Анотація до роботи:

Кривенко В.В. Розробка раціональних схем і процесів підготовки марганецьвміщуючих матеріалів для електроплавки феросплавів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.16.02. – Металургія чорних металів. – Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2002.

Дисертація присвячена розробці ефективних технологічних схем і процесів підготовки та окускування тонкодисперсних марганецьвміщуючих матеріалів, а також технологічних рішень, які забезпечують поліпшення якості агломерату і зниження питомих витрат енергетичних і матеріальних ресурсів при виплавці марганцевих феросплавів в електропечах.

Для обґрунтування вибору основних напрямків вирішення поставлених у роботі задач розроблена методика і проведено комплекс фазово-структурних, петрографічних, рентгеноспектральних і фізико-хімічних досліджень в умовах, що дозволяють моделювати зміну властивостей і поводження шихтових матеріалів у феросплавній печі. На підставі цих досліджень теоретично обґрунтовані, експериментально підтверджені і практично розроблені технологічні рішення, що забезпечують підвищення якості агломерату в процесі спікання, транспортування і завантаження в металургійні агрегати.

В умовах ВАТ «НЗФ» реалізовані технічні рішення по реконструкції перевантажувальних вузлів тракту шихтоподачі, впроваджена удосконалена конструкція газових пальників запального горна агломашини і підігріву аглошихти перед спіканням в удосконаленому барабані –окомкувачі феросплавним газом.

На підставі оптимізації процесів переробки сировини, для умов Богданівської аглофабрики виконані ТЕР до запропонованих схем реконструкції аглофабрики з урахуванням залучення в переробку всього обсягу концентрату ВМС. Розроблена перспективна і впроваджена тимчасова схема утилізації пилу і шламів при виплавці феросилікомарганцю в умовах НЗФ. Впровадження ресурсозберігаючої технології дозволило щорічно економити до 50 тис. т марганцевих концентратів, підвищити вилучення марганцю до 80-82%, знизити витрати електроенергії на 11,2 кВтг/б.т.

1. Виконаний аналіз сучасного стану виробництва і споживання марганцю показав, що виробничі потужності з виплавки марганцевих феросплавів складають близько 41% від загальних потужностей і, незважаючи на періодичні спади, світові темпи зростання виробництва високовуглецевого феромарганцю складають 1,5%, а феросилікомарганцю –4%.

Серед світових виробників марганцевих сплавів Україна займає ведучі позиції, в тому числі серед країн СНД її частка у виробництві складає близько 84%, що дозволяє розширювати експортні поставки в умовах постійно зростаючої конкуренції.

2. Подальше нарощування експортних постачань марганцевих феросплавів пов'язано з необхідністю підвищення їхньої конкурентноздатності за рахунок поліпшення якості за вмістом фосфору і зниження мінерально-сировинних і енергетичних витрат. На перший план висуваються питання більш повного залучення у виробництво продуктів збагачення вітчизняної сировини і відходів виробництва, використання яких в металургійному переробі без підготовки та окускування неможливе. Найбільш ефективним і освоєним методом окускування марганецьвміщуючих матеріалів є агломерація. За останні 10-15 років відносний вихід концентратів вищих сортів знизився з 67,0 до 31,5%, а сума прийнятних для плавки фракцій (більш 25 мм і 25-8 мм) складає для концентрату I сорту не більш 25%, а для II сорту менш 19%. Вихід товарних концентратів при збагаченні марганцевої руди знизився з 48,2% у 1990 р. до 43,5% у 2000 р.

3. З використанням установки, яка дозволяє моделювати умови феросплавної печі, виконані дослідження з порівняльної оцінки металургійних властивостей (міцність, відновність, газопроникність) вітчизняної марганцевої сировини. На підставі отриманих результатів визначені основні напрямки досліджень по удосконаленню технології його окускування. Зокрема, показано, що низькотемпературний розпад агломерату обумовлений впливом цілого ряду факторів, зниження впливу яких вимагає додаткових технологічних і технічних рішень.

4. В лабораторних і промислових умовах вивчена динаміка руйнування агломератів при різних режимах обробки (в барабані, в «пересипаючому» і «водоспадному» режимах). Показано, що для зниження кількості дріб'язку, який утворюється в процесі перевантажень агломерату, він повинен мати оптимальну початкову крупність, забезпечення якої можливо за рахунок попередньої стабілізуючої обробки. Стосовно до умов НЗФ розроблені і реалізовані технічні рішення по реконструкції перевантажувальних вузлів тракту подачі агломерату від центрального розподільного пункту до плавильного цеху, що дозволило знизити вміст дріб'язку в агломераті (перед завантаженням в піч) на 25-40% відносних.

