Производство агломерата в условиях ПАО "ММК"

ВВЕДЕНИЕ

Всё возрастающее значение окускованных материалов (агломерата и окатышей) как сырья доменной плавки требует объективной оценки их свойств. Основным видом окускованного железорудного сырья для производства чугуна остаётся агломерат. Качество производимого агломерата оказывает решающее влияние на показатели работы доменных печей.

На металлургических заводах Европы, Азии и Америки для достижения высокопроизводительной и экономичной работы доменных печей предъявляют жёсткие требования к качеству агломерата, в первую очередь, гранулометрическому составу стабилизированного агломерата. Содержание мелочи крупностью менее 5 мм должно составлять не более 8 %, ограничивается также содержание фракции размером более 40 мм – менее 10 % [1]. Кроме того, важнейшими и обязательно контролируемыми характеристиками качества агломерата являются восстановимость (показатель RI) и горячая прочность (показатель прочности в восстановительной среде RDI). Прочность при перегрузках и загрузке в печь называют холодной. Однако при нагреве, восстановлении и под действием активного веса столба шихты куски железорудного сырья продолжают разрушаться и в доменной печи. Вновь образовавшаяся при этом мелочь особенно вредна, так как она не может быть отсеяна на грохотах и удалена из шихты. Свойство кусков руды, агломерата, окатышей противостоять нагрузкам в доменной печи называют их горячей прочностью. Так как равномерность распределения газового потока в значительной степени определяется газопроницаемостью столба шихты, которая в свою очередь зависит от прочности  сырья при восстановлении, а при ухудшении распределения газового потока ухудшается  восстановительная работа газов, имеется основание считать, что на степень косвенного восстановления решающее влияние оказывает именно прочность при восстановлении. Чем больше сырье разрушается при восстановлении в шахте доменной печи, тем хуже газопроницаемость столба шихты и сильнее нарушение распределения газового потока. Это отрицательно сказывается как на производительности печи, так и на степени восстановления шихты газом, а значит и на расходе кокса. Считается, что даже увеличение содержания железа в агломерате при снижении его горячей прочности может отрицательно влиять на показатели доменной плавки за счёт ухудшения использования энергии газа и увеличения потерь тепла.

        В настоящее время оценка качества железорудного сырья на большинстве металлургических предприятий ограничивается определением исходного химического состава материала и холодной прочности. Такой уровень апробации качества железорудного сырья в условиях, когда на большинстве предприятий используются два вида такого сырья или более (агломерат, окатыши, сырые руды и др.), отличающиеся металлургическими свойствами, особенно высокотемпературными, явно недостаточен для управления или прогнозирования процессов в зоне вязкопластичного состояния. Процессы плавки при существующих средствах загрузки материалов осложняются также тем, что соотношение агломерата и окатышей в объёме столба шихты (по высоте и сечению) изменяется в широком диапазоне (от 100 % агломерата до 100 % окатышей). Локализация отдельных видов сырья на различных участках рабочего объёма печи приводит к неконтролируемой деформации температурного профиля зоны когезии и связанного с ним распределения газового потока.

Негативная ситуация усугубляется большими колебаниями содержания железа в железорудных материалах, их основности и прочности. В работе [2] сформированы общие требования, которым должны удовлетворять железорудные материалы для получения высоких показателей плавки: а) химический состав должен обеспечивать заданное количество чугуна при минимальном выходе шлака; б) верхний предел гранулометрического состава сырья должен обеспечивать активное объёмное восстановление, а средневзвешенный гранулометрический состав – хорошую газопроницаемость; в) прочность в исходном состоянии должна гарантировать хорошую транспортабельность без образования большой доли мелочи; г) в объёме шахты от 3 до 6 м ниже поверхности засыпи не должно быть заметного растрескивания и разрушения гранул подготовленных материалов; д) в нижней части печи, в зоне высоких температур и значительного объёма давления желательно исключить разбухание и преждевременное размягчение сырья; ж) протяжённость вязкопластичного состояния и капельного течения расплава должна быть минимальной; з) химический состав и свойства первичных и промежуточных металлургических расплавов должны обеспечивать максимальную сухую зону в печи и удовлетворительные дренажные свойства коксовой насадки; и) остаток расплава в слое кокса при температуре больше 1600 град. не должен превышать 18%.