Состояние и перспективы внедрения ресурсосберегающих технологий в доменном производстве ПАО «ЕВРАЗ – ДМЗ им. Петровского»
Приведены используемые и перспективные пути экономии энергии и ресурсосбережения в доменном переделе.
Saved in:
| Date: | 2015 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2015
|
| Series: | Металл и литье Украины |
| Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162732 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Состояние и перспективы внедрения ресурсосберегающих технологий в доменном производстве ПАО «ЕВРАЗ – ДМЗ им. Петровского» / С.Н. Каракай, В.Н. Ковшов, В.А. Петренко // Металл и литье Украины. — 2015. — № 5. — С. 18-21. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-162732 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1627322020-01-15T01:26:17Z Состояние и перспективы внедрения ресурсосберегающих технологий в доменном производстве ПАО «ЕВРАЗ – ДМЗ им. Петровского» Каракай, С.Н. Ковшов, В.Н. Петренко, В.А. Приведены используемые и перспективные пути экономии энергии и ресурсосбережения в доменном переделе. Наведено шляхи економії енергії та ресурсозаощадження у доменному переділі, які мають застосування зараз і перспективи в майбутньому. The existing any prospect ways to save energy and resources in the blast furnace processing are shown. 2015 Article Состояние и перспективы внедрения ресурсосберегающих технологий в доменном производстве ПАО «ЕВРАЗ – ДМЗ им. Петровского» / С.Н. Каракай, В.Н. Ковшов, В.А. Петренко // Металл и литье Украины. — 2015. — № 5. — С. 18-21. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162732 669.162.16 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Приведены используемые и перспективные пути экономии энергии и ресурсосбережения в доменном переделе. |
| format |
Article |
| author |
Каракай, С.Н. Ковшов, В.Н. Петренко, В.А. |
| spellingShingle |
Каракай, С.Н. Ковшов, В.Н. Петренко, В.А. Состояние и перспективы внедрения ресурсосберегающих технологий в доменном производстве ПАО «ЕВРАЗ – ДМЗ им. Петровского» Металл и литье Украины |
| author_facet |
Каракай, С.Н. Ковшов, В.Н. Петренко, В.А. |
| author_sort |
Каракай, С.Н. |
| title |
Состояние и перспективы внедрения ресурсосберегающих технологий в доменном производстве ПАО «ЕВРАЗ – ДМЗ им. Петровского» |
| title_short |
Состояние и перспективы внедрения ресурсосберегающих технологий в доменном производстве ПАО «ЕВРАЗ – ДМЗ им. Петровского» |
| title_full |
Состояние и перспективы внедрения ресурсосберегающих технологий в доменном производстве ПАО «ЕВРАЗ – ДМЗ им. Петровского» |
| title_fullStr |
Состояние и перспективы внедрения ресурсосберегающих технологий в доменном производстве ПАО «ЕВРАЗ – ДМЗ им. Петровского» |
| title_full_unstemmed |
Состояние и перспективы внедрения ресурсосберегающих технологий в доменном производстве ПАО «ЕВРАЗ – ДМЗ им. Петровского» |
| title_sort |
состояние и перспективы внедрения ресурсосберегающих технологий в доменном производстве пао «евраз – дмз им. петровского» |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2015 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162732 |
| citation_txt |
Состояние и перспективы внедрения ресурсосберегающих технологий в доменном производстве ПАО «ЕВРАЗ – ДМЗ им. Петровского» / С.Н. Каракай, В.Н. Ковшов, В.А. Петренко // Металл и литье Украины. — 2015. — № 5. — С. 18-21. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT karakajsn sostoânieiperspektivyvnedreniâresursosberegaûŝihtehnologijvdomennomproizvodstvepaoevrazdmzimpetrovskogo AT kovšovvn sostoânieiperspektivyvnedreniâresursosberegaûŝihtehnologijvdomennomproizvodstvepaoevrazdmzimpetrovskogo AT petrenkova sostoânieiperspektivyvnedreniâresursosberegaûŝihtehnologijvdomennomproizvodstvepaoevrazdmzimpetrovskogo |
| first_indexed |
2025-07-14T15:15:24Z |
| last_indexed |
2025-07-14T15:15:24Z |
| _version_ |
1837635863188602880 |
| fulltext |
18 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 5 (264) ’2015
до 6÷8 %. Вышеуказанное мероприятие позволило
сократить удельный расход кокса на 6,0 %, повысить
производительность печи на 10,0 % и снизить удель-
ный расход железа на ~ 1,0 %.
