.

5.3.4. Агломерация с кварцитом.

5.3.5. Агломерация с кварцевым песком.

5.3.6. Агломерация с боем силикатного стекла.

5.3.7. Агломерация с шлаком ферросиликохрома.

5.4. Промышленное опробование технологии агломерации хромовых руд с кварцевым песком.

5.5. Промышленное освоение технологии окускования ■ ■ хромовых руд на аглофабрике Златоустовско^о рудоуправления. ^^

5.6. Металлургическая оценка хроморудного агломерата при выплавке Еысокоуглеродистого феррохрома на

Челябинском электрометаллургическом комбинате.

6. САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СПЕКАНИЯ ХРОМОВОЙ

РУДЫ.

6.1. К вопросу образования шестивалентного хрома при спекании.

6.2. Результаты исследований и их обсуждение.

В черной металлургии в вопросах подготовки сырья одной из актуальных задач является улучшение качества агломерата и окатышей без снижения производительности спекательных машин. За последние годы достигнуты определенные успехи в промышленности в результате внедрения организационных и технологических мероприятий, позволившие улучшить физико-химические и механические характеристики окускованного сырья. Однако до сих пор качество агломерата и окатышей отстает от требований современного ме -таллургического производства.

В настоящее время в сферу металлургического передела ши -роко вовлекаются тонкие железорудные концентраты, требующие предварительного окомкования. Для усовершенствования техноло -гии окомкования необходимы исследования по изучению физико-химического взаимодействия: мельчайших частиц.

Вопросы, посвященные рассмотрению процесса окомкования тонкоизмельченных железорудных материалов, имеют большое зна -чение для разработки наиболее совершенных технологических схем в производстве окатышей и агломерата. При этом особенно важно при исследовании закономерностей формирования гранулы рассмотреть силы, являющиеся ответственными за механическую прочность как сырого окатыша, так и при высокотемпературном получении спека.

В предлагаемой работе на основе анализа действующих в системе сил предложены выражения для расчета прочности сырого окатыша в зависимости от поверхностного натяжения жидкости, удельной поверхности материала, пористости и влажности. Рас -смотрено влияние дзета-потенциала системы, рН среды на комкуе-мость железорудного концентрата. Проанализировано влияние ко -личества расплава на прочность агломерата.

Технология выплавки Еысокоглиноземистых шлаков в доменных печах до настоящего времени остается на низком уровне. В шихту даются неподготовленные сырые материалы. В данной работе на основании результатов лабораторных и промышленных исследований обосновано предложение о спекании офлюсованного бокситового агломерата во вращающейся печи. Предложенная технология обес -печивает получение высококачественного офлюсованного боксито -вого агломерата с наиболее низким содержанием кремнезема.

Для современных мощных электропечей закрытого типа, еып -лавляющих углеродистый феррохром, требуется хорошо подготов -ленное окускованное сырье. Вопросы же технологии окускования хромовой руды крупностью 0-10 мм на колосниковой решетке в литературе рассмотрены недостаточно полно. В работе дан анализ способов окускования хроморудного сырья, исследованы условия формирования спека, разработаны элементы технологии получения агломерата из хромовых руд. Технология агломерации хромовых руд внедрена на аглофабрике Златоустовского рудоуправления, а производство углеродистого феррохрома с использованием хромо-рудного агломерата на Челябинском электрометаллургическом комбинате .

Работа выполнялась е соответствии со следующими програм -мами и постановлениями:

- поручение Совета Министров СССР № НП-8205 от 15.04.87, протокол МЧМ СССР № 148 от 06.05.87 г. "Отработка в укрупнен -ных масштабах элементов металлургической схемы передела желе -зохромоникелеЕьтх руд";

- поручение Совета Министров СССР № ПП-18397 от 22.08.87 г.,протокол ГКНГ от 10.07.87 г., приказ-распоряжение МЧМ СССР и Президиума УНЦ АН СССР от 18.12.86 г., № 679 "Доработка ос -ноеных стадий схемы комплексного передела красных шламов на укрупненных установках и уточнение исходных данных для проек -тирования опытно-промышленной установки";

- госбюджетные темы Института металлургии УрО РАН: "Раз -работка физико-химических процессов в подготовке комплексного железорудного сырья, и изыскание новых технологий его переработки"; "Разработка теоретических основ, технологических параметров и экспериментальное моделирование процессов пирометаллур-гического передела железованадийтитанистых руд, а также шламоЕ металлургического производства"; "Совершенствование технологии окускования и пирометаллургического обогащения титаномагнети -товых, высокосернистых и высокофосфористых руд в регулируемой атмосфере".

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному консультанту: профессору, доктору технических наук, академику РАН Л.И.Леонтьеву; профессору, доктору технических наук С.В.Шаврину-за постоянное внимание и помощь в обсуждении научных данных: и практических результатов; доктору технических наук А.Н.Дмитриеву - за ценные замечания и советы; кандидатам технических наук А.В.Ченцову и М.В.Крашенинникову - за помощь е работе; за помощь в проведении промышленных исследований -работникам агломерационных фабрик, .доменных цехов и центральных лабораторий Нижне-Тагильского металлургического комбината, Серовского и АлапаеЕСкого металлургических заводов, Качканарс-кого ГОКа, Златоустовского и Гороблагодатского рудоуправлений, Челябинского электрометаллургического комбината, Пашийского металлургическо-цементного завода.

I. АНАЛИТИЧЕСКИЙ 0К30Р И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

Выводы:

В.В.Кашин