УДК 669.168.013.001.63(075.8) - Электронная библиотека ПГУ

Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет
им. С. Торайгырова
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ФЕРРОСПЛАВНЫХ ЦЕХОВ
Учебное пособие
для студентов металлургических специальностей
Павлодар
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет
им. С. Торайгырова
Факультет металлургии, машиностроения и транспорта
Кафедра металлургии
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ФЕРРОСПЛАВНЫХ ЦЕХОВ
Учебное пособие
для студентов металлургических специальностей
Павлодар
Кереку
2011
2
УДК 669.168.013.001.63(075.8)
ББК 34.326-4я73
П79
Рекомендовано к изданию Ученым советом Павлодарского
государственного университета им. С. Торайгырова
Рецензенты:
Сержанов Р. И. – кандидат технических наук, профессор
Павлодарского государственного университета им. С. Торайгырова;
Нурмаганбетов Ж. О. – доктор технических наук, профессор,
ректор Павлодарского государственного педагогического института;
Ибраев И. К. – доктор технических наук, профессор
Инновационного Евразийского университета.
Составители: А. К. Жунусов, Н. С. Сембаев
П79 Проектирование ферросплавных цехов : учебное пособие для
металлургических специальностей / сост. : А. К. Жунусов,
Н. С. Сембаев – Павлодар : Кереку, 2011. – 107 с.
ISBN
В данном учебном пособии изложены структура, содержание и
порядок промышленного проектирования металлургических объектов.
Приведены проектные решения по выбору и расчету
оборудования основных и вспомогательных ферросплавных цехов, а
также краткое описание Аксуского завода ферросплавов и некоторых
заводов СНГ.
Учебное
пособие
предназначено
студентам
ВУЗов
специальности 050709 «Металлургия».
УДК 69.168.013.001.63(075.8)
ББК 34.326-4я73
ISBN
© Жунусов А. К., Сембаев Н. С., 2011
© ПГУ им. С. Торайгырова, 2011
За достоверность материалов, грамматические и орфографические ошибки
ответственность несут авторы и составители
3
Введение
Развитие черной и цветной металлургии предопределяет коренное
улучшение качества и увеличение выпуска эффективных видов
металлопродукции, широкое техническое перевооружение предприятий
важнейших народнохозяйственных отраслей. Решение этих проблем
непосредственно связано с ускоренным развитием производства
ферросплавов на основе расширения минерально-сырьевой базы,
создания высокоэффективных замкнутых безотходных и малоотходных
технологий и др. Научно-технический и экономический потенциал
металлургии определяется уровнем теоретической и профессиональной
подготовки инженерных кадров и практическим использованием
результатов научных исследований. Поэтому, в решении указанных
задач видное место отводится высшей школе.
В
последние
годы
получили
дальнейшее
развитие
фундаментальные теоретические и экспериментальные исследования
электроферросплавных процессов; внедрены в производство
принципиально новые технологические процессы получения и
рафинирования ферросплавов; успешно эксплуатируются более
совершенные электропечи и электротермическое оборудование,
введены новые нормативные документы на ферросплавную
продукцию, решены проблемы комплексного использования сырья и
охраны окружающей среды.
Ферросплавная промышленность производит 150 различных
видов и марок простых и сложных ферросплавов, в которые отдельно
или в различном сочетании входят – 25 элементов. К ним относится
большинство легких (Al, Ва, В, Са, Mg, Sr, Тi), часть редких и
рассеянных (V, W, Се, Y, Мо, Nb, Та, Sc), тяжелых (Со, Мn, Ni, Cr)
металлов, а также неметаллов (Si, Р, Se, Те и N).
В истории развития производства ферросплавов выделяются два
периода. В начале XIX века ферросплавы из руд получали только в
доменных печах. В связи с развитием электроэнергетики в начале ХХ века
получило распространение производство ферросплавов в электропечах. В
настоящее время основное количество ферросплавов получают в дуговых
электропечах с использованием в качестве восстановителей углерода,
кремния и алюминия. Явление электрической дуги было открыто русским
ученым проф. В. В. Петровым в 1802 г., впервые обосновавшего возможность и эффективность использования электрической дуги как
источника тепла для осуществления восстановительных процессов. В
1859 г. акад. Н. Н. Бекетов теоретически и экспериментально показал возможность получения металлов и сплавов алюминотермическим методом.
4
История зарождения электроферросплавной промышленности
связана со строительством и пуском 12 августа 1910 г. первого
электроферросплавного завода «Пороги» на Урале (г. Садка).
Электропечи питались энергией непосредственно от генератора
через систему шин и гибких кабелей, электрический режим работы
был постоянным. Применялись графитированные электроды сечением
400×400 мм., позже завод накопил опыт работы печей с
использованием самообжигающихся электродов. Начиная с 1910 г. в
этих печах выплавляли ферросилиций, высокоуглеродистый
ферромарганец, высокоуглеродистый феррохром, карбид кальция,
карбид кремния и другие ферросплавы.
Хотя по масштабам производства первый и единственный в
дореволюционной России электроферросплавный завод «Пороги» не
мог удовлетворить потребность промышленности в ферросплавах,
однако он сыграл значительную роль в подготовке кадров для
ферросплавных заводов страны. В годы первой пятилетки
сооружались заводы ферросплавов в городах Челябинске, Запорожье,
Зестафони и Липецке.
В последующие годы быстро рос объем производства
традиционных и осваивалась выплавка новых комплексных
ферросплавов. Необходимость их получения вызвана бурным
развитием производства и ростом потребления жаропрочных,
коррозионностойких и других сталей и сплавов специального
назначения. Новых рубежей электроферросплавная промышленность
достигла в 30-е годы 20 века по специальным сталям.
Перед началом Великой Отечественной войны страна не только
отказалась от импорта ферросплавов, но и превратилась в одного из
крупнейших в мире экспортеров. В 1966 г. по производству и
экспорту ферросплавов СССР занял первое место в мире. В 80-е годы
производительность ферросплавов достигла 4,5 млн. т. С распадом
СССР выплавка ферросплавов в странах СНГ сократилась.
Ферросплавные заводы выпускают широкий сортамент
продукции, для производства которых используются различные
методы пирометаллургической и гидрометаллургической переработки
сырья. Поэтому каждый завод ферросплавов и даже ферросплавный
цех не является простым повторением других заводов, а существенно
отличается по специализации и номенклатуре выпускаемой
продукции, компоновке и техническому оснащению. Это и определяет
большое
разнообразие
оборудования,
применяемого
на
ферросплавных заводах.
5
Ферросплавы сплавы железа с разными элементами (хромом,
кремнием, марганцем, кальцием, молибденом, вольфрамом, никелем и
др.) или сплавы с несколькими ведущими элементами. Ферросплавы
применяют для раскисления, десульфурации и легирования сталей с
целью улучшения их физико-механических свойств или придания им
специальных свойств, для увеличения коррозионной стойкости,
жаропрочности, износостойкости, твердости и прочности деталей
машин и механизмов, инструментов и стальных конструкции.
Производство ферросплавов играет в черной металлургии значительную
роль. Черная металлургия преимущественно для производства
качественных и специальных сталей потребляет 50 % мировой добычи
хромовой руды, марганцевой 85 %, ванадиевой 96 %, молибденовой
95% и вольфрамовой руд 98 %. Первая печь по производству
ферросплавов была запущена на Челябинском ферросплавном заводе в
1930 г. В 1933 г. Были запущены Запорожский (Украина) и Зестафонский (Грузия) заводы ферросплавов. Затем в период 1941 по 1944 г. г.
были запущены Ключевский, Чусовский, Кузнецкий, Актюбинский
заводы ферросплавов. Далее с расширением и реконструкцией
действующих предприятий вводятся Серовский (1958 г.), Стахановский
(1962 г.), Никопольский (1966 г.) Украина, Аксуский заводы (1968 г.).
Электроферросплавы производятся также в цехах России Чусовского
металлургического завода, Новолипецкого металлургического комбината
и НПО «Тулачермет». В Казахстане также развивается ферросплавная
промышленность, где можно отметить Темиртауский металлургический
завод который производит ферромарганец производительностью 50 тыс.
тонн в год, Таразский металлургический завод (на базе ХИМПРОМа)
производящие силикомарганец, ОАО «АиК» в г. Экибастузе
производящие ферросиликоалюминий (5 тыс. т/год).