Эффективность, полученная от выполнения
вышеперечисленных мероприятий адекватна (~90 %)
её теоретической оценке [3, 4], что позволяет приме-
нять её при прогнозировании изменения технико-эко-
номических показателей работы доменной печи.
Итогом, арифметической суммой, внедренных
технологических мероприятий является экономия
11,7 % кокса. Однако качество сырьевых и топлив-
ных материалов для обеспечения доменного цеха не
является постоянным в годовом интервале време-
ни. Это связано с сознательным подбором угольной
шихты для получения кокса оптимального качества
для условий ПАО «ЕВРАЗ – ДМЗ им. Петровского»
и вынужденными изменениями в качестве исполь-
зуемого агломерата. Так, в 2014 году доменщики
работали с коксом, характеризующимся следующи-
ми интервалами по его горячей прочности (CSR) и
реакционной способности (CRI): CSR – 40,4÷52,0 %;
CRI – 30,1÷40,3 %; CSR/CRI – 1,0÷1,6. По вышеиз-
ложенным причинам интервал изменения удельно-
го расхода кокса в течение года составил от 90 до
107 %. Данный результат указывает направление
дальнейших мероприятий для развития ресурсос-
берегающих технологий.
Кроме перечисленных методов экономии кокса
существуют перспективные способы, которые позво-
лят существенно снизить расход кокса и повысить
производительность доменных печей.
Проанализировав затраты энергии на выплав-
ку чугуна [5], можно заметить, что максимальные
траты (58 %) производятся на восстановительные
процессы (табл.). На втором месте, не считая унос
тепла чугуном и шлаком, потери через стены и с
охлаждающей водой, находится разложение кар-
бонатов 3,5 %.
Уменьшение этих статей расхода должно прине-
сти существенное снижение расхода кокса. Таким
образом, в настоящее время существует несколько
путей экономии энергоресурсов при выплавке чугуна
в доменных печах.
Е
стественной производственной задачей, в ус-
ловиях высокой конкуренции и рыночных взаи-
моотношений, является снижение потребления
ресурсов. В 2013 году доменщики ПАО «ЕВ-
РАЗ – ДМЗ им. Петровского» успешно освоили тех-
нологию производства чугуна без применения при-
родного газа. При этом для компенсации увеличения
теоретической температуры горения была увеличена
влажность дутья с 18 до 36 г/м3. Общеизвестно, что
применение природного газа существенно увеличи-
вает количество горновых газов [1, 2] и, тем самым,
имеет значительное влияние на тепловое состояние
фурменного очага, отнесённое к объёму газа.
В 2014 г. технологи доменного цеха провели
практическое определение оптимальной теорети-
ческой температуры горения (далее – Ттеор) для су-
ществующих условий плавки. Ранее её значение на-
ходилось в интервале 1950-2000 °С. При переходе
на безгазовую технологию, значение Ттеор составило
2050-2150 °С. Результатом вышеуказанной работы
стало снижение влажности дутья до 23-26 г/м3 при
сохранении температуры горячего дутья на преж-
нем уровне (1050 °С), что позволило снизить удель-
ный расход кокса на 1,7 %.
Для большинства металлургических предприятий
Украины резервом в экономии кокса является вы-
плавка чугуна с меньшим содержанием [Si]. Так до-
менщиками была освоена технология производства
чугуна при снижении [Si] с 0,6÷0,7 до 0,25÷0,35 %, со-
храняя при этом содержание [S] – не более 0,050 %.
Основным условием реализации данной технологии
является наличие своевременных и достоверных
данных о качестве загружаемого в доменные печи
сырья. Во многом полученный результат стал возмож-
ным из-за относительно низкого содержания серы в
коксе (0,045÷0,060 %), благодаря применению рос-
сийских углей в коксовой шихте. Данное мероприятие
позволило снизить удельный расход кокса на 4,0 %.
Наиболее значимым мероприятием по ресурсо-
сбережению в 2014 году стало введение в промыш-
ленную эксплуатацию мобильного сортировочного
комплекса для отсева фракции – 5 мм в агломерате
ПАО «ЮГОК», загружаемом в ДП № 2. Рассев агло-
мерата уменьшил содержание в нём мелочи с 18÷20
УДК 669.162.16
С. Н. Каракай, В. Н. Ковшов*, В. А. Петренко*
ПАО «ЕВРАЗ – Днепропетровский металлургический завод им. Петровского», Днепропетровск
*Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск
Состояние и перспективы внедрения ресурсосберегающих
технологий в доменном производстве
ПАО «ЕВРАЗ – ДМЗ им. Петровского»
Приведены используемые и перспективные пути экономии энергии и ресурсосбережения в доменном переделе.
