Применение буроугольного полукокса из углей канско-ачинского бассейна для получения частично или полностью металлизованных продуктов

Одним из перспективных и приоритетных направлений в современной черной металлургии является получение металлизованных продуктов непосредственно из исходного железорудного сырья или железосодержащих отходов, минуя агломерационный и доменный переделы. Эта задача решается посредством газофазного или твердофазного восстановления железосодержащего сырья. Нам представляется, что при определенных условиях (относительная дешевизна сырья, упрощение технологии процесса и т.д.) предпочтение может быть отдано твердофазным процессам восстановления. Благоприятные возможности в этом плане открываются при использовании в качестве углеродистого восстановителя мелкодисперсного буроугольного полукокса (БПК), который может быть получен с применением различных способов из углей Канско-Ачинского бассейна. БПК при невысокой стоимости имеет достаточно высокое (82-85 %) содержание нелетучего углерода, высокую реакционную способность, благоприятный химический состав золы и т.д.

В наших опытах использовался БПК, полученный на опытно-промышленной установке с «кипящим» слоем на котельной разреза Березовский по технологии ЭТК «Сибтермо» (г. Красноярск). Особенности твердофазного восстановления железоуглеродистых композиций с участием БПК изучались нами с использованием полученных на их основе брикетов. Получение брикетов осуществлялось по разработанной нами малооперационной технологии брикетирования. Количественное соотношение между Fe2O3 и С в брикетах отвечало стехиометрии реакции Fe2O3 + 3С2Fe + 3СО и составляло 4,44:1,0 (т.е. 81,6 % Fe2O3 и 18,4 % С). Расход связующего (мелассы или концентрата лигносульфонатов) во всех случаях составлял 10 % от массы железоу- глеродной смеси, а давление прессования — 10-40 МПа.

Опытные брикеты малого (масса 10 г, диаметр 20 мм) и большого (масса 60 г, диаметр 54 мм) размеров отличались высокой ударной прочностью (85-99 %) и прочностью на сжатие (12-17 МПа), а также термостойкостью при 900 0С.

Изучение кинетики твердофазного восстановления оксидного железа твердым углеродом осуществлялось нами в специальной лабораторной трубчатой печи без доступа кислорода. Было выполнено две серии опытов с использованием метода математического планирования эксперимента. Основной целью первой серии было выявление влияния различных факторов на степень восстановления Fe2O3 [1] буроугольным полукоксом.

При анализе уравнения регрессии обращает на себя внимание тот факт, что наиболее сильное воздействие на степень металлизации железа оказывает температура опыта. Так, при одинаковом времени реагирования увеличение температуры с 600 до 900 0С приводит к увеличению п с 5,6 до 98,1 %. Вторым по значению фактором является время реагирования, однако его влияние при выбранном интервале его изменения (от 25 до 50 минут) не оказывает столь существенного влияния на п, как температура.

Несколько неожиданным оказался также тот факт, что влияние выхода летучих веществ из БПК (при его изменении от 0,6 до 9,5 %) на п оказалось весьма незначительным. Возможно, эффект влияния восстановительных газов (летучих веществ БПК), выделяющихся при нагреве, более существенно проявится при несколько иных условиях эксперимента.

Во второй серии опытов, наряду с уже задействованными в первой серии факторами (температура, длительность опыта и давление прессования), изучили также влияние реакционной способности углеродистого восстановителя, при этом в качестве высокореакционного был применен БПК, а низкореакционного — коксовая пыль с установки сухого тушения кокса (УСТК) ЗападноСибирского металлургического комбината.

При анализе этого уравнения регрессии видно, что и здесь наиболее сильное воздействие на степень металлизации железа оказывает температура опыта. Вторым по значению фактором является реакционная способность восстановителя. Например, при восстановлении Fe2O3 c помощью БПК при температуре 900 °С и времени реагирования 40 мин п = 96,9 %, тогда как при использовании пыли УСТК при тех же условиях — 47,8 %. Третьим по значению фактором является время реагирования, однако оно не оказывает столь существенного влияния на п, как рассмотренные выше факторы.

Предварительные расчеты показали, что процесс получения металлизованных продуктов из железоуглеродистых композиций вполне может быть реализован, например, в условиях ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат». Осуществляя нагревание безобжиговых гранул или брикетов на основе железосодержащих отходов и тонкодисперсных углеродистых восстановителей в среде инертных (например, азот) или восстановительных газовых теплоносителей (газы ККЦ, УСТК и др.), можно получить металлизованные продукты (вплоть до губчатого железа), стоимость которых может оказаться меньшей, чем у чугуна и даже металлолома.

Дата публикации: 30.01.2012

Похожие записи:

• Термохимический способ окускования дисперсных материалов
• Технология получения специальных материалов для производства электроугольных изделий и огнеупорных масс
• Проблема целесообразности смещения светового пятна на вечерний максимум электронагрузки в летний период в российской федерации как средства экономии энергоресурсов
• Снижение энергопотребления при транспортировке газа за счет оптимизации газодинамических характеристик центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов
• Отработанные железнодорожные шпалы — экологически безопасный, возобновляемый вид топлива
• Опыт реализации магистерском программы «возобновляемые источники энергии» в национальном исследовательском томском политехническом университете