В наследство от плановой экономики бывшего Союза
Республике достался Жайремский ГОК и Донской ГОК по добыче и
обогащению минерального сырья и два ферросплавных завода –
Актюбинский и Аксуский. Основной товарной продукцией на этих
двух заводах до перестройки были хромистые и кремнистые
ферросплавы. В то же время в Казахстане не было организовано
производство такой важной высоколиквидной ферросплавной
продукции как марганцевые ферросплавы, потребных для выплавки
качественных сталей, в том числе специальных легированных, а
марганцеворудное сырье Жайремским ГОКом поставлялось в Россию,
Украину и Грузию.
Важнейшей задачей в промышленности Казахстана являлось
освоение местного марганцевого минерального сырья в металлургии с
6
организацией впервые в Республике выплавки марганцевых сплавов,
без которых невозможно обеспечение народнохозяйственного
комплекса качественными видами металлопродукции.
В Казахстане имеются все возможности по созданию и
развитию собственного производства качественных (низкофосфористых) марганцевых ферросплавов из местного минерального
сырья: помимо отмеченной выше мощной сырьевой базы,
металлургическая отрасль обладает недогруженными мощностями
электротермического производства; достаточным заделом научнотехнологических разработок по производству сплавов марганца из
казахстанского
сырья;
квалифицированными
инженернотехническими и рабочими кадрами по электрометаллургии. К тому же
в Казахстане получили наиболее выгодное развитие энергоемкие виды
производств, каковым является ферросплавное производство,
благодаря мощному Экибастузскому топливно-энергетическому
комплексу, обеспечивающему весь центральный регион дешевой
электроэнергией.
В данное время научно-исследовательские работы по
возможности выплавки ферросплавов из различных руд Казахстана
ведут научные сотрудники Химико-Металлургического института
(г. Караганда).
Большой вклад в развитие теоретических основ и разработку
технологии плавки комплексных ферросплавов внесли ученные
Казахстана Е. А. Букетов, М. И. Друинский, В. И. Жучков, Т. Г.
Габдуллин, Т. Д. Такенов, С. О. Байсанов, М. Ж. Толыбеков, А. А.
Акбердин, В. П. Малышев, В. И. Кулинич и многие другие.
7
1 Цели и задачи проектирования
1.1 Исходные материалы для проектирования
При разработке проектов существует пять групп материалов:
Результаты
обобщения
передового
отечественного
и
зарубежного опыта проектирования и эксплуатации объекта:
1) результаты научно–исследовательских работ, конструкторских разработок и изобретений по рассматриваемой технологии и
применяемому оборудованию;
2) законы;
3) нормативные материалы и правила;
4) типовые проекты.
Первая и вторая группы материалов готовятся на основании
научной и технической разовой и периодической литературы с
привлечением отраслевых информационных центров НИИ и ВУЗов,
результатов НИР выполненных в стране и за рубежом за последние 510 лет. При этом обеспечивается прогрессивность, высокая
экономическая эффективность проектных решений, улучшений
условий труда, надежные решения экологических вопросов.
Третья группа включает Законы РК, указы Президента,
Постановления Правительства, Государственные и региональные
схемы размещения и развития отраслей. Основные направления
проектирования предприятий отрасли, государственные стандарты и
технические условия на сырье, готовую продукцию и некоторое
оборудование. Эти материалы служат основой для принятия решения
о проектировании, обоснования места строительства и объема
производства.
Четвертая группа включает общегосударственные строительные
нормы и правила (СНиП):
1) санитарные нормы проектирования промышленных предприятий, сметные нормы и правила;
2) общегосударственный каталог типовых строительных
конструкций, каталоги на вес виды оборудования и приборы;
ведомственные каталоги для специальных видов строительства, которые
регламентируют нормы строительного проектирования зданий и
сооружений, организацию строительных работ, нормы общего
назначения (сантехники, противопожарные, электро-безопасность,
освещение), нормы технологического проектирования (НТП).
НТП разрабатывается головными отраслевыми проектными
организациями (ГИПРОСТАЛЬ, ГИПРОМЕЗ), утверждается высшей
административной структурой, согласовываются с комитетом по
8
строительству и пересматриваются каждые 5 лет.
Прогрессивность норм заключается в применении новейших
достижений науки и техники, отвечающих лучшим мировым уровням;
снижении сметной стоимости и сокращении сроков строительства
предприятий; создании нормальных и безопасных условий труда;
обеспечении рационального использования природных ресурсов и
охраны окружающей среды.
НТП включают:
1) фонды времени и режим работы оборудования;
2) нормы размещения оборудования и их габаритные размеры;
3) нормы расхода и требования к параметрам и качеству сырья,
топлива, энергетических ресурсов и вспомогательных материалов;
4) нормы запасов сырья, топлива, готовой продукции;
5) нормы складских, бытовых, вспомогательных и других
помещений;
6) фонд времени, режим работы и штаты;
7) категорию производства по взрывной, взрывопожарной и
пожарной опасности;
8) уровень автоматизации и механизации технологических
процессов;
9)
уровень
использования
основного
оборудования;
себестоимость продукции, производительность труда, удельные
капитальные вложения, рентабельность производства, срок
окупаемости капитальных вложений;
10) уровень специализации и кооперирования производства,
материалоемкость продукции.
В пятую группу входят типовые проекты цехов, зданий,
сооружений и агрегатов, прошедшие надежную проверку в
промышленности, отвечающие современному уровню производства,
позволяющие существенно сократить сроки проектирования и
строительства, затраты на сооружение объектов.
1.2 Цели и задачи проекта
Целью проекта является разработка и осуществление четырех
направлений:
- строительство нового предприятия;
- расширение действующего предприятия;
- реконструкция устаревшего предприятия;
- техническое перевооружение действующего предприятия.
Строительство нового предприятия – осуществляется на
новых площадках, на основании Постановления Правительства
9
(Министерства) по впервые утвержденному в установленном порядке
проекту. Это направление представляет собой экстенсивный путь
развития, наиболее дорогой и длительный из возможных путей
увеличения объема производства.
Расширение действующего предприятия – заключается в
строительстве по новому проекту основных цехов второй и
последующих очередей развития этого предприятия, в достройке
существующих основных цехов, в увеличении объемов действующих
вспомогательных производств, коммуникаций на территории
предприятия или примыкающих площадках. Целью является
увеличение мощности предприятия, объема производства продукции с
повышением технико–экономических показателей производства. Этот
путь, также является экстенсивным развитием и приводит к
неоправданной
концентрации
производства,
образованию
диспропорций в территориальном развитии, нерациональным
грузопотокам внутри республики.
Реконструкция устаревшего предприятия – направлена на
полное или частичное переоборудование и переустройство производства
с заменой устаревшего оборудования, механизацией и автоматизацией
производства, расширение сортамента выпускаемой продукции и
улучшение их качества. К реконструкции относится изменение профиля
предприятий, а также строительство новых цехов той же мощности и
назначения взамен ликвидируемых. При реконструкции должно
обеспечиваться резкое улучшение условий труда и охраны окружающей
среды в более короткие сроки по сравнению с первыми двумя
направлениями. В настоящее время, когда многие отрасли
промышленности достигли насыщения по объему производства,
необходимо первоочередное внимание уделить качественным
показателям,
предпочтение
отдавать
ресурсосберегающим
и
экологически безвредным технологиям и агрегатам, обеспечивающим
высокую эффективность и улучшение условий труда. Это интенсивный
путь развития, обеспечивающий при меньших затратах наиболее
эффективное использование капитальных вложений.
Техническое перевооружение действующего предприятия.
Процесс технического перевооружения является непрерывным и
наиболее эффективным, обеспечивающим постоянный рост
качественных и экономических показателей производства. Это
интенсивный путь развития отрасли, наиболее прогрессивный и
эффективный. Техническое перевооружение черной металлургии
имеет ряд преимуществ перед строительством и расширением
производства, так как позволяет, совершенствуя имеющийся
10
производственный потенциал, сохранить дорогостоящие основные
фонды, использовать сложившуюся инфраструктуру при сохранении
квалифицированных кадров.
Техническое перевооружение осуществляется в соответствии с
планом технического развития по проектам на отдельные объекты
цехов и предусматривает повышение технических характеристик до
уровня лучших мировых образцов и превышающих его. Техническое
перевооружение заключается во внедрении новой техники и
технологии,
механизации
и
автоматизации
производства,
обеспечивающих повышение качества продукции и охрану
окружающей среды.