Ключевые слова: экономия, энергия, ресурсы, расход кокса, доменное производство
19МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 5 (264) ’2015
хлористое железо – FeCl3, которое
активирует поверхность углерода-
восстановителя, обеспечивая ад-
сорбцию на ней СО2 и протекание
реакции газификации
Таким образом, исследование и
применение достаточно дешёвых
катализаторов может значительно
улучшить процессы восстановле-
ния шихты в доменной плавке и
значительно снизить расход кокса,
как основного и достаточно доро-
гого энергоносителя.
Уменьшение потерь энергии в
доменной печи с разложением карбонатов, особен-
но флюсов, можно достичь тремя способами: приме-
нением известняков фракции не более 15 мм; раз-
ложившегося известняка (извести) и применением
в качестве флюса вместо известняка комплексного
флюса (железофлюса).
Первый способ хорош тем, что достаточно толь-
ко подробить и рассеять известняк. В верхней зоне
теплообмена печи часть запаса тепла теряется без
пользы с колошниковым газом. Это тепло можно ис-
пользовать на процессы разложения известняка, если
применять его дроблёным до оптимальных размеров.
На основании расчётных данных, подтверждённых
опытными плавками [10], определены оптимальные
размеры кусков известняка для доменной плавки,
при которых весь известняк будет разлагаться в зоне
умеренных температур. Максимальный размер кус-
ка сырого известняка, вводимого в доменную печь,
не должен превышать 15 мм, ибо такой известняк
успеет разложиться в доменной печи до температуры
960 °С. Такой процесс позволит получить от 2 до 5 %
экономии кокса в зависимости от количества сырого
флюса, применяемого в доменной плавке.
Второй способ – работа доменной печи на нега-
шеной извести из известняка. На полные шлаковые
ковши устанавливаются «сковородки» с известняком.
Шлаковые ковши транспортируются на шлаковый от-
вал или на гранбассейн. За время транспортировки
известняк в ёмкостях («сковородках») прогревается
до высоких температур и превращается в известь.
На площадке шлакового отвала или гранбассейна
при помощи железнодорожного (или автомобильно-
го) крана ёмкости с прокаленным известняком – не-
гашёной известью, снимаются со шлаковозов и вы-
сыпаются в хопперы, которые транспортируются на
бункерную эстакаду для применения в доменной
плавке в качестве флюсов [11].
Третий способ – это применение в доменной плав-
ке железофлюса, спечённого из концентрата, руды и
известняка, основностью 5-7 единиц [5]. Такой флюс,
кроме повышенной основности, содержит 30-40 %
железа и обладает высокой прочностью. Примерный
химический состав комплексного флюса следующий,
в %: СаО – 43; SiO2 – 7,2; Fe – 35; FeO – 45. Приме-
нение повышенного количества окатышей снижает
расход кокса за счёт повышения содержания железа.
Уменьшение затрат энергии на восстановление ок-
сидов: увеличение степени косвенного восстановле-
ния (рациональное газораспределение, увеличение
восстановительных газов); ослабление внутренних
связей восстанавливаемых оксидов (катализаторы,
электричество, ультразвук, гамма облучение и пр.).
Рациональное распределение шихты и газа на
колошнике возможно устроить путём получения сто-
хастических математических моделей на базе произ-
водственных данных с последующей оптимизацией
последних [6], что даёт снижение расхода кокса при-
мерно 2,6 % и повышение производительности ≈6 %.
Кроме того, ввод в верхнюю часть ультразвука при
помощи разрыхлителей [7] воздействует на оксиды
железа в твёрдом состоянии, что также приводит к
активации восстановительных процессов. У поверх-
ности восстанавливаемого оксида имеется диффузи-
онный слой, перенос восстановителя и газообразных
продуктов реакции через который осуществляется
исключительно молекулярной диффузией, тормозя-
щей этот перенос.
Ультразвуковые колебания активизируют части-
цы восстановителя, что способствует быстрейшему
преодолению диффузионного слоя. Вместе с тем,
ультразвуковые колебания воздействуют на кристал-
лическую решётку оксидов железа, что понижает
энергию активации восстановительных реакций и
способствует преодолению диффузионных затруд-
нений [8]. Расчётный анализ этого способа показыва-
ет возможность увеличения производительности до
4-7 % и экономии кокса – более 2 %.
