Возможность улучшения качества кокса вне печной камеры

Инфра-Инженерия
Мосва
2014

Д.А.Мчни,В.И.Бабанин

Возможности
лчшения
ачестваоса
внепечнойамеры

Учебно-пратичесоепособие

Возможностилчшенияачестваосавнепечнойамеры
УДК662.749.2
ББК35.51
М92

МчниД.А.,БабанинВ.И.
М92 Возможностилчшенияачестваосавнепечной
амеры.–М.:Инфра-Инженерия,2014.–368с.

SBN978-5-9729-0071-8

Вниерассмотреныразвитиеиперспетивытехнолоииаждоо
изпроцессов,происходящихнаптиотвыдачиосаизамеросованиядостановлениятоварнымпродтом.Наосновесовременной
теориивлияниятермичесихимеханичесихнарзонапрочность
осаописанывозможныептилчшенияачестваспозицийпотребителя,вплотьдополченияосазаданныхсоставаипрочности,а
тажеповышениястабильностиачества.Описаныразработанные
автораминовыетехничесиерешенияпроцессовтшения,сортировиимеханичесойобработиоса,счетомпроблемэолоии,энеросбереженияиоптимизацииэономии.Даныпримерырешения
неоторыхпроизводственныхзадачсиспользованиемомпьютера.
Книаадресованаработниамосохимичесихиметаллричесихпредприятий,сотрдниамначныхипроетныхоранизаций,связанныхспроизводствомипотреблениемоса,бдетполезнастдентамвзовитехнимовприизчениитехнолоиипроизводстваипереработитвердоотоплива,аврядеслчаевпри
написаниирефератов,рсовыхидипломныхработ.

©МчниД.А.,БабанинВ.И.,авторы,2014
©Издательство«Инфра-Инженерия»,2014

SBN978-5-9729-0071-8

Техничесийредатор
ЗаайновВ.В.

Подписановпечать05.10.2013.Формат84х108/32.Бмаа
офсетная.Гарнитра«Праматиа».
Объем14печ.л.Тираж500эз.Зааз№

Издательство«Инфра-Инженерия»
Тел.:8(911)512-48-48E-mail:Infra-e@yandex.ruwww.Infra-e.ru

Издательство«Инфра-Инженерия»
прилашаетсотрдничествавторов
начно-техничесойлитератры.

Сведенияобавторах

МчниДамирАбрамович,дотор
техничесихна,профессор,стажработынаосохимичесихзаводах.
Алчевс,КривойРо,Днепропетровсболее10лет.Преподавательсаяиначнаядеятельность(доцент,профессор,
зав.афедрой«Химичесаятехнолоия
твердоотоплива»)вДнепродзержинсоминдстриальноминститте(нынеГосдарственныйТехничесийУниверситет(ДГТУ)–35лет.Диреториначный
роводительООО«Технолоиитоплива»(Израиль)–5лет.Самостоятельнои
всоавторствеиздано7нивразных
издательствах.Опблиовано120статейподаннойисопряженнойтематие,восновномвжрнале«Косихимия»,авторсихсвидетельствипатентов–27.

БабанинВладимирИванович,дотортехничесихна,стажработына
осохимичесихзаводахУраины(.
Днепропетровс,КривойРо)отрабочеодоначальниатехничесооотдела–
23ода.Старшийначныйсотрдни,начныйонсльтантВУХИН(нынеФГУП
ВУХИН).СтажработывВУХИНе–26лет.
Самостоятельноивсоавторствеопблиовановразныхпериодичесихизданиях50статейподаннойисопряженной
тематие,авторсихсвидетельств–11,
патентов–5.