Сущность проекта, наряду с наименованием предприятия и
местом его расположения, обычно выражается в названии проекта:
- «Проект расширения и реконструкции плавильного цеха № 1
Аксуского завода ферросплавов с увеличением производства
ферросиликомарганца до 350 тыс. т. в год».
- «Проект цеха для выплавки силикомарганца производительностью 400 тыс. т. в год в условиях Аксуского завода ферросплавов».
Проектирование металлургических предприятий предусматривает последовательное решение таких задач:
1) всестороннее
изучение,
выявление
и
обоснование
целесообразности строительства, расширения, реконструкции или
технического перевооружения;
2) разработка основных проектных решений;
3) подготовка полного комплекта рабочей документации,
необходимой для осуществления строительства. Эти задачи решаются
параллельно, причем каждой задаче соответствует своя стадия
проектирования.
1.3 Стадии проектирования
Проектирование промышленных объектов может осуществляться в одну и в две стадии. Ранее эти стадии именовались:
«Технический проект» и «Рабочие чертежи».
Проектирование в одну стадию предусмотрено для несложных
объектов или сооружаемых по типовым или повторным проектам
(рабочий проект со сводным сметным расчетом стоимости).
Проектирование в две стадии (проект со сводным сметным
расчетом стоимости и рабочая документация со сметами)
осуществляется для крупных и сложных объектов.
Проект представляет собой комплекс принципиальных решений
общего характера по техническим, организационным, экономическим
11
и социальным вопросам, обеспечивающих возможность строительства, эксплуатации и реконструкции объекта. Он включает
пояснительную записку и сметную документацию.
Пояснительная записка состоит из разделов, имеющих
самостоятельное и соподчиненное значение, и включает
технологическую
часть,
строительную
часть,
организацию
производства, транспорт, автоматизацию, промышленную эстетику,
охрану труда и технику безопасности, охрану окружающей среды,
организацию строительства, экономическую часть, технические
показатели производства.
Сметная документация включает смету проекта (сводный
сметный расчет) и сметы на проектные и изыскательские работы.
Рабочая документация, разрабатывается на основе утвержденного проекта, на второй стадии проектирования, детализирует и
уточняет принципиальные решения, обеспечивая выполнение
строительно-монтажных
работ.
Она
содержит
общие
и
деталировочные чертежи, схемы, графики, расчеты, сметы, ведомости
в потребности материалов, спецификацию на оборудование.
1.4 Порядок разработки проекта
В соответствии существующими нормами введен следующий
порядок проектирования. Весь период подготовки документации
разбивается на два этапа: А – предпроектный период; Б – проектный
период, которые включают разработку следующих материалов:
1) обоснование необходимости проектирования и строительства,
техническое требование к объекту;
2) разработка технического задания на проектирование (ТЗ);
3) разработка технологического задания и его согласование
(ТЛЗ);
4) разработка технико-экономического задания (ТЭО) и выполнение технико-экономических расчетов (ТЭР) с последующим их
согласованием, утверждением и доработкой.
Эти последовательно выполненные проектные работы
составляют предпроектный период. После доработки ТЭО, его
повторного согласования и утверждения заказчиком приступают к
выполнению непосредственного периода, в котором ведется:
1) разработка проекта и сметной документации с последующим
согласованием и утверждением заказчиком;
2) разработка рабочей документации.
1.4.1 Обоснование необходимости проектирования и строительства электрометаллургического комплекса.
12
Разрабатывает, как правило, головной проектный институт
Республики на основе схем развития и размещения отраслей
народного хозяйства и схем развития производственных сил по
экономическим районам на период не менее чем 15 лет. В эти схемы
вносятся уточнения на каждый планируемый период.
Обосновывающие материалы содержат:
1) расчеты потребности внутреннего и внешнего рынков в
проектируемой продукции и производительность проектируемого
цеха (завода) по отдельным видам продукции;
2) доводы о территориальном расположении объекта с
выбросом площадки строительства;
3) данные о наличии сырьевых и топливно-энергетических
ресурсов;
4) предполагаемые решения по технологическим вопросам и
оборудованию, по организации производства и строительства;
5) мероприятия по охране окружающей среды;
6) проектные решения социально-экономического характера;
7) выводы о целесообразности строительства и эффективности
проектируемого предприятия.
1.4.2 Техническое задание. Техническое задание должно
включать: наименование работы; основание для выдачи данной
заявки; исполнитель; предлагаемые сроки выполнения ТЛЗ;
ориентировочная сумма финансирования и источники финансирования; ожидаемый экономический эффект (гарантируемый); цель и
назначение данной работы; форма представления результатов;
техническое требования и рабочие условия использования
результатов.
Техническое задание на разработку ТЛЗ обычно передается
вместе с заявкой и содержит:
1) основание для разработки ТЛЗ (план развития, приказ и т.д.);
2) полное наименование технологии, намечаемые проектные
решения и техническую характеристику объекта;
3) вид продукции (марочный, сортаментный, размерный), объем
выпускаемой продукции по маркам и требования в соответствии с
ГОСТ или ТУ;
4) характеристика исходных материалов, способы их
подготовки, технические требования к ним;
5) перечень технологических параметров и технических
характеристик объектов, необходимых для проектирования;
6) для зарубежных объектов сведения о намечаемом заключении
лицензионного соглашения, оказание технической помощи.
13
1.4.3 Технологическое задание. Технологическое задание (ТЛЗ)
является основным технологическим документом, на основании
которого разрабатывается ТЭО (ТЭР), проект (рабочий проект)
предприятия, цеха, сооружения. ТЛЗ также является основанием для
разработки исходных требований на проектирование и изготовления
оборудования, которые разрабатываются,
согласовываются и
утверждаются в соответствии со специализацией. Заявка с исходными
требованиями на разработку ТЛЗ выдается проектным институтом
соответствующему НИИ, ВУЗу. Рекомендуемые ТЛЗ решения
должны обеспечить:
1) передовой технический уровень технологического процесса;
2) высокое качество продукции;
3) рациональное использование природных ресурсов;
4) снижение трудоемкости, материалов и энергоемкости
продукции;
5) требуемые санитарно-гигиенические и безопасные условия
труда;
6) охрану окружающей среды от загрязнения и утилизацию
отходов производства;
7) высокий уровень технико-экономических показателей
производства;
8) метрологию технологического процесса;
9) данные для расчета экономических показателей процесса
(расходные коэффициенты, расход энергоресурсов и другие
параметры, характеризующие технологию процесса);
10) перечень использующих авторских свидетельств, патентов.
ТЛЗ может разрабатываться по одному из 2-х вариантов:
вариант «А» или вариант «Б».
Вариант «А». По этому варианту ТЛЗ разрабатывается на основе
данных действующих предприятий, отвечающих современному
техническому уровню, с использованием имеющихся результатов
НИР и последних достижений науки и техники. Срок выдачи ТЛЗ по
варианту «А» на согласование составляет не более 2-х месяцев.
Вариант «Б». По этому варианту ТЛЗ разрабатывается для
новых технологических процессов или для действующих процессов,
характеризующихся низкими технико–экономическими показателями,
для которых требуется проведение целевых НИР. Срок выдачи ТЛЗ по
варианту «Б» определяется НИИ, ВУЗом.
При необходимости может разрабатываться комплексное
технологическое задание (КТЛЗ) на ряд исследовательских,
взаимосвязанных процессов.
14
Для
проектных
проработок
(проектных
предложений,
соображений и т.п.) основным технологическим документом являются
рекомендации по технологическому процессу, выдаваемые головными
НИИ по запросам проектных институтов не позднее, чем через 2 месяца.
После разработки ТЛЗ согласовывается с предприятием,
проектной организацией. Срок действия ТЛЗ-3 года.
Содержание ТЛЗ после разработки:
1) основание для разработки ТЛЗ;
2) перечень и характеристика исходных материалов, способы
подготовки их перед плавкой и уточненные требования к ним;
3) полное описание технологического процесса, включая
подготовительные, вспомогательные и основные технологические
операции;
4) вид (марка), объем и технические требования к качеству
конечной продукции (ГОСТ и ТУ), состояние и условия для поставки;
5) требования к технологическому оборудованию и его
параметрам;
6) соответствие технического уровня разработанной технологии
лучшим отечественным и зарубежным аналогам;
7) метрологическое обеспечение технологического процесса;
8) рекомендации по автоматизации (АСУ отдельных стадий или
в целом процесса) и механизации технологического процесса;
9) решение по охране окружающей среды (воздушного и
водного бассейнов и земельных угодий);
10) предложения по реализации малоотходных вариантов
технологии с переработкой и утилизацией образующихся отходов;
11) перечень использованных авторских свидетельств и
патентов.
