123218 (Использование в доменной шихте металлсодержащих добавок из шлаковых отвалов)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ»

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 150101 «МЕТАЛЛУРГИЯ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ»

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

на тему: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ДОМЕННОЙ ШИХТЕ МЕТАЛОСОДЕРЖАЩИХ ДОБАВОК ИЗ ШЛАКОВЫХ ОТВАЛОВ

Аннотация

В данной дипломной работе рассмотрен способ использования металлоконцентрата в доменной шихте для улучшения технико-экономических показателей доменной плавки, уменьшению расхода кокса, улучшения стабильности чугуна для производства изложниц и снижение себестоимости за счет использования дешевого местного сырья.

Проведен сравнительный анализ доменной шихты доменной печи №1 ОАО «Уральская сталь» с применением металлоконцентрата и без него. Представлены технологические показатели доменной печи.

Также рассмотрены вопросы охраны труда и окружающей среды. Рассчитаны технико-экономические показатели проекта.

Пояснительная записка выполнена на 98 страницах, содержит 37 таблиц, 9 рисунков, список использованных источников из 33 наименований.

Содержание

Введение

1 Свойства и особенности переработки сталеплавильных шлаков

1.1 Свойства отвальных шлаков

1.2 Комплексная переработка мартеновских шлаков (ЦРШО)

2 Расчет доменной шихты

2.1 Расчет шихты с использованием металлоконцентрата

2.2 Расчет шихты без использования металлоконцентрата

3 Влияние содержания метеллоконцентрата в доменной шихте на показатели доменной плавки

3.1 Качественные характеристики металлоконцентрата

3.2 Влияние содержания металлоконцентрата в доменной шихте на содержание марганца и хрома в чугуне

3.3 Экономия кокса и изменение выхода шлака от введения в доменную шихтулметаллоконцентрата

3.4 Основные показатели доменной плавки

4 Организация и экономика производства

4.1 Организация производства

4.1.1 Производственная структура цеха

4.1.2 Продукция и сортамент цеха

4.1.3 Технологический процесс цеха

4.1.4 Основные технико–экономические показатели цеха

4.2 Экономика производства

4.2.1 Расчет годового производства

4.2.2 Расчет показателей по труду

4.2.3 Расходы по переделу

4.2.4 Расчет прибыли от реализации

4.2.5 Расчет предела безубыточности

4.2.6 Экономическая эффективность проектных решений

5 Безопасность жизнедеятельность

5.1 Анализ опасных производственных факторов доменного цеха

5.2 Санитарно-технические требования

5.2.1 Обьемно-планировочные решения зданий и сооружений

5.2.2 Требования к микроклимату

5.2.3 Требования к освещению

5.2.4 Расчет искуственного освещения рабочего места

5.2.5 Требования безопасности при эксплуатации коммуникации

5.3 Разработка мер защиты от опасных производственных факторов

5.4 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях

5.4.1 Пожаро и взрывобезопасность

5.4.2 Токсическая безопасность

5.4.3 Специальные разработки по обеспечению безопасности

6 Охрана окружающей природной среды

6.1 Описание состояния окружающей среды в районе «Уральская сталь»

6.2 Обьемы выбросов и сбросов доменного цеха

6.3 Расчет платы за выбросы доменного цеха

6.4 Очистка колошникового газа

6.5 Влияние загрязняющих веществ на здоровье человека

6.6 Отходы доменного цеха

Заключение

Список используемых источников

Введение

Актуальность разработки технологии переработки шлаков вызвана необходимостью улучшения экологической обстановки и экономических соображений (высокие штрафные санкции за вывоз шлаков в отвал и снижения себестоимости выпускаемой продукции).

На протяжении многих лет все мартеновские шлаки вывозились в отвал, и их использование сводилось к отгрузке сравнительно небольших партий нефракционированного щебня для дорожного строительства. В настоящее время в отвалах комбината около 35 млн. т металлургических шлаков. Отгрузка производилась на специализированном участке по переработке шлака (в 1991 г. участок был реорганизован в самостоятельный цех разработки шлаковых отвалов – ЦРШО).