Возможностилчшенияачестваосавнепечнойамеры

Предисловие

Вразвитииосохимичесойпромышленностиосновнымизадачамиявляютсяповышениеачестваоса,использемоометаллрией,илчшениетехнио-эономичесихпоазателейеопроизводства.Основнымспособомпроизводствачерноометалланасеодняшнийденьиещедолоевремя
бдетоставатьсядоменноепроизводство.Отсюдазадачисовершенствованияиинтенсифиациисществющеоосовоопроизводстваостаютсяатальными.Особоеместовомплесезадачипроблемосохимичесойпромышленности
занимаетэнеросбережение,использованиевторичныхэнеретичесихресрсовиэолоичностьпроизводства.
Мноолетняяпратианаметилаптиинаправления,обеспечивающиеполчениеосавысоооачестваиинтенсифиацию
отдельныхтехнолоичесихзвеньевипроизводствавцелом.Мноое,чтомолобытьсделанодляэтоовобластисовершенствованиятехнолоииподотовишихтыиосования,жевыполнено.
Разработаныпрорессивныеметодыобоащениялейи
средненияприсладировании,методысоставленияольных
шихтиееподотовисоптимальнымиизбирательнымдроблением,плотнениемитрамбованием,атажетермоподотовойичастичнымбриетированием.Разработаныипродолжаютсовершенствоватьсяонстрцииосовыхпечей,системыобореваитемператрныесловияосования.Намноихосохимичесихпредприятиях(КХП)внедреныстанови
схоотшения,исследованыэлементывлиянияососортировинахаратеристиифизио-механичесихсвойств.
Выполненныеначныеипроетныеразработиновыхтехнолоий,ихвнедрениеиисследованиепозволилинаопить
значительныйопытввопросахзащитыоржающейсредына
различныхэтапахосохимичесоопередела.

Темнеменее,довлетворениеповышенныхтребованийачествосаиобеспечениеэолоичесойбезопасности
осохимичесоопроизводствадонастоящеовремениостаютсяоднойизважнейшихпроблемотрасли.Поэтомвопросылчшениясвойствосаизащитыоржающейсреды
внеамеросования,оранизацияцеленаправленнооформированияихвпроцессеподотовидлятехнолоичесоо
использованиявметаллриинетеряютсвоюатальность.
Косохимичесоепроизводствоосаимеетсвоюспецифи.
Напроизводствоосапостпаютлииольныеонцентраты
обоатительныхфабри,содержащиезначительноеоличество
водынаповерхностиольныхчастиц.Этаводавместеслемпопадаетвамерыосования.Впроцессенареваитермичесойдестрциилявамерахосованиявыделяющиесяизольнойзасыпипарыводы,вместеспироенетичесой
влаойля,смешиваютсяслетчимипродтамиосования
исосовымазом,попадаютвазосборни,адалееналавливаниеипереработхимичесихпродтовосования.В
процессахихпереработиобразютсясточныеводы,содержащиезначительноеоличествохимичесихомпонентов.
Несмотрянаприменяемыеразличныеметодыочисти,поа
недалосьдостичьровнячистоты,позволяющеосбрасывать
этводвводоемы.Количествоизбыточнойводысоставляет0,30,4м3нааждютоннпроизводимоооса.Этводиспользютвовнтреннемцилеоборотнооводоснабжения,извлеают
изнеерастворимыехимичесиеэлементы,использютнарадирняхвачествеохлаждающеоаентаипр.Напоследнейстадиипроизводятееочистативнымиломнабиохимичесой
станове(БХУ).Однаодажепослебиохимичесойочистиэта
водаможетпривестизарязнениюоржающейсреды.
Проблемаизбыточнойводывомноомрешается,если
очищенныестоинаправлятьнаохлаждениеосапослевыдачиеоизосовыхамер,ноприэтомватмосферпопадаетнемалоеоличествовредныхвеществисоздаетсяпроблемаапельнойжидости,выпадающейизпаровоошлейфатшильныхбашен.Приэтомбезвозвратнотеряетсябольшоеоличествотепловойэнерии.
Однойизспецифиоса,атоварноопродта,является
сщественноеизменениенеоторых,важныхдляметаллров,
свойствжепослеотправипотребителю.Этоасаетсявпервю
очередьпрочностныххаратеристиисвойствнасыпноймассы.

