Научные разработки ИЧМ в области брикетирования мелкофракционных шихтовых материалов
Рассмотрены разработки Института черной металлургии по горячему и холодному брикетированию мелкофракционных сырьевых материалов и промышленных отходов. Описана методология проведения работ от лабораторных исследований до разработки технологии и прессового оборудования. Показаны результаты промышл...
Gespeichert in:
| Datum: | 2004 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
2004
|
| Schriftenreihe: | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21086 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Научные разработки ИЧМ в области брикетирования мелкофракционных шихтовых материалов / В.А. Носков, Б.Н. Маймур // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2004. — Вип. 8. — С. 362-368. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-21086 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-210862011-07-29T23:29:54Z Научные разработки ИЧМ в области брикетирования мелкофракционных шихтовых материалов Носков, В.А. Маймур, Б.Н. Металлургическое машиноведение Рассмотрены разработки Института черной металлургии по горячему и холодному брикетированию мелкофракционных сырьевых материалов и промышленных отходов. Описана методология проведения работ от лабораторных исследований до разработки технологии и прессового оборудования. Показаны результаты промышленного внедрения разработок в последние годы, перспектив ность их дальнейшего развития. 2004 Article Научные разработки ИЧМ в области брикетирования мелкофракционных шихтовых материалов / В.А. Носков, Б.Н. Маймур // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2004. — Вип. 8. — С. 362-368. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. XXXX-0070 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21086 622.7:669.014.84 ru Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Металлургическое машиноведение Металлургическое машиноведение |
| spellingShingle |
Металлургическое машиноведение Металлургическое машиноведение Носков, В.А. Маймур, Б.Н. Научные разработки ИЧМ в области брикетирования мелкофракционных шихтовых материалов Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| description |
Рассмотрены разработки Института черной металлургии по горячему и холодному брикетированию мелкофракционных сырьевых материалов и промышленных отходов. Описана методология проведения работ от лабораторных исследований до разработки технологии и прессового оборудования. Показаны результаты промышленного внедрения разработок в последние годы, перспектив
ность их дальнейшего развития. |
| format |
Article |
| author |
Носков, В.А. Маймур, Б.Н. |
| author_facet |
Носков, В.А. Маймур, Б.Н. |
| author_sort |
Носков, В.А. |
| title |
Научные разработки ИЧМ в области брикетирования мелкофракционных шихтовых материалов |
| title_short |
Научные разработки ИЧМ в области брикетирования мелкофракционных шихтовых материалов |
| title_full |
Научные разработки ИЧМ в области брикетирования мелкофракционных шихтовых материалов |
| title_fullStr |
Научные разработки ИЧМ в области брикетирования мелкофракционных шихтовых материалов |
| title_full_unstemmed |
Научные разработки ИЧМ в области брикетирования мелкофракционных шихтовых материалов |
| title_sort |
научные разработки ичм в области брикетирования мелкофракционных шихтовых материалов |
| publisher |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України |
| publishDate |
2004 |
| topic_facet |
Металлургическое машиноведение |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21086 |
| citation_txt |
Научные разработки ИЧМ в области брикетирования мелкофракционных шихтовых материалов / В.А. Носков, Б.Н. Маймур // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2004. — Вип. 8. — С. 362-368. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| series |
Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| work_keys_str_mv |
AT noskovva naučnyerazrabotkiičmvoblastibriketirovaniâmelkofrakcionnyhšihtovyhmaterialov AT majmurbn naučnyerazrabotkiičmvoblastibriketirovaniâmelkofrakcionnyhšihtovyhmaterialov |
| first_indexed |
2025-07-02T21:35:08Z |
| last_indexed |
2025-07-02T21:35:08Z |
| _version_ |
1836572589114261504 |
| fulltext |
362
УДК 622.7:669.014.84
В.А. Носков, Б.Н. Маймур
НАУЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ ИЧМ В ОБЛАСТИ БРИКЕТИРОВАНИЯ
МЕЛКОФРАКЦИОННЫХ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Рассмотрены разработки Института черной металлургии по горячему и хо-
лодному брикетированию мелкофракционных сырьевых материалов и промыш-
ленных отходов. Описана методология проведения работ – от лабораторных ис-
следований до разработки технологии и прессового оборудования. Показаны ре-
зультаты промышленного внедрения разработок в последние годы, перспектив-
ность их дальнейшего развития.
