Анотація до роботи:

Ягольник М.В. «Покращання металургійних властивостей обкотишів за рахунок вдосконалення технології їх виробництва з рудовугільной шихти» - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.02 – «Металургія чорних металів» - Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2005.

Дисертація присвячена дослідженню окислювально-відновлювальних процесів при високотемпературному обпалі офлюсованих залізорудних обкотишів, що одержані з шихт із добавками твердого палива.

Експериментально показано, що ступінь окислення обкотишів збільшується при підвищенні температури і концентрації вуглецю в шихті до 0,7 %. В результаті досліджень встановлено, що витрата вуглецю в шихту повинна складати близько 1,4 % для коксика. В цих умовах кінцева концентрація в обкотишах складає 4-7 % та сприяє покращанню міцності обкотишів при відновлювально-тепловій обробці.

В дисертаційній роботі досліджено вплив основності (в інтервалі 0-2) на міцність обкотишів. Акцентовано увагу на ту частину обкотишів, яка піддається відпалу (повторному нагріву). Експериментально показано, що в інтервалі основностей 0,5-1,5 відбувається зниження міцності обкотишів в холодному стані і при відновлювально-тепловій обробці.

Запропонована і розроблена вдосконалена технологія виробництва обкотишів, що одержані з шихт із добавками твердого палива. Як компонент, що містить вуглець, в шихту додається колошниковий пил після сумісного подрібнення з вапняком. Витрата колошникового пилу доменних печей склала близько 30 кг/т обкотишів. Отримана партія обпалених обкотишів в кількості 68878 т, зокрема 23728 т – офлюсованих і 45150 т – неофлюсованих. До основних результатів слід віднести: поліпшення якості обкотишів, підвищення продуктивності на 20,53-25,57 т/час, зниження витрати природного газу на 2,99-3,63 м³/т.

1. На основі комплексного аналізу результатів дослідження прямого відновлення оксидів заліза в залізорудних обкотишах, що отримані з шихт із добавками твердого палива, в нейтральній і окислювальній атмосферах, при ізотермічному режимі обпалу встановлено, що повністю використовується близько 1,4 % вуглецю твердого палива. Дане значення нелеткого вуглецю відповідає кількості теплоти, що виділяється при екзотермічній реакції окислення магнетиту в гематит. При цьому в структурі обкотиша зберігається 4-7 % FeO і не порушується геометрична форма обкотишів. Вміст FeO в обкотишах підвищує їх міцність при відновлювально-тепловій обробці.

2. Одержали подальший розвиток закономірності окислювально-відновлювальних процесів при високотемпературному обпалі офлюсованих залізорудних обкотишів, що отримані з шихт із добавками твердого палива, для гематитових і магнетитових концентратів. Встановлено, що максимальний ступінь окислення обкотишів, в інтервалі температур 600-900, спостерігається при концентрації вуглецю в шихті – 0,7 %, і становить 47,6-86,3 %. Експериментальними даними показано, що при такій концентрації вуглецю вміст монооксиду заліза в обкотишах складає 3-4 %, що створює умови для обмеженого утворення розплаву в обкотишах і сприяє збереженню їх геометричної форми.

3. Встановлено інтервал основностей – 0,5-1,5, при якому відбувається найбільше зниження холодної міцності і міцності при відновлювально-тепловій обробці залізорудних обкотишів. Дослідження впливу відпалу (повторного нагріву) на міцність обкотишів проведені в широкому діапазоні основностей (від 0 до 2) для обкотишів, що одержані з різних сортів концентратів. Мінімальна міцність для обкотишів, що одержані з магнетитового (150 кг/обкотиш) та гематитового (130 кг/обкотиш) концентратів спостерігається при основності 1,2 та 1,0, відповідно. Зниження міцності, пов'язане з формуванням зв'язки з воластоніту, який здатен руйнуватися в присутності Fe₂О₃.

4. Методами математичного і фізичного моделювання досліджено вплив основних критеріїв твердого палива (вмісту летких речовин, фракції твердого палива), режиму обпалу і основності обкотишів на їх міцність. Аналіз одержаних даних показав, що збільшення вмісту летких речовин в твердому паливі знижує холодну міцність обкотишів за рахунок збільшення їх пористості. Дослідження показали можливість заміни коксика різними видами твердого палива.

5. Запропонована і розроблена вдосконалена технологія виробництва обкотишів, що одержані з шихт із добавками твердого палива. Як компонент, що містить вуглець, в шихту додається колошниковий пил доменних печей. Проведено лабораторні експерименти, що показали ефективність цієї добавки в кількості 30-50 кг/т обкотишів, що забезпечило вміст вуглецю в обкотишах 0,67-1,07 %. При цьому міцність неофлюсованих обкотишів становила 221-371кг/обкотиш, офлюсованих обкотишів – 203-398 кг/обкотиш.

6. На фабриці огрудкування ВАТ «Центральний ГЗК» одержана партія обкотишів з добавкою в шихту ~ 29,0 кг колошникового пилу. Отримано 68878 т, зокрема 23728 т офлюсованих і 45150 т неофлюсованих обкотишів. До основних результатів слід віднести:

- покращання металургійних властивостей обкотишів - вміст FeO зріс з 3,7 до 10 % для неофлюсованих і з 1,5 до 4,7 % для офлюсованих;

- підвищення міцності на удар, при випробуванні в стандартному барабані на 1,0-1,5 %, у порівнянні з базовим періодом;

- збільшення продуктивності обпалювальної машини на 20,53-25,57 т/г;

- пониження питомих витрат природного газу на 2,99-3,63 м³/т (21,99-26,23 %), концентрату на 0,5-3,7 кг/т, вапняку на 3,6-10,7 кг/т.

Основний зміст дисертації опублікований у роботах:

1. Ягольник М.В., Мовчан В.П., Ванюкова Н.Д. Исследование термической обработки рудо-угольных окатышей применительно к условиям конвейерной обжиговой машины // Теория и практика металлургии. – 2004. – № 2. – С. 3-9.

2. Промышленные испытания технологии утилизации колошниковой пыли доменных печей при производстве железорудных окатышей / Д.А. Ковалев, Н.Д. Ванюкова, М.В.Ягольник, А.Д. Бучко, А.А. Паталах // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2005. - № 3. – С.9-12.

3. Ковалев Д.А., Ванюкова Н.Д., Ягольник М.В. Исследование факторов разупрочнения железорудных окатышей / Системні технології. Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. – Випуск 1 (36). – Дніпропетровськ. – 2005. – 166 с. (С. 26-32).

4. Ковалев Д.А., Ванюкова Н.Д., Ягольник М.В. Критерии качества твердого топлива при добавках его в шихту для производства окатышей // Теория и практика металлургии. – 2005. – № 1-2 (45-46). – С. 14-17.

5. Ванюкова Н.Д., Ягольник М.В., Паталах А.А. Испытание технологии низкотемпературного слоевого сжигания угля применительно к условиям конвейерной обжиговой машины // Матеріали першої міжнародної науково-технічної конференції «Науковий потенціал світу 2004» (1-12 листопада 2004 р). – Том 59. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2004. – 84 с. (С. 5-6).

6. Ванюкова Н.Д., Ягольник М.В., Ковшов В.Н. Разработка статистической модели для оценки влияния критериев твердого топлива на металлургические свойства железорудных окатышей // Математичні проблеми технічної механіки. - Матеріали міжнародної наукової конференції (18-21 квітня 2005р.) - Дніпропетровськ. – 2005. – С.162.