2.1.2.3.2 Якість одержуваного флюсу

Продукт випалу представляє собою шматки вапна, покриті міцною залізистою оболонкою (рис. 2.3), товщина якої на окремих шматках досягає 10 мм.

Рис. 2.3. Вид продукту випалу вапняку з окалиною

Рис. 2.4. Зовнішній вигляд зразків флюсу в зламі (×2)

Мінералогічний аналіз проб показав, що залозиста оболонка являє ошлакованне з поверхні вапно. У кожній пробі чітко виділяються три зони: феритизації, де по межах зерен вапна утворилися ферити кальцію (2СаО∙Fе₂О₃); розпушена, тільки просочена оксидами заліза, і зона високореакційного вапна.

При хімічному аналізі проб, які відбирали через кожну годину роботи печі, встановили, що вміст Fе_заг в продукті коливається від 1 до 10 %.

1 - силікатна зона; 2 - феритназона; 3 - зона розпушення;

4 - зона чистого вапна

Рис. 2.5. Мікроструктура конверторного флюсу (×200)

Різний фракційний склад, питома вага вапняку і окалини, мабуть, призводять до розшарування під час випалу в печі і нерівномірного змістом оксидів заліза в продукті випалу. На рис. 2.6 показана залежність вмісту в флюсі СаО і втрат при прожарюванні від вмісту Fe_заг (коефіцієнти кореляції г₁ = -0,716 та

г₂ = - 0,540).

Рис. 2.6. Залежність вмісту в продукті випалу CaO (суцільна лінії) і

п. п. п. (пунктирні) від змісту Fе_заг (цифри біля точок кількість визначень)

Збільшення у флюсі змісту Fе_заг супроводжується зниженням втрат при прожарюванні, що пов'язано зі збільшенням ступеня випалу вапняку при добавці окалини. Невелике ядро «недопалу», спостережуване у звичайному вапні, відсутне в вапні вкритому оболонкою феритів.

Таблиця 2.4

Хімічний склад флюсу по перетину шматка був наступним, %

Дослідне вапно:	СаО	Fезаг	П.п.п.
оболонка	53,60	34,10	-
сердцевина	92,40	0,14	3,70
Звичайне вапно	86,24	0,61	9,70

Склад серцевини і оболонки дослідного вапна, а також звичайного вапна підтверджує висновок про більш повну дисоціацію вапняку, покритого шаром феритів.

2.1.2.4 Промисловий досвід отримання озалізненого вапна в обертових печах на нлмк

Досвід одержання синтетичних флюсів в трубчастих печах показує, що технологія виробництва таких матеріалів має базуватися на виборі оптимального хімічного складу добавок з урахуванням можливого мінералоутворення в печі, а також фізико-хімічних властивостей рідкої фази.

Новолипецьким металургійним комбінатом та Липецьким політехнічним інститутом (Ліппі) проведені промислові дослідження з отримання озалізненого вапна в трубчастих печах (d = 3,61 м; l = 75 м), футерованих в зоні випалу хромомагнезитовою цеглою.

При відпрацюванні технології отримання вапна визначали ефективність залізорудних добавок і їх оптимальний вміст. У період досліджень фіксували основні технологічні показники обпалювальної печі, винос пилу, хімічний та гранулометричний склад вапна та її міцність. Температуру факела в зоні випалу вимірювали оптичним пірометром. Оптимальну кількість залізорудних присадок визначали по максимальному насиченню вапна оксидами заліза при стійкому режимі роботи обпалювальної печі.

При використанні як залізорудного матеріалу відсіву окатишів (59,33 % Fе і 9,8 % SiO₂) офлюсовання вапна досягти не вдалося.

Таблиця 2.5.