Мартеновские шлаки поступают на шлаковый двор, где производят первичное дробление шлака при помощи шарового копра и извлекают крупные куски скрапа и настылей, шлак вывозят в отвал. В ЦРШО из шлаков извлекают скрап, нефракционированный щебень перерабатывают на шлакоперерабатывающей установке с получением фракций 0-20, 20-70, 70-300 мм. Полученный металлопродукт (металлоконцентрат) применяется в агломерационном, доменном и сталеплавильном производстве соответственно.

В технологических условиях ОАО «Уральская Сталь» необходимое содержание марганца в чугуне обеспечивается за счет подачи ферромарганца, силикомарганца в чугуновозный ковш при выпуске чугуна из доменной печи. Это приводит к значительным материальным затратам на закупку ферросплавов и увеличения их расхода для получения необходимого химического состава чугуна. Улучшение стабильности чугуна для производства изложниц и снижение затрат возможно за счет использования дешевого местного сырья - металлоконцентрата. Предлагаемый способ легирования чугуна металлоконцентратом опробован на доменных печах № 1, 2 полезным объемом 1007 и 1033 м³ соответственно.

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве чугуна с повышенным содержанием марганца и хрома для изготовления различных видов отливок или использование в сталеплавильном переделе. Способ производства чугуна, включающий в себя, загрузку в печь через колошник железорудной части шихты, кокса, нагрев, восстановление и плавление шихты, выпуск чугуна и шлака, отличающийся тем, что часть железорудной шихты заменяется продуктом сухой магнитной сепарации металлургических шлаков с повышенным содержанием марганца (Mn) и хрома (Cr) (металлоконцентрат). Загрузка в печь осуществляется вместе с железорудной частью в подачу КРРК или РРКК вторым весом, КРМРК или РМРКК. За счет ввода металлоконцентрата в железорудную часть шихты происходит высокое усвоение (Mn) и (Cr) в чугуне, по сравнению с производством синтетического чугуна. Применение металлоконцентрата позволяет повысить массовую долю Mn и Cr в чугуне для производства изложниц до 0,5-1,0 и 0,2-0,3 % соответственно.

1 Свойства и особенности переработки сталеплавильных шлаков

1.1 Свойства отвальных шлаков

За последние годы в ОАО "Уральская Сталь" существенно укрепилась техническая база шлакопереработки. Это позволило в 1994 г. полностью прекратить сброс в отвал текущих мартеновских шлаков.

По структуре отвал сталеплавильных шлаков качественно подобен отвалу доменных шлаков, однако количественные соотношения собственно шлака и других компонентов различаются. В отвале содержится в среднем 18 % (максимум 25 %) металлических включений гранулометрический и качественный составы которых приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Гранулометрический и качественный составы отвальных шлаков

Таким образом, при разработке отвала основную массу извлеченного магнитного продукта будет составлять мелкий зашлакованный материал. Содержание лома огнеупоров в отвальных сталеплавильных шлаках составляет в среднем 0,5 %, но в отдельных слоях 8 — 10 %; количество мусора существенно больше, чем в доменных шлаках, и на некоторых участках достигает 10 — 12 %.

Исследование гранулометрического состава отвальных сталеплавильных шлаков показало, что по сравнению с доменными шлаками материал содержит существенно большее количество крупных фракций (> 70 мм) в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Гранулометрический состав сталеплавильного шлака

Таким образом, для получения тех же классов продукции, что и из доменных шлаков, необходимо усложнить схему дробления и сортировки, либо планировать меньшую производительность дробительно-сортировочного оборудования.

Химический состав отвальных сталеплавильных шлаков (15,8 - 24,2 % Si0₂, 31.1 -40,2 СаО, 2,0-4,9 % Al₂O₃, 8,9- 10.1 % MgO; 4,01-10,1% МпО, 15,9 - 18,6 % FeO, 0,04 - 0,06 %S) колеблется в более широких пределах, чем химический состав доменных шлаков по двум причинам:

во-первых, в отвале сталеплавильного шлака находятся отходы производства двух цехов мартеновского и электросталеплавильного;

во-вторых, сама технология сталеплавильного обусловливает большие колебания химического состава шлака.

