Расчетный анализ параметров работы кольцевой печи в технологии ITMK3

Безусловно, получение чугунных гранул за короткое время путем восстановления и плавления рудоугольных окатышей в печи с вращающимся подом по технологии ITmk3 является перспективным направлением, потому что позволяет сократить затраты за счет исключения из технологической цепи аппаратов обжиговую машину и доменную печь. При этом процессы нагрева, восстановления и плавления объединены в одном тепловом агрегате – кольцевой печи с вращающимся подом, а конечный продукт – чугунные гранулы не уступает по качеству доменному чугуну.

Однако в зарубежных и российских литературных источниках [4-6] приведены только общие данные, например, показана возможность получения чугунных гранул из гематитовой, магнетитовой, сидеритовой руд, из отходов металлургического производства и др. Отмечено, что для восстановления рудоугольных окатышей требуется высокая температура (1300-1450 °С) независимо от типа руды. Возникает другой вопрос, об особенностях процесса восстановления рудоугольных окатышей, основных его факторов и влиянии на показатели технологического процесса.

В ООО «НПВП ТОРЭКС» разработана математическая модель технологии ITmk3 (далее ММ ITmk3), позволяющая исследовать условия, влияющие на процессы восстановления с учетом тепло-массообмена при наличии химических реакций внутри рудоугольных окатышей и теплообмена в объеме кольцевой печи с вращающимся подом, и необходимые для получения гранулированного чугуна при различных свойствах железорудного сырья. Раннее опубликовано описание собственно математической модели [7], в настоящей работе приведены некоторые результаты работы с математической моделью, не исчерпывающие полностью её возможности.

Рассмотрено влияние размера частиц твердого топлива, основности и начальной температуры рудоугольных окатышей из гематитовой руды на некоторые показатели технологического процесса.

Для расчетного анализа принят следующий состав шихты: железорудный концентрат, твердое топливо и известняк. Необходимо отметить, что ММ ITmk3 разработана с учетом возможного расширения состава шихты, например, введения в шихту упрочняющих добавок.

ММ ITmk3 позволяет варьировать размер частиц составляющих шихты. Известно, что поверхностные свойства рудных частиц и гранулометрический состав исходного железорудного сырья влияет на прочность сырых окатышей и скорость их формирования [8], в то время как при выборе твердого восстановителя, кроме приближенного соответствия размера его частиц размерам частиц концентрата, необходимо учитывать тонину помола, определяющую его реакционную способность. ММ ITmk3 позволяет изменять как реакционную способность твердого топлива, так и размер его частиц. Для расчетного анализа принято твердое топливо с размером частиц: 40, 60 и 80 мкм.

Выявлено, что при сравнительно крупных частицах 80 мкм и 60 мкм процесс восстановления не завершается во всем объеме окатыша, при принятой максимальной длине зоны восстановления 100 м. Данный факт говорит о недостаточной интенсивности процесса восстановления и развитии окисления на поверхности окатышей. Поэтому для завершения процесса восстановления диаметр частиц твердого топлива уменьшили до 40 мкм, что позволяет завершить процессы восстановления в зоне восстановления длиной значительно менее 100 мм. При завершении процесса восстановления при длине зоны восстановления 72 м общее время тепловой обработки рудоугольных окатышей сокращается и появляется возможность увеличить производительность печи.