Властивості озалізненого вапна

Вміст, %					Час гашення, хв:с		Щільність, г/см3		П.м.п.п
CaO	MgO	SiO2	R2O3
93-95	0,9-1,2	1,2-2,0	1,2-2,0	2:30-6:30		1,4-1,9		0,6-1,4

Стабільні результати по формуванню озалізненого вапна отримали при подачі в піч 20 % конвертерного шламу. При оптимальному вмісті шламу в шихті обпалювальної печі знизилася питома витрата природного газу на 17,6 %, підвищилася температура факела в зоні випалу з 1420 до 1510 ºС, знизилася температура відхідних газів з 845 до 750 ºС (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Зміна питомої витрати природного газу, температури факела

і факелів, що відходять залежно від витрати шламу

Зміна теплового режиму печі пояснюється більш досконалим теплообміном між тазами, що відходять і шматками вапняку, покритими оболонкою з феритів кальцію, підвищенням температури повітря, що надходить в зону випалу з холодильника печі.

Поліпшення теплообміну, як показано в роботі [13], відбулося при збільшенні теплового потоку до підвищення температуропровідності продукту.

Встановлена залежність між кількістю засвоєних вапном оксидів заліза до температури факела горіння. При температурі факела 1450-1510 ºС вапно містило найбільшу кількість оксидів заліза (рис. 2.8).

При стабільному режимі випалу піч пропрацювала 115 ч.

За зовнішнім виглядом флюс являє шматки вапна, покриті залізистою оболонкою товщиною від 3 до 12 мм; оболонка флюсу збільшує міцність продукту при транспортуванні та зберіганні. При випалюванні вапна вихід класом менше 5 мм після проходження обертового трубчастого холодильника збільшується в 2,7 рази, офлюсованного вапна - в 2,2 рази (табл. 2.6). Зниження виходу дрібної фракції сприяло зростанню продуктивності печі на 9,82 %; підвищення механічної міцності флюсу супроводжувалося значним зниженням стирання. Дослідні дані показали, що стираємвсть озалізненого вапна майже в три рази менше, ніж звичайного; кількість пилу менше 0,5 мм після випробування в барабані склало відповідно 8,5 і 23,7 %.

Рис. 2.8. Змінення вмісту оксидів заліза в флюсі в залежності

від температур факела

Співробітники Ліппі (нині ЛДТУ) спільно з НЛМК розробили технологію отримання озалізненого вапна в обертових печах № 1 і 4 ОГП-1 [13] при одночасній подачі вапняку і конвертерного шламу.

Тривалий період роботи обертових печей підтвердив позитивну оцінку пропозицію технології: зменшилися вихід фракції <10 мм з 19,1 до 11,9 %, вихід дрібниці <5 мм - на 8-10 % (абс.), стираємість - в 2-3 рази в порівнянні із звичайним вапном, вихідні витрати природного газу - на 17,6 % в порівнянні з виробництвом звичайного вапна [6]. Озалізнене вапно не гігроскопічне, насичення вологою за добу становить 1-2 %. При використанні озалізеного вапна в конвертерній плавці [5] відзначалося рівною, спокійною продувкою, кінцевий шлак був гомогенний і рідкоплинний за відсутності незасвоєного вапна.

Таблиця 2.6.

Міцностні властивості озалізненого вапна (чисельник)

та звичайного (знаменник)

Відбір проби	Гранулометричний склад, %				Міцність, % (по ГОСТ 16137 - 69)				Реакційна здатність, хв/с		Температура плавлення оболонки, ºС
	>10	10-5	>5-0	5		5-0,5	<0.5
На вході до холодильника	74,35/ 83,60	15,37/ 4,5	10,28/ 11,9	82,4/ 61,1		5,1/ 10,2	12,5/ 28,7	Не реагує/ 3-38		1320-1390/ -
Після холодильника	64,94 (ППТП)	12,37/ 9,5	22,68/ 32,5	87,3/ 69,4		4,2/ 8,9	8,5/ 23,7	Не реагeeє/ 4-42		1320-1390/ -

В даний час в вогнетривкому цесі HЛMK спільним випалюванням вапняку фракції 20-60 мм і 1,1-1,5 % залізовмісної добавки проводиться озалізнене вапно з вискокими показниками якості (таблиця 2.7).

Час гасіння змінюється в широкому інтервалі і перевершує час гасіння звичайного вапна, що повинно позначитися на реакційній здатності такого вапна.

