Элементы безотходной технологии в металлургии

Шульц Л.А.

Металлургия, 1991 г.

ЭНЕРГОЗАТРАТЫ  И  ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛОМА В КОНВЕРТЕРНОМ ПРОЦЕССЕ

Как уже отмечалось, использование лома в сталеплавильном производстве — один из главных факторов, определяющих энергоемкость стали. Увеличить долю лома в конвертерной плавке можно за счет его предварительного подогрева или плавления, перегрева чугуна в миксере, введения в шихту твердого топлива, дожигания газов над ванной конвертера. Подогрев лома до 700 — 800°С, перегрев чугуна и дожигание конвертерных газов позволяют увеличить долю лома в шихте на 6 — 10 % и довести ее в лучшем случае до 35 -37 %, что в целом недостаточно для сбалансированного использования лома в отрасли. Снижение энергоемкости стали при этом не превышает 50 кг у. т./т.

Предварительное плавление 50 % загружаемого лома позволяет повысить долю лома в шихте до 48 %, уменьшить энергозатраты на 150 - 180 кг у. т./т и довести их до 530 - 550 кг у. т./т (вместо 700 — 730 кг у. т./т при обычном нагреве). При этом приведенные затраты снижаются на 10 — 15 руб/т, или почти на 10 %. Аналогичного результата можно достичь при комбинированной продувке ванны (донное и верхнее использование кислорода) с частичным дожиганием и добавлением в шихту около 25 кг угля на 1 т стали.

Потенциально по условиям теплового баланса введением в шихту углеродсодержащего твердого топлива можно добиться повышения доли лома почти до 100 %. Практически же к таким условиям работы конвертер не приспособлен, работа на холодной шихте приведет к увеличению продолжительности периода продувки ванны и уменьшению производительности конвертера. Неиспользование физического и химического тепла для подогрева лома в свою очередь вызовет дополнительное увеличение энергоемкости процесса. Видимо, сочетание комбинированного применения кислорода с частичным дожиганием газов в конвертере и предварительного подогрева (или плавления лома) за счет тепла конвертерных газов позволит достигнуть необходимого уровня использования лома при минимальной энергоемкости получаемой стали и без затрат дополнительного топлива.

Технически осуществление подогрева лома за счет тепла отходящих от конвертера газов весьма сложно, что затрудняет конструктивное решение этой проблемы в условиях существующих конвертерных цехов. Однако такой метод утилизации конвертерного газа по своим потенциальным возможностям может оказаться самым эффективным, так как он одновременно позволяет решить не только проблему увеличения доли лома в шихте, но и добиться значительного обеспыливания газового потока.

Анализ теплового баланса конвертерной плавки показывает, что для увеличения доли лома до 40 — 45 % необходимо либо 460 -520 кг лома подогреть примерно до 900 - 1000°С, либо расплавить около 200 — 250 кг лома. Первое предпочтительнее, так как нагрев лома до меньших температур легче может быть произведен в малоокислительном режиме, что позволяет не ухудшить качество лома в процессе его термической подготовки. Энтальпия 500 кг лома при 1000°С соответствует около 12 кг у. т. С физическим теплом конвертерных газов уносится примерно 5 — 6 кг у. т./т стали, с их химической частью 20 - 25 кг у. т./т стали. По условиям безокислительного нагрева стали до 1000°С только 25 - 28 %СО конвертерных газов может быть окислено до CO2; при этом выделится около 5 — 7 кг у. т. тепла. Дожигание газов при таких условиях без отвода тепла в атмосфере воздуха приведет к повышению их температуры

с 1700 до 2350 С. Объем газов при этом увеличивается с 55 - 60 до 80 - 90 м³/т стали. Видно, что с учетом тепловых потерь нагрев лома до 1000°С в камерных условиях теплообмена может быть обеспечен при дожигании 50 — 60 % СО, т.е. не в безокислительной, а в малоокислительной атмосфере. Важной особенностью нагрева лома в атмосфере конвертерных газов является кратковременность продувочного периода ванны. За 20 мин этого периода до 1000 °С можно нагреть лишь лом, измельченный (фрагментированный) до размеров кусков около 50 мм. Такой лом можно было бы использовать и в качестве зернистого фильтра для грубой очистки конвертерных газов. Возможные схемы подогрева лома рассмотрены в гл. 10.