Повышение энергоэффективности производства чугуна и ферросплавов при использовании карельского шунгита

При существующей структуре экономики России металлургическая отрасль является крупнейшим потребителем топлива и энергии. В структуре отраслевого баланса потребления энергоносителей кокс составляет 37 % от общего потребления топливно-энергетических ресурсов. В современных условиях высокая энергоемкость металлургической продукции, по многим причинам, автоматически трансформируется в недопустимо высокую долю энергозатрат в структуре себестоимости продукции. Так, например, в доменном производстве доля кокса в себестоимости чугуна составляет около 30 %, в производстве ферросплавов доля кокса — до 15 %, электроэнергии — до 40 %.

С позиции экономии кокса, электроэнергии и расширения сырьевой базы углеродистых восстановителей для доменного и электротермических производств большой практический интерес представляет изучение возможности применения природных углеродсодержащих материалов. К таким материалам можно отнести шунгиты, значительные месторождения которых имеются в Карелии.

Шунгиты — это древние докембрийские осадочные образования, содержащие в своем составе шунгитовое вещество — специфическую форму аморфного углерода. Сам минерал больших скоплений не образует. Наибольшее распространение имеют минерализованные шунгиты — шунгитовые породы (ШП). Наиболее перспективными по запасам и добычи является ШП с высоко-ремнистой основой II и III разновидностей, содержащие 20-70 % углерода. Мощность пластов таких пород составляет от 3 до 42 м. Около 70 % общих запасов ссотавляют породы с содержанием углерода 20-35 %.

Шунгиты благодаря своему уникальному вещественному составу и разнообразию физико- химических свойств стали объектом широких технологических испытаний в доменном и ферросплавном производствах.

В доменном производстве разрабатывалась технология плавок с использованием ШП при выплавке передельного, литейного чугунов и ферромарганца на доменных печах небольшого объема (Косогорского метзавода, Липецкого метзавода «Свободный сокол»), среднего («Тулачермет» и «ММК») и большого (Новолипецкого меткомбината и «ЗСМК»). На основании результатов десятилетнего использования ШП в доменном производстве сделаны следующие выводы:

• экономия кокса тем значительнее, чем выше содержание кремния в чугуне — 8-12 % для литейного и 2,3-6,0 % для передельного
• средневзвешенный коэффициент замены кокса на ШП прямо пропорционально зависит от содержания кремния в чугуне
• при длительном применении ШП обеспечивается защита футеровки горна печи за счет образования гарнисажа
• расчетами установлено, что при соотношении цен кокса и ШП 3,25 и расходе ШП до 25-50 кг/т чугуна применение ШП экономически целесообразно при коэффициенте за­мены кокса более 0,3 кг/кг (оптимально — 0,5-0,9 кг/кг).

Проведены исследования ШП как углеродкремнеземистого сырья для выплавки ферросплавов. Породы были испытаны при выплавке ферросилиция марок ФС25, ФС45, ФС65, товарного силикомарганца и ферросиликоалюминия.

Основные выводы по ферросплавному производствую. ШП Карелии по химико- минералогическому составу и физико-химическим свойствам удовлетворяют требованиям фер­росплавной промышленности.

Наилучшие показатели получены:

• при выплавке ферросилиция марок ФС25 и ФС45 на печах 18-21 МВА при доле породы 2051 кг в шихте сократился расход кокса на 10, 6 — 14,8 %, кварцита на 3,5-6,9 %, электроэнергии — на 0,5-2,7 % при практически одинаковом извлечении кремния
• при выплавке силикомарганца СМн17Б на печи РПЗ-48/63 и количестве породы 100-210 кг достигнуто снижение расхода кокса на 13-17 %, кварцита — на 32-39 %, электроэнергии — 1,2 % при повышении степени извлечения марганца из сырья на 1-3 %.

Исследованиями показано, что ШП могут быть использованы в электротермическом производстве ферросиликоалюминия, нитрида кремния, желтого фосфора.

В целом проведенными работами показано, что шунгитовые породы с высококремнистой основой являются перспективным углеродсодержащим сырьем для выплавки чугуна и ферросплавов, позволяющим повысить энергоэффективность производства.

Дата публикации: 25.03.2012

Похожие записи:

• Повышение безопасности конструктивных элементов энергетических установок при циклических нагрузках
• Повышение энергоэффективности металлургического оборудования за счет применения многофазных асинхронных электромеханических систем
• Плазменная электротехнология и оборудование для переработки углеродсодержащих техногенных отходов
• Локализация дефектов по интегральным сигналам акустической эмиссии
• Разработка автоматизированной системы неразрушающего контроля и диагностики металла с функцией определения остаточного ресурса
• Эксплуатационные повреждения и разрушение металла деталей горячего тракта газотурбинных установок