UA145699U - Суміш палив для агломерації металевих руд - Google Patents

Abstract

Суміш палив для агломерації металевих руд містить як паливо непоновлювальний вуглецевмісний компонент та органічний поновлювальний компонент. Органічним поновлювальним компонентом є піролізна тверда лігніноцелюлозна біомаса, при наступному співвідношенні, % мас.: органічний поновлювальний компонент - 1-95  непоновлювальний вуглецевмісний компонент - решта.

Description

Корисна модель належить до чорної металургії, зокрема, до складу шихти для агломераційного виробництва.

Процес агломерації широко застосовується для спікання металевих руд. Агломерація металевих руд та концентратів полягає в їх огрудкуванні шляхом спікання, яке відбувається завдяки спаленню палива в попередньо огрудкованому матеріалі - агломераційній шихті.

Отриманий агломерат використовують для виплавки чавуну в доменній печі, виплавки феросплавів в електропечах, виплавки конвертерної сталі або в процесах прямого відновлення заліза.

Для отримання агломерату необхідним є використання палива, яке при згоранні надає тепло для протікання хімічних реакцій, а також виступає як відновник металів. Паливо для агломерації повинно мати наступні основні якісні і технологічні характеристики: мінімально можлива зольність і вологість; обмежений вихід летких речовин (до 15 95); обмежений вміст фракції я З мм (не більше 5-10 95) для коксу та антрациту; мінімальний вміст фракції « 0,5 (0,63) мм; високу реакційну здатність » 1,5 мл/(гс) за ГОСТ 10089-89, вміст нелеткого вуглецю більший за 76 95, сталість технологічних показників палива.

Відомо паливо для агломерації металевих руд - кам'яновугільний кокс розміром менше 10 мм (коксовий дріб'язок), який є відсівом після сортування коксу, отриманого в результаті процесу коксування кам'яного вугілля (Ефименко Г. Г., Гиммельфарб А. А., Левченко В. Е.

Металлургия чугуна. - К.: Вьіща шк. Головноє изд-во, 1988. - 351 с.|. Також як паливо широко використовується антрацит. Крім цього, можуть бути вживані інші вуглецевмісні матеріали.

Використання при агломерації антрациту або кам'яновугільного коксу призводить до значних викидів шкідливих речовин і парникових газів. Крім того, враховуючи постійне зростання вартості вугілля та коксу, їх багатотоннажне використання обумовлює погіршення економічних показників роботи металургійних підприємств. Це спонукає до розробки та використання альтернативних джерел металургійного палива, які повинні забезпечувати покращення техніко- економічних показників роботи металургійних підприємств, бути доступними та сприяти зниженню викидів шкідливих речовин в навколишнє середовище.

Біомаса має значний поновлювальний вуглецевий потенціал і СО52-нейтральність.

Використання вихідної біомаси як твердого палива має ряд недоліків.

До недоліків належать низька насипна щільність, висока вологість і вихід летких речовин, високий вміст кисню, наявність лужноземельних металів, відносно низький вміст вуглецю і, як наслідок, відносно низька теплота згоряння.

Найбільш близькою до заявленої є суміш для виробництва коксу (Патент на корисну модель

ОА 81564 ). МПК (2013.01) СТОВ 57/00. Суміш для виробництва коксу. Капітон Є. В., Коверя А.

С. // 10.07.2013, Бюлетень Ме 13. - З с.), яка може містити вугілля різних технологічних марок та органічний компонент. Як органічний компонент використовується деревина різних порід у вигляді гранул та брикетів, або відходи сільськогосподарського виробництва, наприклад, переробки соняшника, соломи, волоського горіха, кукурудзи, рисова і гречана лузга, листя дерев, лушпиння соняшника і т. п., крупністю до 10 мм, а також у вигляді гранул і брикетів, або відходи целюлозної промисловості крупністю до 10 мм, а також у вигляді гранул і брикетів, або торф крупністю до 10 мм, а також у вигляді гранул і брикетів, або суміш наведених вище компонентів, при цьому вміст їх не перевищує 50 95 від загальної маси суміші. Проте суміш може бути використана лише для отримання палива і відновників з метою подальшого використання у тому числі при агломерації металевих руд.

За допомогою добавок органічних речовин можна впливати на якість коксу і поліпшувати його технологічні характеристики для споживачів. Крім того, собівартість коксу, отриманого з використанням багатьох із заявлених добавок, буде нижче за собівартість отримання відповідних класів кам'яновугільного коксу.

Недоліком використання запропонованої в прототипі суміші є отримання біококсу, в структурі якого одночасно містяться частинки піролізованого вугілля (кокс) і біомаси (деревне вугілля), тобто відсутня можливість у забезпеченні отримання однорідної структури продукту і неможливість окремого використання біопалива в суміші і, як наслідок, досягнення необхідних технологічних характеристик процесу агломерації.