Физико-механические свойства щебня полученного из отвального сталеплавильных шлаков.

Абразивность щебня имеет следующие показатели по методике ГОСТ 17375-70: И₃₀= 333г/т; И₆₀= 1040 г/т, категория абразивности - 9. Щебень характеризуется устойчивостью структуры УС1 плотностью в кусках 3,04 г/см³, удельной плотностью 3,38 г/см³.

Как следует из полученных данных, сталеплавильные шлаки характеризуются большими прочностью, плотностью и абразивностью по сравнению с отвальными доменными шлаками. Прочие характеристики находятся примерно на одном уровне. Особенно перспективными представляются высокие абразивные характеристики сталеплавильных шлаков, что позволяет прогнозировать целесообразность проведения дальнейших исследований с целью последующей организации производства абразивных материалов для струйной обработки поверхностей в судостроении (судоремонте), энергетике и других отраслях. Интересным представлялось бы в этом плане сотрудничество с инофирмами: поставка необходимого для подготовки производства абразивов оборудования с последующей оплатой поставки оборудования готовой продукцией.

Из-за повышенных (по сравнению с доменными шлаками) прочности, плотности, абразивности, содержания пылевидной фракции и металловключений переработка сталеплавильных шлаков существенно затруднена. Для получения аналогичного сортамента продукции требуются большее количество стадий дробления, тщательная очистка шлака от металловключений и мощные системы аспирации. Все это увеличивает число единиц задействованного оборудования и персонала, а также в 1,5-2,0 раза энерго затраты.

В условиях резкого возрастания стоимости капитального строительства и оборудования создание нового дробильно-сортировочного комплекса является трудно выполнимой задачей. В ОАО "Уральская Сталь" решили перепрофилировать на производство фракционированного щебня из отвальных шлаков ранее законсервированную дробильно-сортировочную фабрику. В результате был создан узел приемки шлака в составе железнодорожного подъезда, спланированной площадки (склада приемки шлака с отвала), с оборудованием узла экскаватором, дизельным электрическим краном с грузоподъемным магнитом, а также осуществлен ряд мероприятий по реконструкции дробильно-сортировочного комплекса.

По предварительной оценке, из каждого 1 млн.т переработанного на комплексе сталеплавильного шлака из отвала можно получить, тыс. т: фракционированного щебня 800, в том числе фракций 0-10 мм - 450, 10-40 мм - 210, 40 - 120 мм - 140; лома огнеупоров 35; магнитного продукта 115; скрапа цветных металлов и коррозионно-стойкой стали 15. Технологические потери при переработке составят 35 тыс. т.

Переработка расположенного в черте города отвала сталеплавильных шлаков позволит постепенно ликвидировать его, что улучшит экологическую ситуацию. Расконсервация комплекса позволит, кроме того, увеличить количество рабочих мест в городе и улучшить его обустройство, а также увеличить в регионе производство дорожных и других строительных материалов.

Схема цепи аппаратов отделения дробления и сортировки рудника для переработки сталеплавильных шлаков представлена на рисунке 1.1.

а — узел приемки шлака (1-думпкар для отсепарирования шлака, 2 — экскаватор; 3 – грузоподъемный электромагнит, 4 - дизель-электрический кран, 5— закрома для скрапа; о — думпкар исходного шлака); б - узел дробления и сортировки шлака (1 - думпкар для подачи шлака; 2 - грейфсрный кран; 3 - грузоподъемный электромагнит, 4 - грейфер; 5 - груз; 6- думпкар для скрапа; 7 - колосниковая решетка с ячейкой 500 х 500 мм; 8 - бункер для исходного шлака, 9- пластинчатый питатель; 10 - дробилка; 11 - конвейерные весы; 12 -бункер для скрапа; 13 - навесной железоотделитель, 14 - инерционный грохот; 15 - галерея, 16 - склад щебня фракции > 40 мм; 17 - склад щебня фракции 10 - 40 мм; 18 - склад щебеночно - песчаной смеси фракций 0 - 10 мм; 19 - конвейер для просыпи).