Предисловие

Возможностилчшенияачестваосавнепечнойамеры

Казалосьбы,этожепроблемаметаллров,нопонепонятной
странности,онидовлетворяютсяпоазателями,полчаемымиадляобычноотовара,вместеотправипотребителю.Неменьшейспецифиойможноназватьитотфат,чтопоазательтаназываемойзамсоренности(содержаниевтоварномосемелочименее25мм)являетсядляосабраовочным,тодаапратичесивсепотребителирпнооосаэтмелочьотсеваютнепосредственнопередеоиспользованием.
Внастоящеевремяразработанаметодиавычислениязначенийпоазателейачестванасыпноймассыоса,оторыйподают
непосредственнодляиспользованиявметаллричесомпроцессе
поданным,полченнымпоставщиомвместеотрзи.Однао
информациюпоэтомвопроспблиетосохимичесийжрнал,адляметаллровонаможетнедоходить.
Основнымнаправлениемразвитиядоменноопроизводстваво
всеммиреявляетсявеличениеобъемадоменныхпечейисовершенствованиетехнолоиипроцесса.Косовоепроизводствоидет
вильватереэтооженаправления.Ноеслипообъемпечей,
технолоииоборева,способамподотовиольнойшихтыидримэлементамтехнолоиислоевоопроцессаосованияразработаныиреализованысщественныеновшества,торезервам,
находящимсявовнеамерныхтехнолоичесихпроцессах,понашеммнению,жемноолетнеделяетсядолжноовнимания.
Та,Гипроос(СССР),занимавшийпратичесипервенствовмире
поразработестановосхоотшенияоса(УСТК),ещев1965.
внедрявшихсявомноихстранах[1],стпилэтопервенство.
Явноощтиминедостатоинформациипосовершенствованиювнеамерныхпроцессовформированиясвойствоса.
Специальнойлитератрыпоэтимвопросам(ромеотдельных
статей)неиздавалосьже30-40лет,поэтомавторысочли
атальнымнаписаниеданнойнии.
Вниеосвещаютсявозможностивнеамерныхпроцессов
производстваосапоправлениювлажностьюифизио-механичесимихаратеристиами,атаже,напримеререшения
задачипоэономичесомвлияниюпоазателейачестваоса
наработдоменныхпечей,поазанптьоптимизацииосодоменнооомплеса.
Авторывыражаютблаодарностьсотрдниамредации
жрнала«Косихимия»,ивчастностиИринеАндреевнеОсиповой,доторфилософии,член-орреспондентПетровсойАадемиинаВиталиюМихайловичГляев,Генераль

номдиреторУНПА«Урос»,дотортехничесихна,
профессорАнатолиюГриорьевичСтаровойт,заведющемафедройУПИ,андидаттехничесихнаСереюГеориевичСтахеевизаведющемлабораториейобезвреживаниявыбросовФГУПВУХИН,андидаттехничесихнаВалериюТимофеевичСтефаненозапомощьвполчениинжныхматериаловпринаписаниинии.
Мыбдемблаодарнывсем,товысажетсвоизамечания
ипожеланиявсвязисизданиемнии.

Предисловие

Возможностилчшенияачестваосавнепечнойамеры

Введение

Качествопродции–совопностьсвойствимераееполезности,обсловливающиеспособностьвсеболееполнодовлетворятьпотребностивсоответствиисназначением[1].Ввопросе
оцениачестваосаирациональнойподотовиеодлядоменныхпечейопределяющимиявляютсятримомента:1.Каими
поазателямихаратеризоватьачествооса;2.Целесообразныйровеньэтихпоазателей;3.Карелироватьихвеличин.
Издавнапрочностьосавовсеммиреоценивалииспытаниемпробынасопротивлениеразршающимвоздействиям
притемператреоржающейсреды.Варьировалисьлбина
иметодыразршения,атажеоценарезльтатовиспытания,
нопринципиальноподходбылодинаов.Мноочисленныеисследованияипредлаавшиесяметодыоцениачествавсловиях,приближенныхсловиямиспользованиявметаллрии,неполчилираспространениявпромышленности.
Поряда20леттомназадначалазаметнораспространяться
оценаосапометодяпонсойфирмы«НиппонСтилКорпорейшн»(NSCилиНСК)–определениетаназываемой«орячей
прочности»поазателемCSRиреационнойспособностипоазателемCRI.Заповсеместнымажиотажемворвознишихтребованийопределенияэтихпоазателей,вРоссии,Ураинеидрихосдарствахначалисьисследованияихсщности,методичесойобоснованностиивзаимосвязисработойдоменныхпечей.
Былоотмечено[2идр.],чтотермины«орячаяпрочность»,
атемболее«доменнаяпрочность»являютсяошибочнымии
амбициозными,посольхаратеристииопределяютсявхолодномсостоянии.Предварительнаяобработалеислым
азомпривысоойтемператренедаетоснованиядляреволюционноопересмотраотношенияоценеачестваосаи
неявляетсяабсолютноновымподходом.