Проблема окускования сырьевых материалов для металлургического
передела возникла еще в ХIХ веке, когда, наряду с богатыми кусковыми
рудами и флюсами, в производство начали вовлекать и их мелкие фрак-
ции. Брикетирование, как способ окускования, появилось раньше агломе-
рации и окомкования. Однако затем, в связи с ростом объемов производ-
ства, увеличением производительности и совершенствованием конструк-
ции оборудования для получения агломерата и окатышей брикетирование
отошло на второй план. Тем не менее, в ряде малотоннажных технологий,
особенно в цветной металлургии, брикетирование получило дальнейшее
развитие. Кроме металлургии, брикетирование давно и успешно применя-
ется в угольной промышленности для производства топливных брикетов.
В Институте черной металлургии (ИЧМ) разработки по брикетирова-
нию начали развиваться по инициативе и под руководством академика АН
УССР З.И.Некрасова. Им в 60−е годы минувшего столетия была высказа-
на идея создания нового вида сырья для доменной плавки – брикетов го-
рячего прессования из частично восстановленных богатых железорудных
концентратов. Такое сырье должно было устранить ряд недостатков, при-
сущих, в силу особенностей физико−химических процессов получения,
фазового состава и структуры, традиционному сырью – агломерату и ока-
тышам. Имея высокие прочностные свойства в исходном состоянии, и
сохраняя их в процессе восстановления, брикеты должны были иметь в
своем составе углерод − восстановитель и флюс. В основу технологии
закладывались химико−термическая подготовка дисперсного магнетито-
вого концентрата и последующее прессование горячей пластичной ших-
ты.
Для создания нового вида сырья требовалось решение ряда научных,
технологических и инженерно− конструкторских задач. К работе были
привлечены специалисты различного профиля – физики, петрографы, ме-
таллурги− технологи, инженеры− конструкторы, машиноведы. Был вы-
полнен комплекс исследований по изучению электронной структуры и
пластических свойств оксидов железа и твердых растворов на их основе
363
[1], разработке методик и устройств для изучения физико−механических
параметров и характеристик уплотнения материалов [2], изучению струк-
туры и свойств брикетов [3]. Были сконструированы, изготовлены и смон-
тированы в стендовом зале отдела металлургии чугуна укрупненные экс-
периментальные установки для нагрева и восстановления железорудных
концентратов (реактор кипящего слоя, вращающаяся печь) и валковый
брикетный пресс, оснащенный измерительной аппаратурой для регистра-
ции параметров прессования [4]. Кроме сотрудников отдела металлургии
чугуна, в работах активно участвовали специалисты отдела разработки и
исследования установок, металлургического машиноведения, работники
экспериментально− производственных мастерских.
В 1978г. из состава отдела металлургии чугуна выделился отдел желе-
зорудного сырья, основную задачу которого его руководитель
З.И.Некрасов видел в доведении технологии производства брикетов из
частично восстановленных железорудных концентратов до промышлен-
ного внедрения. На первом этапе предстояло создать опытно− промыш-
ленную установку (ОПУ) по производству брикетов, накопить необходи-
мые партии, провести опытные доменные плавки и определить реальный
технико−экономический эффект от применения нового вида сырья.
Опытно − промышленная установка производительностью 150 тыс.т бри-
кетов в год проектировалась и сооружалась на Северном горно− обогати-
тельном комбинате (г.Кривой Рог) по решению и под постоянным кон-
тролем высших партийных и государственных органов СССР, что было
обусловлено очень высокими, по расчетам, показателями работы домен-
ных печей на брикетах. По технологическому заданию Института черной
металлургии проектирование ОПУ выполнял Механобрчермет. К проект-
ным работам и созданию оборудования был привлечен ряд ведущих ис-
следовательских и проектных организаций. В частности, валковый пресс
производительностью до 30 т/ч для горячего брикетирования шихты по
техническому заданию ИЧМ был разработан и изготовлен институтом
«ВНИИметмаш» в кооперации с Ново−Краматорским машиностроитель-
ным заводом.
