Алтыбаев Жаксылык Мамырбекович Научные и технологические основы получения Ni-Co содержащих агломератов в производстве фосфора 6D072000 — Химическая технология неорганических веществ Диссертация на соискание ученой степени доктора философии (PhD) (стр. 10 )

Для производства офлюсованного фосфоритового агломерата предусмотрена поставка на НДФЗ так называемой моношихты (с заданным модулем кислотности), приготовленной на рудниках Каратау из смеси кондиционно фосфоритной мелочи (10-0 мм) с мелочью фосфатизированных кремней фосфатно-кремнистых пород. В этом случае шихта будет состоять только и двух компонентов: офлюсованного агломерата и кокса.

       В процессе агломерации фосфоритной мелочи в качестве флюсующих добавки используется никель-кобальтсодержищая руда и внутренние вскрышные породы, образующиеся при добыче бурых углей.        

Таблица 5 - Химический состав никель-кобоальтсодержащей руды

Месторождение	Содержание, в %
NiO	CoO					CaO	MgO
Кемпирсай	1,4	0,076	1,3	21,4	8,3	45,3	1,1	9,6	1,4
Экибастуз - Шидеринское	0,88	0,05	1,4	20,4	6,4	31,6	0,6	6	1,1

       1.2.5 Топливо для агломерации

Коксовая мелочь является наилучшим агломерационным топливом. Но в связи с ее дефицитностью как в нашей стране, так и за рубежом ведутся широкие исследования по изысканию других видов топлива, пригодных для процесса агломерации руд и концентратов [120,121]. Не менее остро этот зопрос встает и при производстве фосфоритового агло­мерата. 

Данное топливо должно обладать определенной реакционное способностью, соответствующей условиям теплопередачи. При слишком низкой реакционной способности горение протекает медленно и топливе сгорает не полностью. При чрезмерно большой реакционной способности скорость горения оказывается выше скорости теплопередачи. В качестве за­менителей кокса испытываются антрацит, каменные угли, нефтяной кокс, полукокс из бурых углей, торфяной кокс и другие виды топлива. Наиболее изучен вопрос замены части коксовой мелочи антрацитом. Пониженная в сравнении с коксом реакционная способность антрацита приводит к сниже­нию вертикальной скорости спекания и производительности агломерацион­ных машин, особенно при агломерации тонкоизмельченных концентратов. По данным [121] максимальная доля антрацита в смеси с коксиком при агло­мерации концентрата не должна превышать 25-30%, а содержание золы в нем должно быть не выше 15%.

Получены положительные результаты исследований по частичной замене коксовой мелочи коксами, полученными в кипящем слое из каменных углей с низкой коксуемостью [121]. Вертикальная скорость спекания с применением этих коксов превышает обычную на 10-30%о. Производительность установки также увеличивается, но качество агломерата несколько ухудшается. Эффек­тивной оказалось замена 30-35%) коксовой мелочи торфяным коксом. При испытании такой замены на промышленных агломашинах производитель­ность увеличилась на 4-6%. Механическая прочность агломерата и его рас­севы практически не отличались от тех же показателей при работе на одной коксовой мелочи.

Использование буроугольного полукокса в качестве топлива для агломера­ции не дало положительных результатов. Полукокс, полученный из бурых углей путем высокоскоростного коксования, отличается весьма высокой ре­акционной  способностью, он загорается на воздухе при 210-2200 С, а в дымовых газах, содержащих 10-12% кислорода, - при 300°С [125]. При замене I кокса потукоксом из углей Канско-Ачинского бассейна для агломерации коршуновкого концентрата удельная производительность установки снизилась с 1,38 до 0,35 т/(м2•ч) [125, с.42] Замена до 40% кокса буроугольным полукоксом возможна лишь при накатыва­нии последнего на поверхность гранул окомкованной шихты. 

Для агломерации фосфоритов используется коксовая мелочь, образую­щаяся при сортировке металлургического кокса, применяемого в фосфорных печах. Расчеты показывают, что количество отходов кокса на фосфорных за­водах не может полностью обеспечить потребность в нем агломерационного производства. Для покрытия этого дефицита неизбежно вовлечение в произ­водство фосфоритового агломерата другого, более дешевого вида топлива.

Применение в качестве агломерационного топлива более дешевого кокса из коксующихся, но высокозольных и труднообогатимых углей Карагандин­ского и других бассейнов представляется наиболее целесообразным для аг­ломерации фосфоритов в связи с тем, что минеральная часть этого кокса, со­держащая 60-75% SiО2, является флюсующим компонентом, необходимым для переработки агломерата в фосфорных печах.