Ещев60-еодыпрошлоостолетиявИнститтеГорючих
Исопаемых(ИГИ),.Мосва,становленаотчетливаясвязьмеждпоазателями«холодной»прочностиипрочностиохлажденноо
осапослеповторноонареваеодоразныхтемператр,вплоть
до1200оС[3].ПримерновтотжепериодвВосточномУлехимичесоминститте(ВУХИН),.Свердловс,былостановлено,
чтонаревдо1100оСимеханичесиевоздействиявсловиях
различныхазовыхсреднедаютпринципиальноинойхаратеристиипосравнениюсиспытаниемхолодноооса[3],хотя
ровеньпрочностиснижаетсяпринаревевоислительнойсреде.Аналоичныерезльтатыполченыивработе[4].
ИГИсовместносОАО«Северсталь»становили[5],чтопоазательCRIсвысоойстепеньюдостоверностиоррелиретс
давноизвестнымпоазателемоцениреационнойспособностиКm(ГОСТ10089-62,нынеГОСТ10089-89).ПриэтомнаопределениеCRIнадотратить2часа.Аппаратрноеобеспечение
методавесьмаивесьмадороостоящее.АпоазательКmопределяетсяза15минтиобордованиенедороое.
МноочисленныеисследованиястипоазателейCRIиCSR,
выполненныевразныхстранах,поазали,чтоихзначениямеждсобойтесносвязаны[1,5-12идр.].Ужеэтосамопосебеснижаетинформативностьровновдвое,аотсюдаиценностьметода.В
разныхвариантахстанавливаласьсвязьмеждCRIиCSR,соднойстороны,иприменяемымипоазателямииспытаниявхолодномсостоянии.Та,вИспаниистановилисвязьмежддробимостьюосаиCSR[13].АналоичныерезльтатыполченывГерманииназаводеКайзерштльдляосаслоевоопроцессаосованияшихтразличноосостава[14].ВзаимосвязьмеждпоазателемМ40иCSRнайденаподаннымиспытанияосавКитае
[7].Вработе[16]становленафнциональнаязависимостьмеждпоазателямиМ10иCSR,авработе[17]этазависимостьонстатиретсяввидесинхроннооизмененияпоазателей.ОтмеченосоответствиеCSRиCRIпоазателямхолоднооиспытанияоса
вработе[18]имноихдрихработах.
Интересныеданныеполченыприисследованииоса
ОАО«Тлачермет»иосаКемеровсооосохимичесоо
завода(ОАО«Кос»)[10].Пробыоса,подотовленныедля
испытанияпометодNSCииспытанныетаже,аопределяютпоазательCSR,нопредварительнонеподверавшиесянаревиазифиации,даютрезльтаты,оррелирющиеспоазателемCSRсвысоойстепеньюнадежности.Наосновании