Пуск ОПУ СевгОКа состоялся в конце 1987 года. К сожалению, не-
смотря на усилия сотрудников ИЧМ (коллективы ОЖС, ОРУ, ОММ), дру-
гих организаций − участников и персонала установки в течение 1988–89
гг. она так и не была выведена на проектную мощность. Основной причи-
ной этого явились допущенные привлеченными специализированными
организациями ошибки при расчете и проектировании восстановительно-
го агрегата – вращающейся печи специфической конструкции. Трудности
организационного плана, возникшие в период перестройки, также в зна-
чительной мере способствовали прекращению работ по освоению ОПУ.
Несмотря на то, что планируемый результат не был достигнут, работа на
ОПУ СевгОКа стала настоящей школой для сотрудников ИЧМ, занимаю-
щихся брикетной тематикой. Приобретенный опыт внедрения результатов
364
своих разработок при взаимодействии с проектантами и производствен-
никами оказался бесценным в последующие годы. Этот опыт, а также на-
личие научной, экспериментальной базы и высококвалифицированных
специалистов позволили в дальнейшем развивать в ИЧМ науч-
но−техническое направление по брикетированию широкого спектра мел-
кофракционных материалов.
Толчком к развитию указанного направления послужило возрастание
интереса к технологии брикетирования в отечественной и зарубежной
металлургии, связанное с истощением запасов месторождений полезных
ископаемых, постоянно увеличивающимся количеством техногенных от-
ходов и требованиями экологии. Именно брикетирование в ряде случаев
позволяет наиболее эффективно окусковать и вернуть в производство
мелкофракционные и тонкодисперсные промышленные отходы, повтор-
ное использование которых позволяет уменьшить потребность металлур-
гии в железной руде и флюсах, повысить эффективность использования
добываемых углей в промышленности и в быту. Резкое обострение ситуа-
ции в конце 80−х – начале 90−х годов ХХ столетия на рынке энергоноси-
телей вызвало необходимость проанализировать процесс брикетирования
с точки зрения энергозатрат. В результате наиболее выгодным, а, следова-
тельно, и приоритетным, оказался процесс брикетирования мелкофракци-
онных материалов в холодном состоянии со связующими добавками.
Таким образом, в ИЧМ начался новый этап развития данного направ-
ления – разработки технологий и оборудования для холодного брикетиро-
вания. Подводя итог этапу работ по горячему брикетированию, следует
отметить большой вклад, который на различных стадиях развития этого
направления внесли в решение вопросов технологии специалисты ИЧМ
А.Г.Ульянов, Г.М.Дроздов, Б.Н.Маймур, В.Ф.Мороз, Э.В.Приходько,
Б.А.Нижегородов, В.И.Ковтун, В.В.Рутковский, В.В.Мркулов и др., а в
разработку и создание технологического оборудования – В.В.Лисицкий,
В.Ф.Тарасенко, В.А.Носков, О.Н.Кукушкин, В.И.Большаков,
И.Г.Муравьева, А.М.Иоффе, В.И.Головко и др. В 1992 г. решением ди-
рекции ИЧМ на базе лаборатории технологии брикетирования отдела же-
лезорудного сырья и лаборатории разработки установок доменного про-
изводства отдела разработки и исследования опытных установок было
создано единое структурное подразделение – лаборатория разработки
технологий и оборудования для подготовки шихтовых материалов в со-
ставе отдела технологического оборудования и систем управления. Тема-
тика работ подразделения полностью направлена на совершенствование
процесса брикетирования, разработку технологий производства брикетов
из самого широкого круга мелкофракционных материалов, научные и
конструкторские разработки по созданию прессового оборудования.
Выполненный сотрудниками ИЧМ комплекс теоретических и экспе-
риментальных исследований, базируясь на основополагающих разработ-
ках в области уплотнения порошков и формирования структуры прессо-
365
вок, имеет выраженную практическую направленность и позволяет уста-
новить закономерности прессования конкретных металлургических шихт
с их специфическим составом и физико−механическими свойствами. Ис-
следования проводятся с целью отработки режимов брикетирования раз-
личных шихт, проверки и уточнения расчетных параметров и получения
исходных данных, необходимых для разработки технологического регла-
мента производства брикетов, расчета и конструирования прессового обо-
рудования [5]. Исследованию подвергаются шихты, использование кото-
рых в технологических переделах является целесообразным. Ключевым
результатом при исследовании физико−механических характеристик
прессуемости шихт является установление функциональной связи между
уплотнением и давлением прессования в виде кривых прессования. Поль-
зуясь такими кривыми, можно определить работу прессования и усилия
пресса, необходимые для получения брикетов заданной плотности, а так-
же другие технологические и геометрические параметры, характеризую-
щие процесс брикетирования.
