Новые Методы и Технологии
тел: 8(499)781-69-79

ПЛАЗМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛИЗОВАННЫХ ОКАТЫШЕЙ

              

1.Актуальность вопроса.

В настоящее время применение технологий по производству железа прямого восстановления в основном в виде металлизованных окатышей-DRI (Direct Reduced Iron) и горячебрикетированного железа-HBI (Hot Briguetted Iron), как и прежде, считается одним из самых перспективных направлений для эффективного развития мировой металлургии. Так как использование DRI при выплавке стали позволяет производить наиболее качественный и экономически выгодный металл, удовлетворяющий самым высоким требованиям отраслей-потребителей (машиностроение, авиа, судостроение, строительство и др.), то текущий спрос на DRI-HBI постоянно растёт, невзирая на нестабильность рынка и жесткую конкуренцию со стороны альтернативных видов сырья.

По технологии производства DRI на сегодня в мире наиболее отработан и распространён Мидрекс-процесс, который уверенно удерживает лидирующие позиции на рынке (более 60% от общемировых поставок),что, естественно, указывает на  преимущества по сравнению с многими другими технологиями. Однако многолетняя практика совершенствования процесса «Мидрекс» и его аналогов, по мнению специалистов, выявила также некоторые значимые и нерешаемые вопросы в направлении повышения производительности и снижения себестоимости продукции, сдерживающих развитие способов получения DRI в целом , как то:

      -высокий расход восстановительного газа, при нестабильности его температуры и состава;

      -низкая степень использования восстановительного газа;

      -низкий тепловой КПД;

      -высокая инертность процесса, а в следствии:

      -низкий уровень  автоматического регулирования процесса;

      -необходимость расхода дорогостоящего катализатора.

Для успешного преодоления перечисленных проблем, разработано и в течение длительного времени испытано на опытной  установке инновационную технологию производства DRI на основании использования в металлотермических процессах низкотемпературной ПЛАЗМЫ. Данный процесс авторами-разработчиками условно назван "ПЛАЗМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛИЗОВАННЫХ ОКАТЫШЕЙ" (ПТП DRI).

2. Предлагаемый к реализации инновационный проект металлургического комплекса на базе плазменной технологии производства металлизованных окатышей

в том числе:

      2.1. Выполнение проекта строительства комплекса;

      2.2. Инжиниринг, закупки, изготовление и поставка оборудования;

      2.3. Шефмонтаж, пуско-наладка оборудования и его ввод в эксплуатацию;

      2.4. Обучение персонала и передача ноу-хау;

      2.5. Достижение гарантийных параметров производства.

В зависимости от поставленных задач заказчиком могут быть рассмотрены варианты:

      а)    Проект отдельного производства DRI только для товарного продукта;

      б)   Проект производства DRI в составе действующего металлургического предприятия;

      в)    Мини-завод, включающий производства DRI, стальной заготовки или слябов, а также готового проката.   

 В состав локального комплекса ПТП DRI входит:

        -  Участок окомкования сырья в виде железорудных окатышей или брикетов;

        -  Шахтная печь-реактор твёрдофазного восстановления (РВТФ) с базовой производительностью 260000т/год

        - Блок из 8-ми плазмохимических генераторов (ПХГ), размещённых по периметру колонны РВТФ, на уровне основания зоны восстановления; 

         - Установка утилизации отходящих газов и блок генерирования электроэнергии для собственных нужд.

По технологической схеме ПТП DRI восстановительный газ вырабатывается в 8-ми ПХГ, опоясывающих средний уровень колонны РВТФ. В каждом ПХГ размещаются 4 плазмотрона.

      Для условий массового производства разработан, не имеющий в мировой практике аналогов, плазмотрон ПМ-05 с потребляемой мощностью 500кВт и КПД 0,8-0,9, в котором природный газ конвертируется углекислым газом по объёму на ~50% СО и ~50% Н2 (при воздушной конверсии: 30% СО, 60% Н2, до 3% СО2, до 3% Н2О, остальное – азот)  и нагревается до среднемассовой температуры 3000-4000 град. К. Плазменная струя, состоящая из синтез-газа, подается в смесительную камеру плазмохимического газогенератора (ПХГ), в которой установлены форсунки для подачи "сырого" природного газа, кислорода или  пара.

Вводимые газы, смешиваясь в канале ПХГ с нагретым в плазмотронах до 3000-4000град К  синтез-газом, подогреваются в среднем до 1000град.С и усредняются до следующего состава: 30% СО, 60% Н2, до 3% СО2, до 3% Н2О,). Полученный в канале ПХГ синтез-газ, через соединительный канал подается в слой окатышей. При встречном движении потоков газа и окатышей, в камере реактора твердофазного восстановления осуществляется интенсивный тепломассообмен между потоками материалов и газов. Окатыши при движении в реакторе по всей высоте реактора восстанавливаются до высоких степеней металлизации. Проходя зону охлаждения, DRI выгружаются в бункер. (Приложение №2)

     Полученные, при отработке предлагаемой технологии результаты показали высокую эффективность. Степень металлизации окатышей в активной зоне составляла 88,7-93,5%, а брикетов 93,6-96,5%. Что позволяет получать при выплавке сталь очень высокой чистоты, которая очень востребована в космическом, судостроительном и авиационном строительстве.

Которую получить при существующих технологиях невозможно.

 

3.Технико-экономические показатели плазменной технологии DRI.

Преимущества ПТП DRI по сравнению с процессом «Мидрекс», как по экономическим, так и по техническим расчётным  данным.

 

Наименование показателя

ед.изм

Плазменная технология

Мидрекс

1

Себестоимость

$/т

100

150-200

2

Эл. энергия( при утилизации тепла)

кВт/т

ноль

120

Расход Ni катализатора

кг/т

ноль

10

4

Производственные площади

м2

400

5 000

5

Высота сооружений

м

15

30

6

Выбросы в атмосферу

м3

340

700

7

Срок окупаемости

год

1,9-2,3

5-6

8

Продолжительность строительства в т.ч. 1год проектирование

год

2

3

 

 

В реальных условиях ПТП положительный результат дают также факторы, трудно поддающиеся расчёту, такие как автоматизация процесса, строгий регламент температуры синтез-газа, особенно на высоких уровнях температуры, минимальной инерционности процесса  и т.д.

 

 

© Все права защищены, ООО "Новые Методы и Технологии"