Технологічні показники виробництва звичайного і озалізненого вапна відображені в таблиці 2.7.

Таблиця 2.7.

Технологічні показники виробництва звичайного і озалізненого вапна

Показники	Добавки при виробництві озалізненого вапна					Вичайне вапно
	відсів агломерата			конвертерний шлак
Витрата шихтових матеріалів:
вапно, т/ч	15	15	15		15	15
добавка, кг/ч	0,5	1,5	2		2,5	-
Витрата природного газа, м3/ч	2905,26	2980	3000		3128	2700
Температура, С:
факела горіння	1610	1610	1610		1610	1400
футерування печі	1510	1510	1510		1510	1300
В пилевій камері	760	803	779		812	710
перед котлом-утилізатором	597,89	590	579		612	570
Зміна тиску котла-утилізатора, кгс/м2	55,57	44,66	33,5		41,8	35
Швидкість обертання печі, хв-1	0,45	0,45	0,45		0,45	0,45
Хім. склад продукта, %:
СаО	93,88	93,98	93,71		93,96	91,5
MgO	1,63	1,52	1,38		1,35	1.4
SiO2	1,85	1,64	1,715		1,73	1,6
r2 О3	1,24	1,21	1,26		1,32	-
Fe2О3	0,47	0,44	0,47		0,46	-
П.М.П.П.'	1,08	1,28	1,62		1,2	4,5
Хім. склад вапна, %:
СаО	53,26	53,44	53,51		53,35	53,48
MgO	1,16	1,134	1,12		1,1	1,01
SiО2	1,11	1,07	1,15		1,09	0,95
П.м.п.п.	43,21	43,12	43,08		43,38	43,20

Судячи з показників, представлених в табл. 2.7, випал вапняку при виробництві озалізненого вапна відбувається при значно більш високих температурах, ніж випал звичайного вапна: температура факела - 1610 °С, футерування печі - 1510 °С, при цьому вміст оксидів заліза в озалізненому вапні <0,5 %. Природно, що в такому випадку можливий перепал, що знизить ступінь засвоєння такого продукту і в підсумку збільшить витрату шлакоформуючих.

Насичення вапна оксидами заліза супроводжувалося зниженням втрат при прожарюванні на 2,33-3,36 % і незначним зменшенням сумарного вмісту оксидів кальцію і магнію. Підвищений вміст оксиду магнію (4,78-5,37 %) має сприяти підвищенню стійкості футерівки конвертера до поліпшення процесу шлакоутворення.

У зв'язку з покриттям вапна залізистою оболонкою стандартна оцінка її реакційної здатності втрачає фізичний зміст. Але серцевина такого вапна, як показали випробування методом гасіння навішування у воді, має кращу реакційну здатність (2 хв), ніж звичайної (3-4 хв).

Про якість продукту необхідно судити по температурі плавлення феритної оболонки. Температура плавлення озалізненого вапна різних класів знаходилася в межах 1320-1390 °С.

Кількість вологи, поглиненої озалізненим вапном за першу добу, не перевищувала 1-1,5 %, а через місяць зберігання - від 10 до 13 %. Отже, можна збільшити термін зберігання такого вапна і створити необхідні запаси.

При нормальній роботі електрофільтру можна очікувати, що подачі шламу у піч поліпшать ефективності його роботи. З введенням шламу підвищиться влаговмісність газів, збільшиться кількість частинок з меншим питомим електричним опором, що призведе до підвищення ступеня очищення газів, що відходять.

При вивченні поверхневого шару нової кладки в районі утворення настилу зміни хімічного складу хромомагнезитної цегли не виявили. Стара кладка насичена оксидами кальцію, які взаємодіяли в твердій фазі з оксидами заліза добавок та цегли з утворенням легкоплавких феритних з'єднань.

Необхідно відзначити, що «настилі» легко відокремлювалися від кладки, оплавлена була тільки з поверхні і складалася із суміші шламу і дрібнодисперсного вапна. При використанні відсіву окатишів утворення «настилів» містять значну кількість кремнезему і їх було важко відокремити від кладки.