5. Стосовно до умов аглофабрики Орджонікідзевського ГЗКу теоретично обґрунтована, розроблена і впроваджена технологія спікання агломерату у високому (600 мм) шарі. Найбільш висока міцність агломерату на удар (78,5-79% по виходу класу більш 5 мм) відповідає витраті коксового дріб'язку 100-104 кг/т агломерату, що на 3,0-3,5% нижче витрати за діючою технологією. Вихід придатного при цьому збільшився на 1-2%.

6. В умовах НЗФ розроблена і впроваджена удосконалена конструкція газових пальників запального горна агломашини, яка дозволила інтенсифікувати процес запалювання, знизити масову частку СО в горнових газах більш ніж у два рази (з 1,4 до 0,6%) і підвищити масову частку кисню з 10,3 до 13%. Реалізація в промислових умовах підігріву аглошихти перед спіканням в удосконаленому барабані-огрудкувачі феросплавним газом (А.С. №1258859 і №1379329) дозволяє утилізувати більш 15 м³ вторинних енергоресурсів на тонну агломерату і за рахунок цього знизити витрати твердого палива на 3,0-3,2 кг/т агломерату, підвищити питому продуктивність агломашини за рахунок збільшення виходу придатного з 0,99 до 1,05 т/(м²г) (або продуктивність на 6,3 т/г).

7. Проведено комплекс досліджень з метою розробки технологічних схем і процесів використання тонкодисперсних марганцевих концентратів глибокого збагачення (і дозбагачення) вітчизняних марганцевих руд. Запропоновано тонкодисперсні матеріали попередньо брикетувати або огрудковувати в мікрогранули крупністю 2-8 мм із наступним використанням їх в аглошихті. Зокрема, для концентрату високоінтенсивної магнітної сепарації були визначені оптимальні параметри огрудкування, а з використанням методів планування експериментів оптимізовані основні параметри процесу агломерації з введенням в аглошихту концентрату ВМС. На підставі отриманих результатів розроблена технологічна схема переробки всього обсягу концентрату ВМС в умовах Богданівської аглофабрики ОГЗКу.

8. З залученням сучасних методів дослідження визначені основні фізико-хімічні властивості і речовий склад вторинних марганецьвміщуючих матеріалів, які утворюються в процесі агломерації і при виробництві марганцевих феросплавів. Розроблено технологічні схеми комплексного використання шламів (16-28% Mn) і пилу (25-27% Mn), які передбачають зневоднення матеріалів, їх огрудкування з одержанням мікрогранул і наступне їх використання як компонента в рудній частині шихти при агломерації. Встановлені і рекомендовані оптимальні параметри підготовки та агломерації даних видів матеріалів.

9. З урахуванням сучасних представлень з фазово-структурних перетворень в системі MnOx-CaO-SiО₂ і спираючись на результати власних досліджень, встановлені основні закономірності і характер зміни структури, фізичних, електрофізичних і теплофізичних властивостей вихідних марганцевих матеріалів і продуктів їх окускування в процесі відновно-теплової обробки. Показано, зокрема, що агломератам всіх видів притаманна блокова будівля з наявністю різних типів пор. Використання тонкодисперсних матеріалів з розроблених схем і рекомендованих оптимальних режимів та співвідношеннях, позитивно впливає на основні технологічні режими процесу виплавки сплавів (електричний, температурний, газодинамічний) в руднотермічних печах всіх типорозмірів.

10. Оцінка ефективності повного впровадження результатів розробок показала, що за рахунок повернення у виробництво марганецьвміщуючих відходів, коксового дріб'язку і додаткового використання 50-60% феросплавного газу, який утворюється, заощаджується в рік 380 тис. тонн агломерату і 18 тис. т коксику. Скорочення кількості викидів пилу в атмосферу складе близько 600 т/рік. Впровадження запропонованої технології підготовки шламів дозволяє реально вирішити питання ліквідації існуючих шламонакопичувачів і виключити з технологічного процесу їхню подальшу експлуатацію.

11. В промислових умовах розроблена та освоєна технологія виробництва марганцевого агломерату з додаванням в аглошихту 7,0% пилушлакової суміші, яка дозволила одержати високоміцний з низьким вмістом дріб'язку агломерат. Використання цього агломерату в процесі виплавки феросилікомарганцю підвищило вилучення марганцю і кремнію на 0,4% і 0,5%, відповідно, питома витрата електроенергії знизилася на 11,2 кВтг/б.т., а продуктивність печі збільшилася на 0,8%.

12. Реальний економічний ефект від впровадження у виробництво технологічних розробок дисертаційної роботи склав 1660 тис. гривень, в т.ч. по Богданівській аглофабриці ОГЗК – 1100 тис. і по ВАТ «НЗФ» - 560 тис. грн.