В отличие от предшествующих исследований процесс брикетирова-
ния рассмотрен как совместный процесс прессования и прокатки сыпучих
материалов в валках. При выборе связующих добавок помимо предъяв-
ляемых к ним технологических требований учитывается их стоимость и
обеспеченность ресурсами Украины. Проводимые в ИЧМ исследования в
области брикетирования мелкофракционных сырьевых материалов и от-
ходов носят системный характер, а накопленный опыт, наличие исследо-
вательского оборудования и специальных экспериментальных установок
и агрегатов позволяет выполнение полупромышленных опытов, что вы-
годно отличает ИЧМ от других исследовательских организаций. Именно
системный подход позволил создать в ИЧМ методологию выполнения
разработок технологий брикетирования по полному циклу – от лабора-
торных исследований свойств шихты, подлежащей брикетированию, до
составления технологического задания на проектирование брикетного
производства, разработки и изготовления валковых прессов с требуемыми
техническими характеристиками.
Опыт работы на экспериментальном валковом прессе и анализ резуль-
татов исследований его силовых и конструктивных параметров [6] позво-
лили сформулировать принципы и требования, являющиеся основопола-
гающими при создании прессов. В 1989− 90г.г. в ИЧМ создана принципи-
ально новая конструкция валкового пресса бесстанинного типа [7], обла-
дающая простотой, надежностью и удобством в эксплуатации (рис.1).
Расчет параметров пресса выполнен на основе разработанной в ИЧМ ме-
тодики, учитывающей физико−механические свойства шихт, условия за-
хвата шихты валками, механизм развития нагрузок в очаге деформации и
влияние конфигурации формующих элементов на параметры брикета.
366
Рис.1. Валковый пресс
конструкции ИЧМ
Отмечая целесооб-
разность и перспектив-
ность создания таких
прессов, следует под-
черкнуть, что изготов-
ленных и эксплуатируе-
мых бесстанинных прес-
сов либо разработанных
на уровне конструктивных или технических решений до настоящего вре-
мени практически не было. В этой связи разработки технологий брикети-
рования в комплексе с изготовлением этих прессов обретают бóльшую
привлекательность и представляют практический интерес для предпри-
ятий− заказчиков.
Одними из первых заказчиков были ОАО «Металлургический комби-
нат «Азовсталь» и ОАО «Краматорский металлургический завод
им.Куйбышева», для которых ИЧМ выполнил разработки технологии и
прессового оборудования для брикетирования железосодержащих отхо-
дов. Для Днепропетровского завода прокатных валков была выполнена
разработка технологии и оборудования для брикетирования чугунной
стружки – основного отхода производства данного завода. По заказу ряда
предприятий, имеющих в своем составе технологические линии или уча-
стки брикетирования, были разработаны, изготовлены и адаптированы к
конкретным условиям производства валковые прессы конструкции ИЧМ.
К таким предприятиям относятся ОАО «Брикет» (г.Донецк), АО «Алтай–
кокс», НПП «НИККОМ» (г.Москва), Донской горно−обогатительный
комбинат (г.Хром−Тау, Казахстан) ОАО «Семилукский огнеупорный за-
вод» (г.Семилуки Воронежской обл.), НПП «Брик» (г.Екатеринбург) и др.
За последние 10 лет экспериментально− производственным предприятием
(ЭПП) Института черной металлургии изготовлено более 20 прессов для
предприятий стран СНГ.
Особо следует отметить разработки, на основе которых спроектиро-
ваны и сооружены промышленные установки брикетирования. Так, на-
пример, в августе 2003г. по технологическому регламенту ИЧМ на Нико-
польском заводе ферросплавов сооружен комплекс брикетирования отсе-
вов ферросплавов (БОФ) (рис.2). Технологией предусмотрено брикетиро-
вание отсевов силикомарганца либо ферромарганца с добавкой органиче-
ского связующего. Освоение технологии и оборудования с выводом ком-
плекса на проектный режим осуществлялось с помощью специалистов
367
ИЧМ. Сегодня комплекс БОФ работает стабильно, обеспечивая заданную
производительность 5 т/ч, имея резервы на её повышение [8].