1.4.4 Технико-экономическое обоснование проекта (ТЭО)
технико-экономические расчеты (ТЭР).
ТЭО (ТЭР) являются основным предпроектным документом,
дополняющим и развивающим решения, предусмотренные в схемах
развития и размещения объектов черной металлургии, и состоит из
18-и разделов.
Исходные данные включают обосновывающие материалы на
разработку ТЭО (ТЭР) при строительстве и оценку деятельности
объекта за предыдущий (перед составлением ТЭО и ТЭР) год, с
указанием об освоении проектных мощностей и основных показателей.
Мощность объекта, номенклатура продукции. Мощность
объекта на полное развитие с выделением 1-й очереди, реальный объем
продукции в соответствии с потребностями народного хозяйства,
15
схемами развития отрасли и возможным экспортом. Данные по
сортаменту, качеству, материалоемкости продукции в сравнении с
зарубежными и передовыми отечественными разработками.
Характеристика топливно-энергетических ресурсов и
материальный баланс объекта. Степень использования вторичных
энергоресурсов, данные о наличии, потребности, качестве и способах
подготовки сырья, источниках электрической, тепловой энергии,
топлива, воды, расходных показателях и их соответствие нормам
технологического
проектирования
лучшим
показателям
отечественных и зарубежных предприятий, решения по созданию
безотходного (малоотходного) производства на базе комплексного
использования сырья и отходов.
Основные технологические решения, схемы грузопотоков.
Обоснование рекомендации технологии, выбора загрузки и режима
работы основного технологического оборудования, рационального
использования площадей и объемов здания, решения по
автоматизации и механизации, мероприятия обеспечивающие
снижение себестоимости строительства, мероприятия по охране
труда, технике безопасности, созданию оптимальных микроклиматических условий в цехах и помещениях, основные техникоэкономические показатели.
Основные технические решения по вспомогательным
объектам. Принимаются в строгом соответствии с технологическими
решениями и обеспечивают по вспомогательным объектам ремонт
оборудования, контроль, реализацию готовой продукции, путем
организации ремонтной службы, складского хозяйства, дробления и
фракционирования продукции и упаковки, лабораторий и
испытательных установок.
Основные
технические
решения
по
обеспечению
материалами,
топливом, энергией, водой разрабатываются в
соответствии с разделом 4 в привязке к основным технологическим
разработкам
и
обслуживанию
основного
технологического
оборудования материалами, топливом, энергией, водой определяются
требования к энергии, топливу и воде.
Сигнализация и связь. Разрабатываются исходя из
оперативности и видов сигнализации и связи с точек зрения
эффективности
и
непрерывного
контроля
и
управления
производством.
Генеральный план и транспорт. Включает выбор и
обоснование площадки для строительства, мероприятия по
рекультивации земель и компенсации потерь сельскохозяйственного
16
производства, варианты схем генерального плана с целью
рационального размещения объектов, обеспечивающих кратчайшие
технологические и транспортные связи, грузооборот, решения по
внешнему, внутризаводскому и пассажирскому транспорту с учетом
их прогрессивности и унификации, основные технико-экономические
показатели по генеральному плану.
Автоматизация производственных процессов. Включает
обоснование повсеместного применения автоматизированных систем
АСУП и АСУТП на базе ЭВМ и оценку уровня эффективности
автоматизации.
Основные архитектурно-строительные решения. Выполняются в соответствии со строительными нормами и правилам и
включает конструктивные и объемно-планировочные решения,
габариты зданий и сооружений в соответствии с принятой
технологией и применяемым оборудованием, их унификацию,
отопление и вентиляцию, архитектурное оформление на базе
максимального использования местных строительных и отделочных
материалов.
Охрана окружающей среды. При решении этого вопроса
рассматриваются особенности технологических процессов, связанные
с воздействием на окружающую среду, охрана атмосферного воздуха
от загрязнения. Выбор санитарно–защитной зоны, охрана водоема от
загрязнения сточными водами, сбор и утилизация отходов,
производственные шумы, другие воздействия на природную зону
(электромагнитное поле, радиация и др.), мероприятия по
рекультивации земель, общая экологическая оценка проекта.
Быт, обслуживание и жилищно-гражданское строительство.
Обоснование развития социальной сферы: бытового, медицинского
обслуживания, жилищного строительства, сооружение объектов
соцкульта и профессионально-технического образования.
Организация строительства должна включать предложения по
строительству очередями для ускорения ввода в действие основных
производственных и вспомогательных объектов, обеспечивающих
выпуск готовой продукции, охрану окружающей среды, безопасные
условия труда и быта обслуживающего персонала (работающих).
Рабочая стоимость строительства включает расчетную
стоимость строительства на полное развитие с выделением первой
очереди и стоимости объектов и работ по охране окружающей среды.
Ресурсосбережение включает решения по экономии исходного
основного
сырья,
вспомогательных
материалов,
топливноэнергетических и трудовых ресурсов за счет вариантов
17
совершенствования технологии, переработки собственных отходов,
использования вторичных ресурсов.
Экономика строительства и производства содержит анализ и
сопоставление технико-экономических показателей с базовыми
показателями передовых отечественных и зарубежных предприятий,
определение
численности
промышленно-производственного
персонала,
производительности
труда,
капитальных
и
эксплуатационных затрат, расчет себестоимости продукции,
экономической эффективности АСУП, АСУТП, природно-охранных
мероприятий, определение экономических показателей по этапам
строительства и годам эксплуатации.
Оценка эффективности вариантов и этапов строительства,
обоснование рекомендуемого варианта и пути дальнейшего
проектирования, данные на составление задания на проектирование,
согласно требованиям СНиП, перечень НИР, конструкторских,
экспериментальных, изыскательских работ, рекомендуемых к проведению.
Ситуационный план, план и разрез цеха, блок-схема
источников выбросов, карта рассеивания выбросов с обозначением
максимальных концентраций вредных веществ, сводка затрат,
материалы, задание на выполнение ТЭО (ТЭР).
1.4.5 Разработка проекта и сметной документации. Разработка
проектов на строительство предприятий, зданий и сооружений
осуществляется на основании утвержденных ТЭО (ТЭР) материалов
по выбору площадки (трассы) для строительства и в соответствии с
заданием на проектирование. В проектах с учетом вариантных
проработок на основе конкурсного проектирования ведется доработка
проектных решений, принятых в ТЭО (ТЭР), и уточняются основные
технико-экономические показатели, в т.ч. стоимость строительства,
без детализации. Детальная дальнейшая дополнительная проработка
проводится в рабочей документации.
Проектно-сметная документация, разработанная субподрядными
организациями. Используется проектировщиком при составлении
общей пояснительной записки и других разделов рабочих проектов,
представленных на экспертизу и утверждение, и включается в состав
материалов всех разделов рабочего проекта.
Субподрядная проектная организация несет ответственность за
качество и технико-экономический уровень разрабатываемых ею
проектных решений. Графическую документацию в составе рабочего
проекта необходимо составлять с максимально-возможным
освещением проектных решений. При применении оборудования
индивидуального изготовления разрабатывают требования на
18
проектирование и изготовление этого оборудования. При
необходимости проведения научно-исследовательских и проектноэкспериментальных
работ
необходимо
обосновывать
их
целесообразность.
1.4.6
Согласование
и
утверждение
проектно-сметной
документации на строительство предприятий, зданий и сооружений.
Проектно-сметная документация, разработанная в соответствии с
нормами, правилами и государственными стандартами, а также рабочие
чертежи, разработанные в соответствии с утвержденным рабочим
проектом, не подлежат согласованию с органами государственного
надзора. Документация, выполненная в соответствии с обоснованными
отклонениями от действующих норм, правил и государственных
стандартов, подлежит согласованию с органами государственного
надзора и организациями, утвердившими эти нормы.
Проектная документация на техническое перевооружение и
реконструкцию цехов и участков подлежит согласованию с
генеральной проектной организацией. Заказчик согласует с
генеральной подрядной организацией раздел рабочего проекта
«Организация строительства» и сметы, составленные по рабочим
чертежам, которые должны быть рассмотрены в срок до 45 суток.