  Исследованиями установлена возможность замены обычного кокса на высокозольный при агломерации фосфоритов. Такая воз­можность подтверждена и полупромышленными испытаниями на опытной агломашине ПО «Куйбышевфосфор». При этом показано, что несмотря на повышенную реакционную способность высокозольного кокса [123] приме­нение его для агломерации фосфоритов связано со снижением вертикальной скорости спекания, и удельной производительности агломашины на 7-9%. Механическая прочность агломерата при этом несколько ухудшается (выход фракции 5-0 мм после испытания на барабане увеличивается на 1-5%). Такое снижение производительности установки и механической прочности агло­мерата характерно для спекания шихт с повышенным модулем кислотности [125, с.42].

В качестве агломерационного топлива для спекания фосфоритовой руд­ной мелочи на Новоджамбулском фосфорном заводе применяют коксик крупностью 3-0 мм, который получают из отсевов, образующихся при дроб­лении, сушке и контрольном грохочении кокса для фосфорных печей. При этом количество отсевов, как правило, не покрывает полной потребности аг­ломерационного производства в технологическом топливе. В этом случае для приготовления агломерационного топлива используют часть крупного

Применение в качестве агломерационного топлива более дешевого кокс из коксующихся, но высокозольных и труднообогатимых углей Карагандинского и других бассейнов представляется наиболее целесообразным для агломерации фосфоритов в связи с тем, что минеральная часть этого кокса, со держащая 60-75% SiC>2, является флюсующим компонентом, необходимые для переработки агломерата в фосфорных печах.

Лабораторными исследованиями установлена возможность замены обычного кокса на высокозольный при агломерации фосфоритов. Такая возможность подтверждена и полупромышленными испытаниями на опытном агломашине ПО «Куйбышевфосфор». При этом показано, что несмотря на повышенную реакционную способность высокозольного кокса [124] применение его для агломерации фосфоритов связано со снижением вертикальное скорости спекания, и удельной производительности агломашины на 7-9% Механическая прочность агломерата при этом несколько ухудшается (выход фракции 5-0 мм после испытания на барабане увеличивается на 1-5%). Такое снижение производительности установки и механической прочности агло­мерата характерно для спекания шихт с повышенным модулем кислотности [125, с.42].

В качестве агломерационного топлива для спекания фосфоритовой руд­ной мелочи на Новоджамбулском фосфорном заводе применяют коксик крупностью 3-0 мм, который получают из отсевов, образующихся при дроб­лении, сушке и контрольном грохочении кокса для фосфорных печей. При этом количество отсевов, как правило, не покрывает полной потребности агломерационного производства в технологическом топливе. В этом случае для приготовления агломерационного топлива используют часть крупного кокса.

Доменный кокс является дорогим и дефицитным продуктом. В себестои­мости фосфора затраты на кокс составляют более 15%. В связи с этим ведутся интенсивные поиски и испытания более дешевых и доступных видов агмерационного топлива для спекания как железорудных материалов [110, с.31-32] так и фосфоритовой рудной мелочи [123, с.42].

В качестве заменителей коксовой мелочи использовались отходы тепловой изоляции печей обжига электродов - отходы графитации, содержащие до 84% углерода и 9% SiC [91, с.27].

С учетом благоприятного гранулометрического состава (60-70% фракции  0-6 мм, 30-40% - 6-25 мм), а также невысокой цены отходов графитации их I можно использовать в качестве топлива при агломерации фосфоритной ме­лочи. С отходами графитации в агломерационную шихту вводится 0,2-0,4% карбида кремния. Карбид кремния, вводимый в аглошихту с отходами гра­фитации в условиях агломерационного процесса, в фазовых превращениях не участвует и полностью остается в агломерате. Поступая затем в электро­термическую печь с агломератом, он будет полноценным восстановителем и заменителем металлургического кокса [112,113].

Испытания отходов графитации в аглопроизводстве АО «Нодфос» показали принципиальную возможность замены отходами графитации 50% металлургического кокса. Основные показатели, такие как меха­ническая прочность, выход годного агломерата, производительность про­мышленной агломашины (АКМ-312) находились на уровне базового вариан­та.  В результате испытания был получен фосфоритовый агломерат, перера­ботанный в электротермической печи РКЗ-80 с использованием в качестве восстановителя металлургического кокса и его смеси с отходами графитации. Карбид кремния, попадая в электротермическую печь с агломератом, позволил снизить дозировку кокса на 5 и кварцита на 2%.

Применение в качестве заменителей коксовой мелочи внутренних вскрышных пород угледобычи представляется также целесообразным в связи с тем, что при агломерации отходы добычи Ленгерских бурых углей выполняют роль топливного компонента и кварцсодержащего материала.