Реакции восстановления оксидов железа, проис-
ходящие в доменной печи, могут ускоряться под влия-
нием различных катализаторов, каковыми могут ока-
заться различные соединения щелочных металлов,
примеси в рудах (марганец, никель, кобальт, ванадий
и др.), некоторые отходы производства, излучения
высоких энергий, а также другие, пока неизвестные.
Интересными с этой точки зрения представляются
результаты английских исследователей [9], которые
запатентовали способ ускорения восстановления
металлических руд, заключающийся в том, что для
ускорения процесса восстановления используются
реагенты, обеспечивающие образование на поверх-
ности восстанавливаемой руды зародышей металла.
Для железной руды одним из таких реагентов служит
Затраты энергии на выплавку чугуна
Статьи расхода энергии
Примерные
затраты энергии
ГДж %
Диссоциация оксидов Fe, Mn, Si, P 8,41 58,0
Переход серы в шлак 0,29 2,0
Разложение карбонатов (флюсов в том числе) 0,51 3,5
Разложение влаги дутья 0,22 1,5
Разложение гидратов, испарение влаги 0,14 1,0
Унос теплоты чугуном, шлаком и газом 3,62 25,0
Теплопотери (через стены и с охлаждающей водой) 1,31 9,0
Итого 14,5 100,0
СО2(адс) + С(тв) → 2СО(адс).
20 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 5 (264) ’2015
Комплексный флюс тоже снижает расход кокса, не-
обходимый для разложения сырого известняка и за
счёт повышенного содержания железа.
Ориентировочная экономия кокса с применением
железофлюса составит 3-5 %, в зависимости от рас-
хода окатышей в шихте.
Четвёртый способ – это частичная замена дорогого
энергоносителя (кокса) на более дешёвый вид – ан-
трацит. Из различных видов каменного угля наиболее
широко в доменной плавке применялся естественный
антрацит, так как он содержит больше углерода при
малом количестве летучих. Главным недостатком да-
же лучших партий антрацита были его физические
свойства, объясняемые его строением − слоистым
или пластинчатым, вследствие которого куски антра-
цита при нагревании распадаются по отдельным сло-
ям, причём образуется много мелочи, не продуваемой
дутьём и постепенно загромождающей горн доменной
печи. Тепловая же обработка антрацита может дать
материал (термоантрацит), не дробящийся в мелочь
и сохраняющий форму кусков при последовательном
прогревании в печи, материал более прочный, чем
кокс, лишённый в значительной степени своей серы и
ещё более плотный, чем естественный антрацит.
В течение 2001-2005 гг. технология загрузки антра-
цита обогащённого [12, 13], реализована на доменных
печах № 1, 5-8 «Криворожстали» с ежегодным увеличе-
нием расхода антрацита на 10-15 кг/т чугуна и доведе-
нием среднегодового расхода до 48-55 кг/т в годовом
разрезе и коэффициентом замены кокса 0,7-1,1 кг/кг.
1. Металлургия чугуна / Е. Ф. Вегман, Г. Н. Жеребин, А. Н. Похвиснев, Ю. С. Юсфин, И. Ф. Курунов, А. Е. Пареньков,
П. И. Черноусов. – М.: ИКЦ Академкнига, 2004. – 493 с.
2. Воскобойников В. Г. Общая металлургия / В. Г. Воскобойников, В. А. Кудрин, А. М. Якушев. – М.: ИКЦ Академкнига,
2005. – 135 с.
3. Волков Ю. П. Технолог – доменщик. Справочник / Ю. П. Волков, Л. Я. Шпарбер, А. К. Гусаров, – М.: Металлургия,
1986. – 247 с.
4. Министерство чёрной металлургии СССР техническое управление ИЧМ. Доменные печи. Нормативы расхода кокса. –
М.: ВНИТИ ИЧМ, 1987. – 14 с.
5. Ковшов В. Н. Энергосберегающие технологии производства чугуна // В. Н. Ковшов, В. П. Иващенко, В. А. Петренко,
С. Е. Сулименко // Уч. пособие. 2-е изд. – Запорожье: Дикое поле, 2015. – 172 с.
6. Ковшов В. Н. Теоретическое определение степени использования газового потока с помощью математических моде-
лей распределения шихты и газа по радиусу колошника доменной печи. Сообщение 2 / В. Н. Ковшов, П. А. Заблоцкий,
Д. П. Карауш // Теория и практика металлургии. – № 3-4, 2013. – С. 3-6.