Рабочие проекты на строительство объектов, подвергаются
экспертизе и утверждаются в следующем порядке: по стройкам
стоимостью на полное расширение-министерствами и ведомствами
Республики Казахстан; по стройкам ниже стоимости с полным
расширением в порядке установленном министерством; по стройкам,
осуществляемым за счет собственных средств кооперативных и
общественных организаций в порядке определения их подчиненности;
проектно-сметная документация на техническое перевооружение,
осуществляется за счет средств развития производства, утверждается
руководителями производственных объединений.
1.5 Состав и оценка проекта
1.5.1 Содержание проекта. Проект на новое строительство,
расширение и реконструкцию действующих предприятий, зданий и
сооружений включает следующие разделы:
1) общая пояснительная записка;
2) генеральный план и транспорт;
3) технологические решения;
4) энергетические решения;
5) организация строительства;
6) организация производства;
19
7) автоматизация производства;
8) охрана труда и техника безопасности;
9) охрана окружающей среды;
10) жилищно-гражданское строительство;
11) экономическая часть;
12) сметная стоимость;
13) паспорт проекта.
Общая пояснительная записка включает:
1) основание для разработки рабочего проекта;
2) исходные данные для проектирования;
3) краткую характеристику предприятия и его состав;
4) данные о проектной мощности, номенклатуре, качестве и
техническом уровне продукции;
5) данные о сырьевой базе;
6) принципиальные решения по организации производства,
труда и управления;
7) численный и квалификационный состав работающих; число
рабочих мест;
8) сведения о потребности в топливе, воде, тепловой и
электрической энергии;
9) организацию и сроки строительства и освоения проектных
мощностей;
10) данные по экономике производства, себестоимости
продукции, эффективности капитальных вложений;
11) использование достижений науки и техники;
12) основные решения и показатели по генеральному плану,
инженерным сетям и коммуникациям;
13) сведения о защитных сооружениях.
Генеральный план включает:
1) краткую характеристику района и площадки строительства;
2) мероприятия благоустройству и обслуживанию территорий;
3) решения по расположению инженерных сетей и
коммуникаций;
4) генеральный
план,
с
отражением
проектируемых,
реконструируемых и подлежащих сносу зданий и сооружений;
5) объектов охраны окружающей среды, озеленения;
6) решения по расположению внутриплощадных инженерных
сетей и транспортных коммуникаций, картограммы земляных масс
(для крупных предприятий и сооружений).
Транспорт. Разделяют внешний и внутренний транспорт.
Внешний транспорт, обеспечивающий доставку сырья и отправку
20
готовой продукции, обычно железнодорожный. Проектируется при
разработке заводов. Внутренний транспорт
железнодорожный,
автомобильный, конвейерный, трубопроводный. Для внутрицеховых
перевозок используются также напольные тележки и краны.
Проектирование транспорта включает расчет грузооборота,
определение потребного количества транспортных средств на основе
заданной производительности цеха и расходных коэффициентов
материалов на 1 т. продукции.
Универсальным транспортом на металлургических предприятиях
считается железнодорожный транспорт. Но железнодорожный
транспорт обладает относительно невысокой оперативностью и
гибкостью, требует больших затрат при строительстве и обслуживании,
занимает большие земельные площади.
Автомобильный транспорт при перевозке на незначительные
расстояния требует меньших затрат в 4-5 раз, меньше занимаемых
площадей, допускает в два раза больший уклон путей и имеет
большую маневренность.
Конвейерный и трубопроводный транспорт используется для
транспортировки сыпучих и кусковых материалов и позволяет
снизить капитальные и эксплуатационные затраты, механизировать и
автоматизировать процесс, высвободить обслуживающий персонал.
Обладает большой гибкостью, снижает количество перегрузок,
улучшает условия труда с обеспечением охраны окружающей среды.
Технологические решения включают:
1) данные производственной и расчетной программ, краткую
характеристику и обоснование решений по принятой технологии
производства;
2) решения по применению малоотходных и безотходных
технологических процессов;
3) данные по производству продукции, механизации и
автоматизации технологических процессов;
4) состав и обоснование применяемого оборудования, число
рабочих мест и их оснащение;
5) общая численность рабочих в т. ч. по категориям и
квалификации;
6) предложения по организации ремонтного хозяйства;
7) предложения по организации качества продукции;
8) данные о количестве вредных выбросов в атмосферу и
водные источники;
9) характеристика цеховых и межцеховых коммуникаций, решения
по теплоснабжению, энергоснабжению и электрооборудованию;
21
10) топливно-энергетический
и
материальный
баланс
технологических процессов;
11) рекомендации по освоению мощностей в нормативные
сроки.
При этом прилагаются основные чертежи, отражающие
принципиальные схемы технологических процессов; технологические
компоновки или планировки по корпусам; схема грузопотоков;
принципиальные схемы электроснабжения; схемы трасс магистральных и распределительных сетей.
Технологическая часть разрабатывается, в первую очередь, и на
ее основе составляются остальные разделы. Обычно технологические
решения по электрометаллургическим цехам включают:
1) расчет производственной программы цеха с уточнением
объема выплавки по маркам ферросплавов;
2) выбор типа, числа и вместимости (мощности плавильных
электропечей);
3) определение режима и основных показателей работы
электропечей;
4) выбор способа разливки ферросплавов, подготовки
продукции к реализации;
5) обоснование расхода сырья, основных материалов,
электроэнергии, воды, топлива по данным материального и теплового
балансов плавки;
6) разработку технологических схем работы цехов (подготовка,
подача и загрузка шихты, уборка продуктов плавки) и рациональной
схемы грузопотоков;
7) выбор
подъемно-транспортного
и
вспомогательного
оборудования.
Кроме того, принимаются технологические решения по
вспомогательному производству, организации складского и
ремонтного хозяйства, механизации разгрузочно-погрузочных работ.
Строительные решения. Разрабатываются совместно со
специализированными проектными организациями и учитывают
сложный комплекс взаимосвязанных решений. Производится выбор
типа здания, объемно-планировочные, конструктивные, архитектурностроительные и эстетические решения, обеспечивающие нормативные
санитарно-технические условия. Здания и сооружения электрометаллургических производств, проектируют в соответствии с
требованиями строительных норм, правил и указаний по строительному
проектированию предприятий, здании и сооружений в черной
металлургии и правил безопасности в электрометаллургических цехах.
22
В этой части проекта содержится обоснование выбора типа фундамента
и несущих конструкций, характеристика и основные размеры здания,
шагов колонн, стенных ограждений, кровли, полов и др.
Краткое описание и обоснование архитектурно-строительных
решений с оценкой их прогрессивности; обоснование по
освещенности рабочих мест, снижению производственных шумов и
вибраций, бытовому и санитарному обслуживанию работающих.
Мероприятия по электробезопасности и пожаробезопасности, защита
от коррозии; основные решения по водоснабжению, канализации,
отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха; перечень
типовых и повторно применяемых проектов с краткой их
характеристикой; решения по защитным сооружениям.
Основные чертежи: планы, разрезы и фасады основных зданий и
сооружений по специальным проектам и типовым проектам,
каталожные листы типовых проектов и основные рабочие чертежи;
планы и профили трасс внешних инженерных и транспортных
коммуникаций и основных внутриплощадных сетей.
Энергетические решения. Энергетическая часть содержит
решения по основным следующим вопросам: электроснабжение;
газовое хозяйство; водоснабжение и канализация; отопление и
вентиляция. Электроснабжение цеха осуществляется от заводской
высоковольтной сети к цеховой понижающей подстанции, затем к
распределительным пунктам и к потребителю переменного тока. Для
потребителей постоянного тока дополнительно устанавливают
преобразующие подстанции. Кроме силовой системы предусматривают
осветительную.
Для
электрометаллургических
цехов
проектируют отдельно силовую систему питания электропечей,
включающую
заводскую
силовую
подстанцию,
цеховую
понижающую подстанцию и печную подстанцию. Это необходимо
для того, чтобы избежать влияния режима работы печей на
функционирование других силовых агрегатов.
Организация строительства. На основании расчетов
определяется объем строительных монтажных работ, потребность в
строительных материалах и механизмах. Разрабатывается план
организации строительства.
Организация производства. Решения по организации
производства включает выбор режима работы и фонда времени
оборудования, план освоения проектных мощностей, спецификации
на оборудование длительного изготовления и на серийное
оборудование, определение численности производственного и
обслуживающего персонала, выбор системы оплаты и уровня
23
зарплаты основных категорий трудящихся.