Введение

Возможностилчшенияачестваосавнепечнойамеры

предложенноопоазателяCВSможнонайтиCSR=(CВS-70,9)/
0,219иCRI=159,89-1,53CВS[10].Вероятно,чтосоответствие
становленнымзависимостямсправедливодляонретной
сырьевойбазыисловийосования,но,понашеммнению,
принципиальноэтазависимость,безсловно,должнабыть.В
рядеработ[1,10,19,32идр.]тверждается,чтодоазательнойбазыпреимществпоазателейCSRиCRIпередстандартнымипоазателямифизио-механичесихсвойствосанет.
Нампредставляется,чтопоиспреимществCSRиCRIперед
поазателямипрочностивхолодномсостояниинеимеетподсобойлоичесоообоснования,посольоцениваетсяоспо
разнымсвойствам,имеющимзначениевразныхзонахдоменнойпечи.Прошлитевремена,одаос,полчаемыйнавсей
территорииСССР,пыталисьоценитьединоймеройиаттестовать
еоасырьедлядоменныхпечей[20].Ужедостаточнодавно
общепризнано,чтомасимальнополезныесвойстваосадля
доменнойпечимотбытьстановленысчетомееобъема,харатеристиижелезосодержащеосырья,атажедтьяидрих
мноообразныхсловийдоменнойплави.Отысаниеединоо
поазателяценностиачестваосадлявсехдоменныхпечейи
технолоичесихсловийпроцессапроизводствалюбыхвидов
чнанереальноипоисиеоаприориобреченынанедач.
Именнопоэтойпричиневовсеммиревнастоящеевремя
осоцениваютнесольимипоазателями,харатеризющимиразныееосвойствавсоответствиисфнциями,оторые
онираетвонретныхсловияхдоменнойпечи.
Та,например,на4-мЕвропейсомонрессепоосохимичесомидоменномпроизводствам(Париж,2000.)звчали
следющиетребованияачествдоменноооса:1.Механичесаяпрочность,%;2.Средняярпность,мм,присодержании
фрацииболее50мм46%(авперспетивеболее50%);3.Содержаниемелочименее12,5мм;4.ПоазателиCSR,CRIихимичесийсостав.ЭтитребованиябылиозвченыАмериансиминститтомчернойметаллрииСШАисформлированына
основанииданныхисследований,выполненныхв1995.Механичесаяпрочностьдолжнаоцениватьсяиндесомстабильности(более25мм)ииндесомтвердости(более6,4мм).
Установленадлясловийтрехзаводовзависимостьмеждизменениемназванныхпоазателейирасходомосанатоннпроизводимоочна,счетомровнявеличиныпоазателейачества.Та,например,прировнестабильностио11

саменее55;55-62иболее62%наодинпроцентизменения
этоопоазателярасходосаизменяется,соответственно,на
8,0;4,0и2,0/тчна[15].
Напомним,чтоДонецийНачноисследовательсийИнститтчернойметаллрии,.Донец,Ураина(ДОННИИЧермет)
более40леттомназадвыполниланалоичню,пости,работ.Наоснованииполченныхданныховлияниипрочности
(оцениваемойпоазателемМ25иМ10поГОСТ5953-72),рпности(оличествофрации+80мм),мелочименее25мми
неоторыхдрихпоазателейнарасходосаиработдоменныхпечейбылразработанпрейсрантценнаос№0106.Вназванномпрейсрантевлияниеачестваосачитывалосьввидесидо-приплатеобазовойцене.Ихвеличинабыластановленапорезльтатамисследований.
Приопределенииприплатисходилиизделенияполчаемоо
реальноэономэффетаотлчшенияачестваосамеждосохимиамиидоменщиами.Таимобразом,повышениеэффетивностиосохимичесоопроизводстваодновременнодолжно
обсловитьповышениеэффетивностиидоменноопроцесса.
Требованияевропейсихдоменщиовачествоса[21]
рассматривалисьнатомже4-мЕвропейсомонрессе[15].В
доладе,подотовленномсовместнопредставителямивосьми
металлричесихфирмизсемиевропейсихстран,отмечены
следющиесвойствадоменноооса:механичесаяпрочность,
рпность,прочностьстртры,реационнаяспособностьихимичесийсостав.ИспольземымипоазателямипрочностиназывалисьI40иМ40,I10иМ10.Харатеристиойрпностидолжныбытьсодержаниефрации+80мм,авсиповомосе–
фрациименее40именее20мм.ПрочностьстртрыиреационнюспособностьдолжныхаратеризоватьпоазателиCSR
иCRI.Требования,высазанныев2010.,рассмотреныдалее.
Большоевниманиеделяетсястабильностиачества.Высотаперепадовотосовойсортировидосипадоменных
печейвстранахЕСизменяетсяот46,2до116м.Отмечено,
чтоэтостабилизиретос,нонестраняетолебаний,обсловленныхачествомосаразличныхпоставщиов.
Кавидноизвышеизложенноо,вовсеммирефизиомеханичесиесвойстванасыпноймассыхолодноодоменнооосаостаютсяважнейшимпоазателемеоачества.В
основеоценипрочностилежитизменениеранлометричесоосоставаосаприразршении.

Введение