7. Патент України на винахід № 107449, С2, МПК (2015.01), С21В 7/04 (2006.01), С21В 7/06 (2006.01), F27D 1/00,F27B
1/14. Спосіб плавки в доменній печі та шахта доменної печі // В. О. Петренко, В. М. Ковшов, В. М. Панін та інш. –
Бюл. № 1, 12.01.2015.
8. Петренко В. А. Интенсификация процессов газодинамики и массообмена в доменной плавке. –Днепропетровск: Ин-
ститут технологии, 2000. – 272 с.
9. Khalafalla S. E., Weston P. L. Jr.Promoters for carbon monoxide reduction of wustite. “Frans. Metallurg. Soc. AIME”, 1967,
№10, 1494 -1499.
10. Коробов И. И. Металлургия и коксохимия. Рациональное использование шихты в доменной плавке / И. И. Коробов,
В. Н. Ковшов, А. Ф. Мищенко. – К.: Техника, 1972. – № 29. – С. 40-46.
11. Патент України на винахід № 92650, С2 МПК(2009), кл-С04В 5/00, С21В 3/06 (2006.01). Пристрій для одержання куско-
вого фракційного матеріалу з розплаву // Ю. М. Овчаренко, В. І. Дірда, М. В. Терещенко, В. М. Захарченко, А. Ю. Путнокі,
В. М. Ковшов, В. І. Набока, О. П. Фоменко – Бюл. № 22, 25.11.2010.
12. Замена части кокса антрацитом в доменной плавке / А. В. Сокуренко, В. А. Шеремет, А. В. Кекух и др. // Сталь. –
2006. − № 5. – С. 6-11.
13. Коксозамещающие технологии в доменной плавке / В. П. Лялюк, И. Г. Товаровский, Д. А. Демчук и др. // Днепропе-
тровск: Пороги, 2006. – 276 с.
ЛИТЕРАТУРА
Наведено шляхи економії енергії та ресурсозаощадження у доменному переділі, які мають застосування зараз і
перспективи в майбутньому.
Каракай С. М., Ковшов В. М., Петренко В. О.
Стан і перспективи впровадження ресурсозаощаджуючих технологій у
доменному виробництві ПАТ «ЄВРАЗ – ДМЗ ім. Петровського»
Анотація
Ключові слова економія, енергія, ресурси, витрати коксу, доменне виробництво
21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 5 (264) ’2015
Karakay S., Kovshov V., Petrenko V.
Status and prospects of implementation of resource saving technologies in
blast furnaces on PJSC «Eurasia – DMZ named Petrovsky»
Summary
The existing any prospect ways to save energy and resources in the blast furnace processing are shown.
economy, energy, resources, consumption of coke, blast furnace productionKeywords
Поступила 14.04.2015
Оформление рукописи для опубликования
в журнале "Металл и литьё Украины":
Материалы для публикации необходимо
подавать в формате, поддерживаемом Microsoft Word,
размер страницы А4, книжная ориентация,
шрифт – Arial, 10, междустрочный интервал – 1,5.
Объём статьи – не более 10 стр., рисунков – не более 5.
Рукопись должна содержать:
– УДК;
– фамилии и инициалы всех авторов (на русском, украинском и английском языках);
– название статьи (на русском, украинском и английском языках);
– название учреждения(й), в котором(ых) работает(ют) автор(ы);
– аннотации (на русском, украинском и английском языках);
– ключевые слова (не менее шести) – на русском, украинском и английском языках;
– предлагаемая структура текста (Arial 10, прямой) научной статьи:
«Введение», «Материалы и методы», «Результаты и обсуждение», «Выводы».
– таблицы должны иметь порядковый номер (Arial 10, курсив) и заголовок (Arial 10, п/ж),
текст в таблице (Arial 9, прямой), примечания к таблицам размещаются непосредственно
под таблицей (Arial 8, курсивом).
– формулы (Arial 11, русские символы – прямым, английские – курсивом, греческие –
Symbol 12, прямым) должны иметь порядковый номер (Arial 10, прямой);
– рисунки, схемы, диаграммы и другие графические материалы должны быть чёрно-
белыми, чёткими, контрастными, обязательно иметь номер и подрисуночную подпись
(Arial 9, прямой); все громоздкие надписи на рисунке следует заменять цифровыми или
буквенными обозначениями, объяснение которых необходимо выносить в подрисуночную
подпись;
– список литературы (Arial 9);
– ссылки нумеруются в порядке их упоминания в тексте, где они обозначаются
порядковой цифрой в квадратных скобках (например - [1]).
|