Автоматизация. В этом разделе проекта разрабатываются
автоматизированная система управления в цехе (АСУ) и
автоматизированные системы управления отдельными технологическими процессами (АСУТП).
Охрана труда и техника безопасности. На основании анализа
условий труда и потенциальной опасности и вредности, характерных
для данного производства, разрабатываются проектные решения по
обеспечению оптимальных и безопасных условий труда и соцальнобытовому обслуживанию трудящихся (бытовые помещения, питание,
медицинское обслуживание, транспорт и т.д.).
Охрана окружающей природной среды. Включает три
подраздела: охрана атмосферного воздуха; охрана водоемов от
загрязнения сточными водами; восстановление (рекультивация)
земельного участка, использование плодородного слоя почвы, охрана
недр и животного мира.
В этих подразделах приводятся исходные данные для
разработки решений, краткая характеристика физико-географических
и климатических условий района строительства; сведения о
существующих фоновых концентрациях в атмосфере и водоемах;
перечень источников выбросов; количество и классификация
выбрасываемых веществ (газов, сточных вод) по видам вредного
воздействия, в т. ч. аварийных выбросов; обоснование принимаемых
решений по предотвращению выделения загрязняющих веществ,
аварийных выбросов, выбору оборудования и аппаратуры по очистке
выбросов,
утилизации
обезвреженных
элементов;
оценка
эффективности намечаемых мероприятий и проектируемых
сооружений по охране воздушного бассейна и водоемов; данные о
затратах на осуществление этих мероприятий.
Здесь же приводятся проектные решения по восстановлению
земельного участка и приведению его в пригодное состояние для
использования по назначению. Данные об объемах твердых отходов
производства, мероприятий по утилизации и транспортированию этих
отходов. Сведения о намеченных мероприятий по охране недр и
сохранению среды обитания животных и путей их миграции. Данные
о капитальных затратах и эффективности предусматриваемых
мероприятий. Прилагается план рекультивируемого участка с
обозначением основных сооружений, коммуникаций и другие
чертежи, позволяющие определить объем строительных и монтажных
работ и сметную стоимость.
24
Жилищно-гражданское строительство. Материалы раздела
разрабатываются в соответствии с инструкцией о составе, порядке
разработки, согласования и утверждения схем и проектов районной
планировки и застройки городов, поселков и сельских населенных
пунктов. При этом выделяются очереди жилищно-гражданского
строительства, обеспечивающие ввод в эксплуатацию пусковых
комплексов предприятия.
Экономическая часть проекта. Экономические показатели
строительства и эксплуатации цеха составляют основное содержимое
экономической части, в которой приводится сметная стоимость
строительства, основных фондов, структура капитальных затрат,
смета производства, себестоимости и отпускной стоимости
продукции, прибыль, уровень рентабельности производства, срок
окупаемости капитальных вложений. Для оценки все данные
приводятся в сравнении с показателями, достигнутыми на
аналогичных передовых действующих предприятиях, эффективности
решений, заложенных в проекте.
Сметная документация. При одностадийном проектировании в
рабочем проекте составляется следующая документация:
1) сводный сметный расчет;
2) сводка затрат;
3) объектные и локальные сметы (при продолжительности
строительства предприятий до двух лет или при строительстве по
типовым проектам), сметы на проектные и изыскательские работы.
При двух стадийном проектировании в сметную документацию
включается сводный сметный расчет; сводка затрат, объектные и
локальные сметные расчеты; сметы на проектные и изыскательские
работы. Дополнительно при разработке рабочей документации в
сметную документацию включаются объектные и локальные сметы.
Кроме того, наряду со сметной документацией в рабочем проекте
приводятся ведомости сметной стоимости строительства объектов,
входящих в пусковой комплекс, объектов по охране окружающей
природной среды, а в рабочей документации разрабатывается
дополнительная ведомость сметной стоимости товарной продукции.
Сметную стоимость определяют с применением укрупненных
нормативов, обеспечивающих необходимую достоверность и
сокращение объема сметной документации.
Паспорт проекта предприятия. Паспорт проекта (рабочего
проекта) предназначен для использования в постоянно действующей
автоматизированной информационной системе промышленного
строительства,
включающей
центральные,
отраслевые
и
25
региональные службы. В совокупности с рабочей документацией
паспорт проекта должен обеспечить определение базового и расчет
прогрессивного удельного показателя стоимости и продолжительности строительства, ресурсоемкости объекта. Обеспечить оценку
технического уровня проекта; автоматизацию подбора аналогичных
проектов; обоснование договорных цен на строительство; анализ
структуры капитальных вложений; анализ структуры совокупности
промышленных зданий и сооружений по типам, назначению,
объемно-планировочным материалам и параметрам; экономические
прогнозирование промышленного строительства.
Состав паспорта проекта:
1) общие сведения, включающие кодовые данные о
характеристике предприятия и месте строительства; в числе очередей
строительства; генеральном проектировщике и генеральном
подрядчике; проекте аналоге;
2) основные технико-экономические показатели отражают:
мощность предприятия; себестоимость продукции; срок окупаемости
проекта; прибыль; стоимость основных фондов; фондоотдача;
договорная цена на строительство. Отражает продолжительность
строительства; общая численность работающих, в т. ч. по категориям;
уровень автоматизации; режим работы предприятия; общая площадь
предприятия и плотность застройки; удельный расход строительных
материалов; энергоемкость производства; транспорт внешний;
3) сметная стоимость строительства проводится по всем этапам
строительства и всем объектам, в т. ч. и временным;
4) основные данные по организации строительства показывают
объем строительно-монтажных работ, продолжительность подготовительного периода и монтажа оборудования; максимальную
численность работающих, сроки освоения проектных мощностей;
5) схема генерального плана в графической форме;
6) состав пусковых комплексов;
7) перечень и характеристика основных зданий и сооружений;
8) характеристика
основных решений
по
технологии
производства;
9) принципиальная
схема
основного
технологического
процесса;
10) перечень и характеристика основного технологического
оборудования;
10) материалоемкость производства, включающая основное
сырье и полуфабрикаты в соответствии с ГОСТ или ТУ;
11) годовой объем товарной продукции в натуральном
26
выражении по видам и маркам;
12) характеристика очистных сооружений и установок;
13) суммарные выбросы вредных веществ в атмосферу, их
очистка и утилизация.
1.6 Оценка воздействия на окружающую среду при
разработке проекта
Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) при
разработке ТЭО (ТЭР) и проектов строительства металлургических
комплексов – это определение характера и степени опасности всех
потенциальных видов влияния на природную среду предлагаемых к
реализации хозяйственной деятельности и оценка экологических,
социальных и экономических последствий осуществления проекта.
Рекомендуются к утверждению те проекты, которые не
представляют угрозы для жизни человека при прямом, косвенном,
кумулятивном и других воздействиях с учетом долгосрочных
последствий. Не связанные с производством экологически опасной
при использовании и переработке продукции; не приводят к
неблагоприятным или кризисным изменениям в природной среде в
период строительства, эксплуатации и ликвидации объекта.
Оценка воздействия на окружающую среду ведется на основе
принципов интеграции (рассмотрения в взаимосвязи) технических,
экологических, социальных и экономических показателей предлагаемого
решения; многовариантности решения с учетом региональных
особенностей, отражающих состояние экосистемы и ее устойчивость,
перспектив
социально-экономического
развития,
исторических,
культурных, этнических и др. интересов населения региона.
Ответственность за организацию ОВОС несет заказчик, который
совместно с разработчиком организует ее проведение на первом этапе
с участием общественности, затем передает материалы в
Государственную экологическую экспертизу в соответствующий
отдел Госкомприроды, что является завершающим этапом
рассмотрения результатов ОВОС.
ОВОС включает:
1) сбор и анализ необходимой информации;
2) определение источников, видов и объектов воздействия;
3) прогнозирования изменения состояния природной среды;
4) оценку вероятных аварийных ситуаций и последствий;
5) определение
способов
снижения
(предупреждения)
отрицательных воздействий на окружающую среду и здоровье
населения;
27
6) определение остаточных воздействий и методов их контроля;
проведение эколого-экономической оценки проектов;
7) анализ и выбор альтернативных вариантов осуществления
проектов и их оформление.
Определяются и прогнозируются:
1) объекты воздействия (флора, фауна, человек);
2) масштабы воздействия;
3) географический охват;
4) динамика воздействия во времени.
