Сиваченко Віктор Михайлович. Розробка і впровадження технології зміцнення марганцеворудного агломерату і виплавки конкурентоздатного феросилікомарганцю

Краткое описание

Сиваченко Віктор Михайлович. Розробка і впровадження технології зміцнення марганцеворудного агломерату і виплавки конкурентоздатного феросилікомарганцю : Дис... канд. наук: 05.16.02 - 2002.

Сиваченко В.М. Розробка і впровадження технології зміцнення марганцеворудного агломерату і виплавки конкурентоспроможного феросилікомарганцю. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.16.02 Металургія чорних металів. Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2002.
Дисертація присвячена питанням підвищення якості агломерату для електрометалургійного переплаву та поліпшення техніко-економічних показників виробництва марганцевих феросплавів. Проведено порівняльний аналіз сучасного стану марганцеворудної бази України, існуючих способів підготовки марганцевої сировини для електроплавки, досліджені, проаналізовані і узагальнені технологічні особливості спікання марганцевого агломерату в умовах Нікопольського заводу феросплавів.
У роботі викладені теоретичні обгрунтування технологічних способів підвищення якості агломерату із низькосортних окисних і карбонатних марганцевих концентратів.
На підставі проведених досліджень оптимізовані технологічні параметри процесу спікання, розроблено та впроваджено у виробництво на ВАТ НЗФ” високоефективні і ресурсозаощаджувальні технології зміцнення агломерату з допомогою рекристалізуючого відпалювання та ущільнення аглоспеку. Досліджена і відпрацьована в промислових умовах технологія виплавки феросилікомарганцю з використанням зміцненого агломерату, яка забезпечила поліпшення техніко-економічних показників виробництва.

У дійсній роботі проаналізована якість марганцевої сировини, виконано порівняльний аналіз існуючих технологічних схем окускувания різних видів сировини в т.ч. способом агломерації. Систематизовано й узагальнено результати експериментальних і промислових досліджень технології спікання агломерату із низькосортних окисних і карбонатних марганцевих концентратів з руд Нікопольського басейну на стрічкових агломашинах типу АКМ-3-100. Методом порівняння переваг і недоліків процесу агломерації встановлено найбільш характерні фактори, що роблять визначальний вплив на металургійні властивості агломерату, продуктивність агломашин і показники виплавки марганцевих феросплавів.
У лабораторних умовах досліджено тепловий режим процесу спікання марганцевої сировини зі зміною вмісту карбонатних концентратів у шихті від 0 до 100%. Встановлено, що з підвищенням частки карбонатного концентрату в аглошихті росте витрата тепла на дисоціацію, швидкість охолодження спеку збільшується з 3,63,5до 6,06,5оС/с. Час перебування матеріалів у зоні температур початку розм'якшення і вище скорочується в 2,5...3 рази, що погіршує умови формування спеку і якість агломерату.

Визначено, що максимальний вміст карбонатних концентратів в аглошихті, що забезпечує задовільні умови процесу агломерації, складає не більш 40%.

Досліджено вплив фракційного складу марганцевих карбонатних концентратів і температури їхнього відпалу на степінь розкладу карбонатів. Встановлено взаємозв'язок степені розкладу карбонатних концентратів від їх крупності в температурних умовах процесу агломерації, що виражається степеневою функцією a = 119,7 d-0,2985.