В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення відомої суміші для агломерації металевих руд, в якій за рахунок введення нових компонентів та їх співвідношення досягається можливість підвищення насипної щільності при необхідній вологості, зниження виходу летких речовин, зниження вмісту кисню, лужноземельних металів, значного підвищення вмісту вуглецю, а як наслідок, теплоти згорання палива, і за рахунок цього, підвищення продуктивності процесу спікання, покращення властивостей отриманого агломерату разом зі зниженням 60 шкідливих викидів в ході процесу.

Поставлена задача вирішується тим, що в складі суміші палив для агломерації металевих руд, що містить непоновлювальний вуглецевмісний компонент і поновлювальний органічний компонент, органічним поновлювальним компонентом є піролізна тверда лігніноцелюлозна біомаса, при наступному співвідношенні: органічний поновлювальний компонент- 1-95 95 мас; непоновлювальний вуглецевмісний компонент - решта.

Заявлена корисна модель - суміш палива формується наступним чином. Попередньо піролізована тверда лігніноцелюлозна біомаса змішується з непоновлювальним вуглецевмісним компонентом в залежності від заданого співвідношення. Для отримання піролізної твердої біомаси може використовуватися будь-яка лігніноцелюлозна біомаса. Як приклад, при використанні деревини і лушпиння соняшникового насіння у вигляді гранул та шкарлупи волоського горіху температура піролізу складала: для деревини - 400, 600, 800 і 1000 "С, для лушпиння соняшникового насіння та шкарлупи волоського горіху - 600"С. В таблиці 1 наведений технічний і елементний аналізи отриманої піролізної твердої біомаси.

Таблиця 1

Технічний і елементний аналізи палив, 90 (температура Волога, Зольність, ечовини Загальна| Водень, | Вуглець, Азот. М Нелеткий а а з сі а а а ' піролізу, -С) МІ А ма сірка, бі Н (о; вуглець дріб'язок хвойних порід

Деревні гранули! 36 75 36.35 | сліди 4А 60,37 | 059 | 5биБ 400 С)

Деревні гранули! 26 12,3 13,56 | сліди 24 715 0,61 74,14 600 с)

Деревні гранули! 2 14,9 9,98 |сліди 1,01 7916 | 062) 7542 800 с)

Деревні гранули 24 14,3 7,76 | сліди 0,77 80,84 | 043 | 77,94 1000 С)

Лушпиння насіння 2,6 73,0 013 5,88 49,51 1,56 24 4 соняшника

Гранули соняшникового 47 11,85 229 | в95Б | 128 | 8015 лушпиння 600 с)

Шкарлупагоріха 72 | 093 | 756 | 01 | 65 | 564 | 04 | га

Шкарлупа горіха 6 3,6 10,04. | сліди 297 | 88,74 035 8636 600 с)

Як видно з таблиці 1, вихідна біомаса характеризувалася високим вмістом летких речовин, малою зольністю, дуже низьким вмістом сірки, невисоким вмістом вуглецю, високим вмістом водню і мала невисоке значення нелеткого вуглецю.

В результаті піролізу вихід летких речовин в отриманому твердому залишку зменшується, зростає зольність, вміст вуглецю помітно підвищується, а водню знижується, сірка майже відсутня.

Після підготовки суміші палив, складається агломераційна шихта, в склад якої, окрім палива, входить залізна руда, залізорудний концентрат, вапняк звичайний, вапно і зворот.

Хімічний склад шихтових матеріалів, окрім палив, наведений в таблиці 2. У таблиці З представлений склад агломераційної шихти, який відповідає промисловому.

Таблиця 2

Хімічний склад шихтових матеріалів оксиди пає |вн|вгфвн сн ся |зи|м те) концентрат

Вапнякзвичайний| 028 | - | 040 | 15 | 056 | 485) 092 | 4356| - (Вално | 1266 - |1809| 18 |2661|868|140| - | -

Таблиця З

Склад агломераційної шихти

Паливо (коксовий дріб'язок, піролізнабіомаса)їд/-/:/ г /Ї77777711116ссСсшС у

Агломерат отримували наступним чином: матеріали шихти зважували, змішували, зволожували, знову змішували і огрудковували в огрудкувачі барабанного типу. Витрата води на кожне спікання при використанні коксового дріб'язку складала 7 95, з урахуванням якої корегувалася у інших спіканнях враховуючи вологість палива. Огрудкована шихта завантажувалась в чашу з колосниковою решіткою, на яку заздалегідь була укладена постіль з агломерату фракції 10-5 мм (так званий, зворот). Далі виставляли початкове розрядження під колосниковою решіткою на рівень 500 мм. вод. ст., і протягом 60 секунд проводили запалювання шихти для початку процесу спікання, температура запалювання складала приблизно 1250 "С. Під час спікання фіксували перепад тиску під колосниковою решіткою, який залежав від газопроникності шару, що спікався. Спікання завершували тоді, коли температура газів, що відходять, досягала максимуму і починала знижуватися.

Після завершення процесу спікання проводили дослідження готового агломерату.

Визначали його вихід, показники міцності на удар, розраховували швидкість спікання, а також питому продуктивність процесу.