Выявленные
воздействия
оцениваются
в
следующих
параметрах:
1) границы воздействия – географический охват, количество
объектов воздействия;
2) интенсивность воздействия – (флора, фауна, население)
изменение уровня загрязненности воздуха, воды, уровня шума и т.п.
по периодам;
3) длительность характера воздействия во времени – кратковременное, непрерывное, периодическое, аварийное.
Определяется возможность снижения воздействия, за счет
специальных технических средств, остаточных последствий
реализации проектов, в т. ч. и в отдаленной перспективе, на здоровье
людей, окружающую среду, социально–экономические условия.
На стадии ТЭО проводятся ориентировочные расчеты
рентабельности объекта с учетом динамики цен на сырье, материалы,
продукцию, изменения источников сырья и тепло-энергоресурсов. В
ТЭО (ТЭР) и проектно–сметной документации оценка воздействия на
окружающую среду (ОВОС) излагается в специальном разделе.
2 Ферросплавные заводы СНГ
2.1 Серовский завод ферросплавов
Постановление Совмина СССР о строительстве Серовского
завода ферросплавов (СЗФ) вышло 15 января 1951 г. 23 июня 1958
года было выпущена первая плавка ферросилиция. В декабре 1958 г.
завершен ввод в эксплуатацию первой очереди плавильного цеха № 1
в составе шести рудовосстановительных печей мощностью по 10,5
МВ·А, которые тогда выплавляли 45 % и 75 %-ный ферросилиций. В
конце 1961 г. состоялся пуск первой печи плавильного цеха № 2 и
через год цех работал в составе девяти наклоняющихся печей
мощностью по 3,5 МВ·А, производившихся средне- и низкоуглеродистый феррохром. С вводом цеха № 2 и переводом печей цеха № 1 на
28
выплавку высокоуглеродистого феррохрома и ферросиликохрома завод
стал специализированным предприятием по выплавке хромистых
сплавов. Объем продукции постоянно увеличивался и составил около
30 % общего производства феррохрома в стране. Для обеспечения цеха
№ 2 известью в 1962 г. пущен в эксплуатацию цех обжига известняка в
составе трех вращающихся горизонтальных печей.
Серовский завод ферросплавов находится в Свердловской
области г. Серов.
Первый руководитель завода – директор В. П. Нахабин.
С 1963 г. развернулось строительство комплекса расширения
цеха № 1 в составе трех электропечей с системой мокрой очистки
колошникового газа. 1965 г. впервые в СССР освоена выплавка
высокоуглеродистого феррохрома в закрытых печах. Начата отгрузка
готовой продукции на экспорт. Работа печей характеризовалось
высокой стабильностью, лучшими в отрасли технико-экономическими
показателями, печной газ использовался в качестве топлива.
Применение печного газа при производстве извести сэкономило
природный газ и мазут.
Значительный этап в развитии завода – освоении производства
низкоуглеродистого феррохрома методом смешение расплавов. Этот
способ позволил получить низкоуглеродистый феррохром с очень
малым содержанием углерода в больших количествах с более низкой
себестоимостью, чем другими способами, а так же пониженным
содержанием фосфора и азота. Это стало началом широкомасштабного завоевание внешнего рынка. Феррохром, получаемый
методом смещение расплавов, неоднократно экспонировался на
международных ярмарках и по качеству не уступал лучшим
феррохромам западно-европейского производства. К настоящему
времени на половине мощностей плавильного цеха № 2 производится
феррохром по внедрении технологии, на заводах в странах СНГ такое
производство отсутствует.
В 1967 г. введен в эксплуатацию участок переработки
самораспадающихся известковых шлаков от производства низко- и
среднеуглеродистого феррохрома.
Практически с момента пуска основных цехов на заводе не
прекращалась работа по реконструкции и модернизации
электропечей. На первом этапе мощность электропечей цеха № 1
было увеличена с 10,5 до 14,5 МВ·А, на втором – с 14,5 до 16,5 в цехе
№ 2 – с 3,5 до 5 МВ·А, затем с 5 до 7 МВ·А. В настоящее время
проектная мощность завода перекрыта более чем в два раза.
29
В разные периоды на заводе были проведены широкомасштабные работы по механизации и автоматизации технологических производственных процессов. Так, механизированы нагрузка
шихты в электропечи, электродной массы в кожуха самоспекающихся
электродов; закрытие леток печей, чистка разливочных ковшей;
механизирован и автоматизирован процесс грануляции сплавов,
повышена
его
безопасность,
организована
производства
фракционирования феррохрома в крупных масштабах; внедрены в
производство новые схемы автоматизации дозирования шихты,
перепуска электродов, управления электрическим режимом печей.
Занятость ручным трудом в настоящее время составляет в целом по
заводу менее 20 %.
Заводскими исследователями совместно с учеными научноисследовательских институтов выполнен значительный комплекс
работ по использованию новых видов углеродистых восстановителей,
оптимизации параметров электропечей. В разные годы были
следованны и внедрены в производства нетрадиционные виды
углеродистых восстановителей: полукокс из углей Черемховского
месторождения, полукокс из углей Кузбасса, тощие и жирные угли,
отходы графитизации электродов и пр.
Переход к рыночной экономики поставил завод, как и все
функционирующие предприятия черной металлургии, в крайне
сложные условия. Сырьевая база завода в Республике Казахстан, и к
1996 г. поставки кусковой хромовой руды, без которой невозможно
производство высокоуглеродистого феррохрома прекратились. В
связи с этим была разработана технология выплавки высокоуглеродистого феррохрома с использованием кусковой руды
Сарановского месторождения, находящегося в Пермской области.
Однако эти руды с небольшим содержанием оксида хрома (36-38 %)
после обогащения и отношением хрома к железу 1,9-2,1 отличаются
высоким содержанием фосфора и ни в коей мере не могут
компенсировать
отсутствие
кусковых
казахстанских
руд.
Использование их привело к резкому снижению качественных и
технико-экономических показателей при выплавке феррохрома и
невозможности конкурировать с казахстанскими производителей
феррохрома. В результате были освоены кусковые хромитовые руды
дальнего зарубежья для производства высокоуглеродистого феррохрома и мелкие классы руд для выплавки низкоуглеродистого и
среднеуглеродистого феррохрома.
30
В последнее время с целью снижения влияния негативных
факторов осуществлен ряд технических мероприятий: построен и
эксплуатируется участок по переработке текущих шлаков
высокоуглеродистого феррохрома и шлаков со шлакоотвала;
оптимизируется состав восстановительных смесей для снижения
содержания фосфора в феррохроме и улучшения техникаэкономических показателей; модернизируются печные трансформаторы в направлении улучшения электрических параметров с целью
увеличения производительности электропечей. В производство
внедрена технология внепечной дефосфорации ферросиликохрома;
расширен сортамент производства в результате внедрения выплавки
силикомарганца из марганцевой руды Казахстана; освоена выплавка
ферросилиция марок ФС 45 и ФС 65 и фракционирования феррохрома
в полном объеме; построен гараж-размораживатель; дорогостоящий и
дефицитный термоантрацит заменен на антрацит, выполнена
реконструкция электрокальцинаторов при производстве электродной
массы для самообжигающихся электродов; исследовано возможность
марганцевых руд российских месторождений для выплавки
силикомарганца с пониженным содержанием фосфора.
Для дальнейшего улучшения экономических показателей
производства ферросплавов коллектив работает по следующим
направлениям; повышения эффективности переработки шлаков и
шлакоотвала с получением высококачественного металлоконцентрата,
увеличения извлечения металла из шлаков, а также доведения объема
переработки шлака до 500 тыс. т. в год; совершенствование
подготовки шихты для выплавки высоко-, низко- и среднеуглеродистого феррохрома; расширение сырьевой базы производства
силикомарганца с вовлечением в производство марганцевых руд
российских месторождений; совершенствования электрических и
технологических режимов выплавки ферросплавов; повышение
единичной
мощности
рудовосстановительных
электропечей;
строительство за тремя печами газоочистных сооружений мощностью
500 тыс. м3 / час и другие мероприятия.
Основные проблемы завода связаны с отсутствием в России
сырьевой базы для производства хромистых и марганцевых сплавов и
высокой стоимостью электроэнергии. Решения их лежит в плоскости
освоения российских месторождений хромистых и марганцевых руд,
строительство мощностей по их обогащению, жесткое регулирование
и минимизации стоимости электроэнергии.