4. Досліджено склад газової фази спікаючогося шару аглошихти по зонах спікання. Встановлено, що при спіканні карбонатвмісних шихт крупністю більш як 3 мм процес дисоціації карбонатів продовжується в зоні охолодження спеку. Це приводить до руйнування агломерату, виникнення різного роду термічних напруг понижуючих його міцність. Показано, що в процесі агломерації цілком дисоціюють тільки частки крупністю до 3 мм. Кількість непродисоційованих карбонатів складає 4045% від їхньої загальної маси.
5. Визначено основні фазові складові агломерату і їх кількісний склад. Мікроструктура представлена в основному гаусманітом (Mn3O4), тефроїтом (Mn2SiО4), у меншій мірі глаукохроїтом (CaMnSiО4), родонітом (MnSiО3), твердими розчинами типу СаО-MnOxі склом. Показано, що з ростом вмісту марганцю в агломераті кількість склоподібних фаз знижується і при 47-48% Mn не перевищує 10-15%, а кількість вільних оксидів марганцю збільшується. В агломератах, що містять менш 43% Mn, кількість скла збільшується до 30-40%, а частка вільних оксидів марганцю не перевищує 65%.
З підвищенням частки карбонатних концентратів у шихті в структурі агломерату збільшується вміст твердих розчинів оксидів кальцію і марганцю.
6. Досліджено металургійні властивості (степінь відновлення, питомий електроопір, міцність на стиск) агломерату. Встановлено, що відновність марганцю з агломерату зростає прямо пропорційно збільшенню вмісту вільних оксидів марганцю, зокрема, гаусманіту. Питомий електроопір знижується.
Зі збільшенням кількості кристалічних фаз у структурі агломерату міцність його зростає. Мінімум міцності спостерігається при вмісті марганцю 41...43%.
7. Досліджено вплив технологічних параметрів процесу спікання і кількості карбонатного концентрату в аглошихті на показники виробництва і металургійні властивості агломерату. Встановлено, що з введенням в аглошихту карбонатних концентратів, вихід придатного агломерату з аглоспеку, питома продуктивність аглоустановки і міцностні характеристики агломерату знижуються. Найбільш відчутне зниження цих характеристик спостерігається при збільшенні частки карбонатних концентратів вище 40%. Відзначено, що з ростом частки карбонатів, степінь відновлення марганцю з агломерату підвищується, що істотно підвищує придатність останнього для подальшого переділу в електропечах.
На основі експериментальних даних лабораторних і промислових досліджень отримані рівняння регресії, що описують вплив речовинного складу шихти і технологічних параметрів процесу спікання на показники виробництва і якість агломерату. Визначено і рекомендовано до використання в промислових умовах оптимальні межі основних технологічних параметрів агломераційного процесу.
8. В лабораторних і промислових умовах виконано дослідження впливу теплової обробки аглоспеку на показники процесу спікання і якість агломерату. Показано, що термообробка поверхні аглоспеку протягом 34 хв. після закінчення 60% загального часу спікання в дві послідовні стадії при температурах 10001050оС на першій і 800900оС на другій дозволяє провести відпал агломерату практично по всьому об’єму. Вміст склоподібних фаз у структурі агломерату знижується з 30...35% до 11...13% об'ємних, а міцність збільшується на 2,5...3%.
9. Розроблено, досліджено в лабораторних умовах і впроваджено на аглофабриці ВАТ НЗФ” технологію рекристалізаційного відпалу аглоспеку. Термообробка аглоспеку здійснювалася за допомогою установки на агломашині в районі 1415-й вакуумкамер додаткового 4-х метрового горну. Найбільший ефект досягнуто при температурі в горні 1020900оС і витраті природного газу 390400нм3/г. Відпал аглоспеку забезпечив зниження об'ємної частки скла з 2935 до 8...15% і підвищення міцності агломерату на 1,6-2,5%. Крім того, використання додаткового джерела тепла забезпечило економію твердого палива 6...7 кг/т агломерату при збереженні продуктивності агломашин. Степінь розкладання карбонатів зросла до 88...92%.
10. Розроблена і впроваджена в умовах ВАТ НЗФ” технологія зміцнення агломерату за допомогою ущільнення аглоспеку. Показано, що застосування примусового ущільнення аглоспеку, що знаходиться в пластичному стані, після закінчення 50-60% загального часу спікання дозволяє знизити на 10...12% макропористість його верхньої частини, збільшуючи при цьому міцність агломерату і вихід придатного.
В промислових умовах ущільнення аглоспеку здійснене за допомогою обертового барабану діаметром 0,8 м і довжиною 2,4 м, установленого над агломашиною в зоні 10-ї вакуумкамери. Ущільнення аглоспеку на глибину 50...60 мм забезпечило ріст продуктивності агломашины на 3...5,5% і міцності агломерату на 0,8...1,3% у залежності від складу аглошихти.
11. Проведено промислові іспити агломерату марки АМНВ-2, зміцненого відпалом і ущільненням спеку, на печі РПЗ-48 при виплавці феросилікомарганцю. Продуктивність електропечі зросла на 1,2 і 1,8% при одночасному зниженні питомої витрати електроенергії на 48 і 58 кВт.г/б.т сплаву відповідно, як при використанні агломерату зміцненого ущільненням, так і відпалом аглоспеку. Реальний сумарний економічний ефект при виробництві агломерату і виплавці товарного феросилікомарганцю склав 3275,3 тис.гривень, що еквівалентно 712,03 тис. дол. США.