Основний зміст дисертації опубліковано в роботах:

1. Толстунов В.П., Петров А.В., Кривенко В.В. Блочное строение агломератов из карбонатных марганцевых концентратов // Изв.вузов. Черная металлургия. – 1989. - №7. – С.21-25.

2. Интенсивный подогрев шихты сжиганием ферросплавного газа в барабанном окомкователе / А.Д.Цюрюпа, А.В.Петров, В.В.Кривенко, А.В.Коваль, В.М.Манганов // Черная металлургия. – вып. 13 (1041). – 1987. – С.50-51.

3. Кривенко В.В., Петров А.В., Гилунг В.Ф. Технология агломерации тонких марганцевых концентратов с применением гранулирования. // Горный журнал. – 1994. - №6. – С.23-26.

4. Кривенко В.В., Овчарук А.Н. Рациональные технологические схемы подготовки окисно-карбонатных марганцевых концентратов к электроплавке // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2000. - №5. – С.21-24.

5. Кривенко В.В., Овчарук А.Н. Исследование влияния механического и теплового воздействия на марганцевые концентраты и агломераты в окислительных и восстановительных условиях // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2002 – №2. – С.21-23.

6. Промышленное освоение технологии выплавки силикомарганца из агломерата, полученного с использованием отходов ферросплавного производства / В.В.Кривенко, А.Н.Овчарук, В.И.Ольшанский, И.И.Кучер, С.М.Волощук // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2002. - №3. – С.29-31.

7. Кривенко В.В., Ольшанский В.И., Кучер И.И. Исследование влияния гранулометрического состава марганцевого агломерата на удельный расход электроэнергии при выплавке силикомарганца // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2002. - №4. – С.22-24.

8. А.С. 1258859 СССР, С 22 В 1/24. Барабанный окомкователь агломерационной шихты / А.Д.Цюрюпа, А.В.Петров, В.В.Кривенко, И.И.Люборец, А.В.Коваль, В.М.Манганов, Н.Д.Черняев, А.С.Ксенофонтов. (СССР). - №3906722/22-02, Заявлено 18.04.85; Опубл. 23.09.86; Бюл. № 35.

9. А.С. 1379329 СССР, С 22 В 1/24. Барабанный окомкователь агломерационной шихты / А.Д.Цюрюпа, А.В.Петров, В.В.Кривенко. (СССР). - №4052100/23-02; Заявлено 08.04.86; Опубл. 07.03.88; Бюл. № 9.

10. Рациональные методы термической подготовки марганцеворудного сырья для электроферросплавного производства / А.В.Петров, В.В.Кривенко, А.Д.Цюрупа, М.В.Райгородецкий // Состояние и перспективы развития теории и практики обогащения руд черных металлов. Сб. статей Механобрчермета. – М.: Недра, 1987. – С.54-62.

11. Особенности агломерации окисно-карбонатных марганцевых концентратов / В.В.Кривенко, С.Г.Грищенко, И.И.Люборец, А.Н.Овчарук, Ю.Б.Дедов, В.Н.Надзоров, А.П.Казанцев // Труды Международной практической конференции «Теория и практика электротермии ферросплавов». Никополь. – 1996. – С.76-77.

12. Технология агломерации тонких марганцевых концентратов с применением микрогранулирования для ферросплавного производства / В.В.Кривенко, А.В.Петров, А.Н.Овчарук, И.И.Люборец, М.И.Гасик, В.М.Катунин, В.Ф.Гилунг // Труды Международной научно-практической конференции «Теория и практика электротермии ферросплавов». – Никополь. – 1996. – С.77-78.

13. Анализ современного состояния марганцеворудной сырьевой базы Украины / В.В.Кривенко, Н.К.Воробьев, М.И.Гасик, А.Н.Овчарук // Материалы научно-практической конференции: Актуальные проблемы и перспективы электрометаллургического производства. – Днепропетровск, 1999. – С.146-150.

14. Кривенко В.В., Овчарук А.Н., Переверзев А.Д. Исследование и разработка технологии производства агломерата, обеспечивающей улучшение его физико-механических свойств // Сучасні проблеми металургії. Том 2. Електротермічне виробництво феросплавів і кольорових металів на стику ХХ і ХХІ століть: підсумки, проблеми, перспективи розвитку // Дніпропетровськ. – Системні технології. – 2001.- С.140-146.

15. Кривенко В.В., Овчарук А.Н., Переверзев А.Д. Исследование динамики разрушения агломерата на тракте шихтоподачи / Сучасні проблеми металургії. Том 2. Електротермічне виробництво феросплавів і кольорових металів на стику ХХ і ХХІ століть: підсумки, проблеми, перспективи розвитку // Дніпропетровськ. – Системні технології. – 2001.- С.147-150.