1.6.2. Дальнейшее развитие существующих способов подготовки шихтовых материалов

В предыдущем разделе показано, что за последнюю четверть двадцатого века в доменном производстве сделано многое для снижения расхода кокса. Однако его дефицитность и дорогостоимость стимулируют дальнейшие поиски эффективных способов экономии кокса. Следует отметить важность научных исследований и разработок, направленных на интенсификацию выплавки чугуна с меньшими энергетическими затратами. Не менее важно также определить конкретную последовательность вложения капитальных затрат с целью более быстрого снижения себестоимости выплавки чугуна. Например, в бывшем СССР были разработаны основные научные, технологические и конструктивные решения подготовки железорудных материалов. Наиболее важные из них: производство офлюсованного агломерата, стабилизация его гранулометрического состава и механической прочности, применение шихты из низко- и высокоосновных агломератов, резкое снижение в них гематита и др. Но в СССР не уделяли должного внимания широкому промышленному использованию указанных научных разработок и основные капитальные вложения шли на строительство кислородных станций для комбинированного дутья, обогащенного кислородом совместно с природным газом.

В Японии наоборот, первоочередное значение придавалось подготовке железорудного сырья. Причем агломерат и окатыши производятся в основном в местах их добычи (Австралия, Африка) и доставка их сухогрузами в Японию предопределила более глубокое обогащение руд, большую прочность агломерата в холодном состоянии и отсев мелочи. Такой путь развития способствовал более высоким показателям работы доменных печей. Так в 70-х годах основные технико-экономические показатели работы доменных печей в бывшем СССР были несколько лучше чем в Японии, а в 1986-90 г.г. КПД в СССР был 1,78 т/м^3.сут. против 2,02 в Японии, общий расход топлива в Японии был на 70-100 кг/т. чуг. ниже, по сравнению с Россией и Украиной (табл. 1.16).

Конечно, на показатели работы доменных печей Украины, России, Японии, США, ФРГ и др. промышленно развитых стран влияли и другие факторы (табл. 1.16), но приоритетным все же оставалось качество подготовки сырья. Это фундамент, на котором должна строиться новейшая технология доменного производства.

Ранее уже отмечалось влияние на технико-экономические показатели увеличения железа в шихте, снижения доли гематита в агломерате и окатышах, прочности железорудных материалов и отсева мелочи. В связи с этим указанные факторы в данном разделе не затрагиваются, следует только несколько расширить сведения об отсеве мелочи из шихтовых материалов. Затраты на оборудование для отсева мелочи невелики, а результаты весьма эффективны (табл. 1.14). Кроме того практика отсева мелочи из шихты показала 1) отсев нужно производить фракции 0-3 мм, поскольку частички 3-5 мм незначительно снижают газопроницаемость слоя; 2) для отсева следует применять листовые щелевые решетки с елочным расположением щелей, вместо решеток с круглыми отверстиями; 3) щели на решетках должны расширяться книзу, что исключает кострение в них кусков кокса и частичек агломерата; 4) при отсеве мелочи из кокса следует снизить ее предел с 25 до 15 мм [73,74].

Применение указанных выше условий для отсева мелочи из шихты на металлургических комбинатах Украины позволило увеличить количество скипового кокса в среднем на 160 тыс. т и скипового агломерата на 440 тыс. т в год без увеличения их товарного производства.

Из табл. 1.16 видно, что значительным отставанием Украины и России в результатах работы доменных печей является более низкое содержание железа в шихте (54,8-56,3% против 59,4-61,2% в Японии и США). Если привести к равным условиям плавки только по этому показателю, то удельный расход кокса на доменных печах России составит: 537,4-(59,4-56,3)*2,0*(537,4/100)= =504 кг/т. чуг., а на доменных печах Украины: 603,9-(59,4-54,8)*2,0*(603,9/100) =548,3 кг/т. чуг. Следовательно, при обогащении железных руд в России до уровня обогащения их в Японии, удельный расход кокса в этих странах будет примерно равным и самым низким в мире. Удельный расход кокса в Украине при том же условии будет таким же, как в США и ФРГ.

Для достижения указанной степени обогащения железных руд в Украине и России не требуется строительства новых обогатительных фабрик, достаточно увеличить мощность магнитных сепараторов на чистовой стадии сепарации. Кроме того, необходимо проводить магнетизирующий обжиг железных руд в более жестких и оптимальных температурных условиях.

Таблица 1.16 – Основные показатели работы доменных печей разных стран в 1988-1990 гг.

Показатели	Бывший СССР*	Россия*	Украина*	Япония	США	ФРГ
Выплавка чугуна в пересчете на передельний, млн.т	112,6	66,6	46,0	80,2	49,8	30,1
Удельная производительность (КПД), т/м3 сутки	1,77	1,89	1,61	2,02	-	-
Содержание железа в шихте, %	55,6	56,3	54,8	59,4	61,2	57,5
Расход кокса, кг(м3)/т чугуна	480	457	510	482	539	525
Агломерату	1238	1179	1310	11971	373	1007
Окатышей	475	491	455	157	1106	274
Природного газу	101	93	112	0	12	-
Кислорода	109	103	120	-	-	-
Мазута	4,0	7,0	0	-	9,0	12,0
Угольной пыли	0,53	0	1,24	19,6	1,0	-
Коксового газа	2,4	0	6,0	0	-	-
Сырого известняка	26	9	51	-	-	-
Всего топлива в пересчет на кокс	569,9	537,4	603,9	501,8	563,2	544,4

В некоторых случаях возникает необходимость в более тонком дроблении исходных руд, а значит, увеличится и доля окатышей в шихте. Необходимо решить проблему получения основных окатышей с достаточной их прочностью. Без этого увеличение доли окатышей в шихте вызовет дополнительные трудности. Например, в США на тонну чугуна расходуют вдвое больше окатышей, по сравнению с Россией и Украиной и в 5-7 раз больше, чем в Японии и ФРГ (табл. 1.16) и содержание железа в шихте здесь 61,2%. Несмотря на это, перерасчетный расход кокса 563,2 кг/т. чуг., т.е. больше, по сравнению с Японией, Россией и ФРГ. Известно также, что на ММК работа печей на шихте из 60-80% окатышей в шихте в значительной мере усложняли условия плавки (периферийный ход газов) и ухудшили показатели их работы. Указанная практика показала, что использование в шихте более 40% окатышей нежелательно. Это связано не только с низкой основностью окатышей, но и с радикальным изменением хода газов. Окатыши весьма текучи и это не всегда учитывается при их загрузке.

Таким образом, необходимо увеличить основность окатышей и загружать их следует в промежуточную зону. Кроме того, окатыши должны содержать еще меньше гематита, чем агломерат. Большую роль здесь выполняют условия охлаждения окатышей, т.е. скорость охлаждения и восстановительная (до Fe₃O₄) или окислительная (до γ-Fe₂О₃) атмосфера. Решение указанных задач позволит значительно снизить расход кокса, а также улучшить КПД доменной плавки.