Рис.2. Комплекс брикетирования отсевов ферросплавов ОАО «НЗФ»
Тремя месяцами раньше была сооружена опытно−промышленная ус-
тановка для брикетирования отходов ферросплавного производства на
производственной базе ООО «Конкрет» Технологический регламент про-
изводства брикетов и валковый пресс был разработан специалистами
ИЧМ. Вывод установки на технологический режим и обучение персонала
осуществляли также специалисты ИЧМ. Сегодня установка преобразова-
на в завод по производству брикетов для металлургической промышлен-
ности. В ноябре 2003 г. для ООО «Влалекта» (г. Макеевка Донецкой обл.)
по разработкам ИЧМ сооружена установка брикетирования аглодоменно-
го шлама и прокатной окалины на цементной связке. Производительность
установки 3…5 т/ч. В настоящее время начались пуско−наладочные рабо-
ты на опытно−промышленной установке ОАО «МК «Криворожсталь» для
брикетирования отсевов ферросплавов. Технологический регламент и
прессовое оборудование разработаны ИЧМ, нестандартное оборудование
разработано специалистами КФ НМетАУ и ПКБ меткомбината.
Сегодня данное направление получает свое дальнейшее развитие в
Институте. На ближайшие 2–3 года намечены работы по исследованию
износостойкости и восстановлению рабочих валков пресса, разработке
технологий получения брикетов комплексного состава, разработке новых
связующих добавок и усовершенствованию конструкции валкового прес-
са. Все перечисленные научные разработки ИЧМ, приобретенный опыт и
полученные результаты способствуют развитию теории и практики бри-
368
кетирования – одного из важнейших направлений переработки и утилиза-
ции промышленных отходов.
1. Исследование структуры и свойств твердых растворов вюстита с СаО /
В.Ф.Мороз, Э.В. Приходько, Б.Н. Маймур // Интенсификация процессов до-
менной плавки и освоение печей большого объема. – 1977. – Вып.3.− С.112–
121.
2. Формирование структуры и фазовый состав железорудных брикетов горячего
прессования / З.И. Некрасов, А.Г. Ульянов, Г.М. Дроздов, Б.Н. Маймур,
В.И.Негода // Сталь. – 1975. – № 5. – С.391–395.
3. Лабораторная установка для изучения процесса горячего прессования. /
З.И.Некрасов, В.В.Меркулов, Б.Н. Маймур, В.А. Носков // Порошковая ме-
таллургия. – 1975. – № 12. – С.91–92.
4. Пресс для горячего брикетирования железосодержащих материалов /
З.И.Некрасов, Г.Г. Побегайло, А.Г. Ульянов, В.Ф. Тарасенко, О.М.Кудрявцев,
В.А. Носков // Интенсификация процессов доменной плавки и освоение печей
большого объема. – 1979. – Вып.5. – С.20–23.
5. Экспериментальные исследования основных параметров и режимов брикети-
рования мелкофракционных техногенных отходов в валковых прессах / В.А.
Носков, Б.Н. Маймур, В.И. Петренко, А.Т. Лебедь // Металлургическая и гор-
норудная промышленность.–1999.– № 6. – С.104–107.
6. Носков В.А. Определение силовых параметров процесса брикетирования сы-
пучих шихт в валковых прессах // Фундаментальные и прикладные проблемы
черной металлургии: сб.научн.тр. Выпуск 3. К.: Наукова думка. – 1999. –
С.349–356.
7. Носков В.А. Валковый пресс для брикетирования мелкофракционных отходов
производства и сырья // Металлургическая и горнорудная промышленность. –
1999. – № 2–3. – С.100–102.
8. Опытно− промышленное производство брикетов из отсевов ферросплавов на
ОАО «НЗФ» / В.А. Носков, В.И. Большаков, Б.Н. Маймур, В.И.Петренко, В.С.
Куцин и др.// Металлургическая и горнорудная промышленность.–2004. – №3.
– С.349–356.
Статья рекомендована к печати членом–корреспондентом НАН Ук-
раины. В.И.Большаковым.
|