Разработка процесса бескоксового получения чугуна с использованием парокислородного дутья

• Автор: Харченко, Олег Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 130 с. : ил.

1. Состояние вопроса

1.1. Внедоменные способы восстановления, переработки железорудного сырья и агрегаты для их реализации

1.2. Приоритетные пути интенсификации процессов восстановления железорудного сырья

1.3. Технологические особенности применения парокислородного дутья

1.4. Постановка задачи исследования и цель работы

2. Обоснование способа восстановления железорудного сырья и принципиальных основ конструкции агрегата

2.1. Теоретические основы реализуемого процесса восстановления железорудного сырья

2.2. Технологическая схема предлагаемого способа восстановления железорудного сырья

2.3. Термодинамическое моделирование и анализ предлагаемого металлургического процесса.

2.4. Принципиальные основы конструкции предлагаемого агрегата

Выводы.
3. Анализ основных параметров по зонам агрегата
3.1. Расчет теплофизических процессов в струйном реакторе
3.1.1. Математическое описание горения угольных частиц в струйном реакторе.
3.1.2. Математическое описание теплофизических процессов взаимодействия железорудного материала с газовым потоком в струйном
реакторе.
3.2 Расчет процессов плавления и восстановления в циклонном реакторе.
3.2.1. Описание процессов в циклонном реакторе.
3.2.2. Рассмотрение взаимосвязи конструктивных размеров циклона с пылеосаждением.
3.3. Расчет седиментации шлакометаллического расплава
в миксерной зоне реактора
Выводы.
4. Экспериментальное определение некоторых параметров предлагаемого процесса восстановления железорудного сырья
4.1. Объекты исследования и определение параметров подобия моделируемых процессов.
4.2. Экспериментальный стенд для исследования металлургических процессов
4.3. Методы проведения экспериментов.
4.4. Исследования теплофизических процессов на реакторе восстановления оксидов в потоке газа
4.5. Исследования теплофизических процессов восстановления с
применением пароплазменного нагрева
Выводы.
5. Расчет показателей процесса восстановления железа в предлагаемой технологии.
5.1. Математическая модель реализуемых процессов.
5.1.1. Предварительное определение выхода восстановленного железа
5.1.2. Определение расхода восстановителя
5.1.3. Уточненное определение количества металла.
5.1.4. Определение расхода парокислородного дутья и состава образующегося газа.
5.1.5. Расчет теплового баланса.
6. Разработка технического задания на проектирование металлургического агрегата с парокислородным дутьем ПКМА
6.1. Общие положения
6.2. Структура ПКМА.
6.3. Рабочее пространство миксер отстойник
6.4. Газификатор
6.5. Струйный реактор.
6.6. Циклонный ректор.
Общие выводы
Библиографический список
ВВЕДЕНИЕ


Вместе с тем, к содержанию ряда элементов Р, Си, Бп, Аэ и др. В условиях России, также как и за рубежом, истощение запасов магнетитового сырья вынуждает пересматривать отношение к имеющимся способам производства металла и схемам переработки руд. Известно , И, что основную сырьевую базу Урала и Сибири составляют титаномагнетитовые руды и запасы их практически неограниченны, однако применение их в настоящее время невелико. Это связано с присутствием в них оксидов титана. В условиях доменной печи они восстанавливаются до тугоплавких карбидов и карбонигридов, повышающих вязкость шлака и образуют в горне печи неплавкие массы, что существенно осложняют ход доменной плавки. ТЮ2 2,,0. Однако этих приемов недостаточно при плавке высокотитановых концентратов из руд Медведевского и Копанского месторождений с содержанием ТЮ2 . Между тем вовлечение в эксплуатацию этих месторождений сняло бы вопрос о дефиците железорудного сырья на Урале. Отсутствие полноценной технологии переработки титаномагнетитовых руд с использованием некоксующихся углей определило цели и задачи научного поиска, при этом предпочтение было отдано процессам жидкофазного восстановления, учитывая рассмотренные их положительные моменты. Первые работы по прямому получению железа из местных руд начались под руководством профессора В. М. Зудина с года на ОАО Магнитогорский металлургический комбинат ОАО ММК. В основу процесса была заложена идея прямоточного двухкамерного агрегата, включающего вертикальную и горизонтальную камеры с организацией факела сверху вниз в вертикальной камере. В факел подавался тонкоизмельченный железорудный концентрат. По мнению авторов данного проекта, принцип прямоточности хотя и уступает противоточному способу обработки кусковых материалов шихты восстановительными газами, однако допускает большие возможности интенсификации производства и исключает стадии агломерации или окомкования шихты для производства окатышей. В качестве основного технологического топлива использовали природный газ, сжигая его с коэффициентом расхода кислорода сИ,,9, что приводило к образованию газа содержащего Н2, СО и восстановлению Ре3 и Ре4 до РеО. Для окончательного восстановления РеО из расплава применяли энергетические угли. Перед плавкой уголь предварительно нагревали на вращающемся футерованном тарельчатом столе до С с помощью дополнительных газовых горелок. Опыт эксплуатации огневого стенда показал низкую стойкость футеровки при изготовлении ее из шамотных, углеродистых, циркониевых блоков и магнезиального кирпича. При переходе на интенсивное охлаждение рабочих зон змеевиками, холодильниками они покрывались слоем гарнисажа, шлак соответствовал расчетному, но возрастали потери тепла с водой. Естественно, что в агрегатах большого объема этот дополнительный расход тепла мог быть на порядок снижен. На опытном агрегате отсутствовала возможность организовать непрерывный процесс. Для каждой плавки железную руду в количестве кг дробили в шаровой мельнице до фракции ,5 мм. Кокс и уголь фракции 5 мм смешивали в соотношении . Отмечено, что применение более крупных фракций угля кокса замедляет процесс восстановления БеО в расплаве, а более мелкие фракции выносятся из печи газовым потоком. Поэтому для восстановителей была определена оптимальная фракция 5 мм. В составе газов наблюдался большой диапазон изменения составляющих по плавкам, в С 7,6,7 СО ,6,5 и Н2 7,2,2, что объясняется несовершенством подачи шихты и угля кокса. Тем не менее, эксперименты подтвердили, что в вертикальной камере на футеровке с интенсивным охлаждением и при сжигании природного газа температура была достаточна для расплавления железорудной части шихты, нагрева углерода угля кокса до 0 С и восстановления оксидов железа на до РеО. Однако в горизонтальной камере на гарнисажной футеровке для завершения процессов восстановления проявлялся дефицит тепла. При увеличении а до 0,,9 в плавках, когда создавался устойчивый гарнисаж, удавалось снизить содержание РеО в шлаке до , но в некоторых плавках изза больших теплопотерь степень восстановления РеО не превышала .