Спершу були виконані випробування зі зміною кількості піролізованого біопалива в суміші палив. Відсоткова кількість біопалива в суміші складала 25, 50, 75 і 95 95, відповідно, непоновлювального вуглецевмісного компонента (коксового дріб'язку) - решта. Використовуючи для випробувань різні види піролізної біомаси, було встановлено, що прийнятна кількість біопалива без зниження питомої продуктивності процесу і якості агломерату складає 25 95.

Подальші дослідження впливу різних видів біопалив на процес агломерації і якість агломерату проводили при кількості поновлювального компоненту в суміші палив 25 95. В таблиці 4 зведені результати процесу агломерації та параметри якості отриманих агломератів у порівняні з еталонними значеннями, які були отримані при використанні як палива коксового дріб'язку.

Таблиця 4

Результати процесу агломерації та параметри якості отриманих агломератів при використанні різних видів піролізного палива

Тип палива | Вихід Максимальний | Швидкість Питома Міцність температура його . : агломерату піролізу, "С агломерату | перепад тиску, спікання, продуктивність, | 4 удар, 95 (- (4-10 мм), 95 кПа мм/хв. т/м2 год. 5

ММ)

Коксовий дріб'язок 2,0 32,5 1,83 93,5 1100 С)

Гранули лушпиння соняшникового 2,5 34,5 1,97 92,0 насіння (600 С)

Шкарлупа горіху пе ти во | 351 5 51

Гранули деревини 66,5 3,0 34,5 1,87 88,0 400 С)

Гранули деревини 71,5 3,0 40,2 2,44 600

Гранули деревини 73,0 4,0 36,8 2,19 94,5 800 с)

Гранули деревини 68,25 2,0 34,0 1,95 91,0 1000 С)

Як видно з таблиці 4, вихід придатного агломерату (ї- 10 мм) можна отримати на рівні з базовим, при використанні піролізованих до 600 "С гранул лушпиння соняшникового насіння, гранул деревини і шкарлупи горіха, а також при піролізації до 800 "С гранул деревини.

Додавання піролізованих біопалив в агломераційну шихту призводить до покращення газопроникності шару, що агломерується. Частки біоматеріалів розташовуються поміж гранул шихти достатньо рівномірно та збільшують відкриту пористість шару. Також зменшується кінцевий перепад тиску для готового шару агломерату, що вказує на збільшення відкритої пористості агломерату при використанні біоматеріалів.

При використанні піролізованої біомаси спостерігається вища вертикальна швидкість спікання, ніж при застосуванні виключно коксового дріб'язку. Питома продуктивність відповідає зміні виходу агломерату (-- 10 мм) та швидкості спікання, тому вона зростає відповідно до зміни цих показників.

Найвища міцність агломерату на удар була досягнута при використанні гранул деревини піролізованих до 800 "С. У межах похибки, відносно еталонного значення, знаходяться також властивості агломерату, отриманого з використанням гранул з лушпиння соняшника та шкарлупи горіху, попередньо піролізованих до 600 "С. Отже, для досягнення значень міцності агломерату на удар, в залежності від вимог споживачів, повинна змінюватися кінцева температура піролізу біомаси.

Таким чином, результати випробувань показують, що використання піролізованої біомаси в суміші палив для агломерації залізної руди може покращувати характеристики процесу спікання і якість агломерату. При цьому ефект покращення може бути досягнутий шляхом використання різних видів біопалив з різним рівнем карбонізації. Крім цього, використання біопалива сприяє зниженню викидів 502, МОх та органічних летких речовин, включаючи діоксини та поліциклічні ароматичні вуглеводні за рахунок майже повної відсутності сірки у піролізній біомасі та низького вмісту азоту у порівнянні з непоновлювальними паливами.

Позитивним ефектом, який досягається при здійсненні заявленої корисної моделі, є розширення сировинної бази отримання агломератів, підвищення продуктивності процесу спікання, покращення властивостей агломерату: виходу та міцності на удар. Також інша суміш органічних компонентів дозволяє знизити вартість шихти, утилізувати відходи деревопереробної, сільськогосподарської і целюлозної промисловості, знизити шкідливі викиди в атмосферу, що суттєво сприяє вирішенню актуальних питань охорони навколишнього середовища. Також застосування гранул має переваги з точки зору транспортування сировини, за рахунок більш високої насипної щільності, а також зручності додавання до шихти.

Таким чином, суміш за участю піролізованої біомаси, для отримання металевого агломерату, буде сприяти поліпшенню техніко-економічних показників роботи агломераційних цехів та підвищенню рентабельності виробництва металургійної продукції.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

   Суміш палив для агломерації металевих руд, що містить як паливо непоновлювальний вуглецевмісний компонент та органічний поновлювальний компонент, яка відрізняється тим, що органічним поновлювальним компонентом є піролізна тверда лігніноцелюлозна біомаса, при наступному співвідношенні, 9о мабс.:

   органічний поновлювальний компонент - 1-95 непоновлювальний вуглецевмісний компонент - решта.