31
2.2 Челябинский электрометаллургический комбинат
С торжественного пуска в июле 1931 г. Челябинского
ферросплавного завода начался отчет эпохи советской ферросплавной
промышленности. К этому времени коллектив предприятия освоил
производство углеродистого феррохрома и приступил к выплавке
ферросилиция. В последующие десять лет готовой объем продукции
возрос с 3 до 70 тыс. и включал всю существующую в тот период
номенклатуру феррохрома, ферросилиция, кремния кристаллического, ферровольфрама и ферромолибдена. В годы Великой
Отечественной войны в результате ввода дополнительных мощностей,
реконструкции агрегатов и благодаря самоотверженному труду
рабочих удалось вдвое увеличить выпуск ферросплавов.
В послевоенные годы по генеральному плану реконструкции и
развития завода были введены в действия специализированные цехи: в
1954 г. по производству – ферровольфрама, в 1955 г. по производству
– ферромолибдена. В начале 60-х годов после включения состав
завода электродного отделения предприятия было преобразовано в
Челябинский металлургический комбинат (ЧЭМК). В 1961 г. вступил
в строй специализированный цех по выплавке низкоуглеродистого
феррохрома, а через три года по производству ферросилиция.
В 1978 г. в цехе № 8 началось освоение технологии выплавки
низкоуглеродистого феррохрома методом смешивания рудно–
известкового расплава с ферросиликохромом. Наивысшим уровень
готового выпуска ферросплавов – 700 тыс. тонн был достигнут в
1988 г. К середине 90-х годов в результате снижения общего уровня
промышленного производства и распада СССР производства
ферросплавов сократилось до 400 тыс.
За 75-летнию историю комбинат были решены многие задачи по
разработке и освоению принципиально новых технологий выплавке
ферросплавов и расширению их номенклатуры. В частности, был
создан не имеющий аналогов способ получения ферровольфрама
вычерпыванием сплава, освоен уникальный обжиг молибденового
концентрата в вертикальных многоподовых печах, внедрены водная
грануляция ферросплавов и вращение ванн ферросилициевых печей.
Впервые в стране был построен цех обжига известняка во
вращающихся печах с использованием извести для производства
высших марок для углеродистого феррохрома. Комбинат первым
освоил углеродотермическую и силикотермическую технологии
производства всей номенклатуры силикокальция и подавляющего
большинства лигатур на его основе.
32
В начале 90-х годов значительно снизился спрос на лигатуры и
модификаторы, что объясняется переориентированием большинства
металлургических заводов на выпуск дешевых рядовых сталей.
В частности, только Кузнецкий металлургический комбинат к концу
80-х годов потреблял в год более 1000 тонн силикокальция с ванадием
для производства рельсов высшей категории, а Нижнетагильский
металлургический комбинат – почти 2000 тонн кальцийтитаналюминиевой лигатуры. В последние два года спрос на ряд лигатур
возрос. В связи с этим на комбинате активно осваивается программа
производства
малотоннажных
ферросплавов:
комплексных
модификаторов с магнием и кальцием, лигатур на основе
ферросилиция и силикокальция с барием, алюминием и титаном в
различных композициях. Большие технические мероприятия
проводятся
для
обеспечения
выпуска
фракционированных
ферросплавов, модификаторов и лигатур практически любого класса
крупности. Комбинат готов к производству специальных сплавов на
основе хрома, проводится подготовка к выплавке ферросиликоалюминия с использованием высокозольных углей.
В настоящее время ЧЭМК продолжает ориентироваться на
производства широкой номенклатуры сплавов и удовлетворения
требований к качеству продукции, как отечественных потребителей,
так и зарубежных партнеров.
С 1996 г. комбинат осваивает производство марганцевых
сплавов, ранее не выпускающихся в России. Большая работа ведется с
казахстанскими поставщиками руды, часть руды закупается в
Австралии. После решения вопроса обеспечения сырьем комбинат
планирует приступить к выплавке средне- и низкоуглеродистого
малофосфористого ферромарганца. Наличие производственных
мощностей рафинировочных печей позволило отработать и
осуществить технологию комплексной переработки отходов и шлаков
производства ферросиликомарганца. В настоящее время отвальные
шлаки содержат до 4 % MnO, благодаря чему удалось повысить
степень извлечения марганца по комбинату до 84 %. Ввод в
эксплуатацию рукавных фильтров с комплексом переработки
уловленной пыли поможет решить большинство экологических
вопросов и улучшить технико-экономические показатели. Освоение
производства
ферросиликомарганца
и
высокоуглеродистого
ферромарганца, имеющих пониженное содержание фосфора (менее
1%), позволило предприятию занять свою нишу на рынке
марганцевых ферросплавов и успешно конкурировать с украинскими
и казахстанскими производителями.
33
Начиная с 1994 г. ЧЭМК продолжает увеличивать выпуск
ферросплавов, составивших в 2000 г. 520 тыс. тонн. Общий объем
продукции за 75 лет составил около 23 млн. тонн ферросплавов,
модификаторов и лигатур, в том числе 3700 ферросиликохрома; 540
силикокальция; 470 ферромолибдена; 440 ферровольфрама; 230
сплавов марганца; 45 модификаторов и лигатур, в с Mg, Al, V, Ti, Ni,
РЗМ; 18 кристаллического кремния; 3 ферротитана.
Освоение новых сплавов позволило комбинату, с одной
стороны, более гибко реагировать на запросы рынка, с другой –
сохранить высокий уровень производства в условиях нестабильной
работы смежных предприятий.
Ритмичное обеспечение сырьем и энергоносителями – основа
успешного развития предприятия. Длительное время источником
главного для комбината виды сырья были хромитовые руды
Казахстана. Уникальное запасы Казахстана, высокое качество,
отлаженные в системе плановой экономики хозяйственные связи не
стимулировали геологических исследований по изысканию новых
месторождений в других регионах страны. С разрывом этих связей
хромитовые руды перешли в категорию остродефицитного сырья, и
комбинат был вынужден изыскивать их альтернативные источники.
Перспективы дальнейшего увеличения объема продукции и
повышения
ее
рентабельности
оказались
непосредственно
связанными с развитием местной сырьевой базы. В настоящее время в
Челябинской области известно более сотни мелких проявлений
хромитов, часть из них отрабатывалась с дореволюционного периода
вплоть до 40-х годов, в 11 рудоносных массивах сосредоточенно
более 125 месторождений. Общие прогнозные ресурсы хромовых руд
на территории области превышают 190 млн. тонн, а ожидаемый выход
в промышленную категорию С1 составляет 38 млн. тонн. Создание в
1995 г. на ЧЭМК отдела сырьевых ресурсов, впоследствии
реорганизованного
в
производственно-сырьевое
управление,
позволило комбинату организовать работу по промышленному
освоению запасов хромитовых и марганцевых руд Челябинской
области. Возобновление в 1995 г. геологических работ обеспечило
ежегодную добычу 60-70 тыс. местных хромитовых руд, что
соответствует примерно четверти общей потребности ЧЭМК в
хромитовых рудах.
Изменение сырьевой базы, сопровождающейся резким ухудшением
качества руд, привело к переориентации производства на переработку
бедного хроморудного сырья и освоению технологии выплавке
марганцевых ферросплавов. Низкое содержание оксида хрома (15-25 %),
34
специфика минералогического состава руд, увеличение 2,5-3 раза
отношение фосфора к хрому потребовали серьезного изменения
технологии и решения сложных организационных задач. Инженерный
корпус комбината успешно справился с этим, и сейчас предприятие готово
к использованию низкокачественному труднообогатимых хромовых руд.
Начиная с 1996 г. на ЧЭМК переработано 325 тыс. тонн хромовых руд
Уральского региона содержащих около 50 тыс. тонн хрома, что позволило
сохранить уровень производства феррохрома. Эти меры в значительной
степени способствовали ослаблению зависимости комбината от
зарубежных поставщиков и стабилизировали экономическую ситуацию на
горно-металлургических предприятиях области.
Наряду с освоением новых видов сырья и продукции на
комбинате продолжают совершенствовать технологию получения
традиционных сплавов – ферросилиция и феррохрома. Использование
щепы, окатышей, брикетированных материалов, новых видов
углеродистых восстановителей позволило в последние годы не только
повысить технико-экономические показатели производства, но и в
ряде случаев улучшить качество выпускаемой продукции.
На ЧЭМК эффективно функционирует корпоративная
информационная система, включающая систему управление
производством (АСУП) на уровне предприятия и система управления
технологическими процессами на уровне цехов и отдельных агрегатов
(АСУТП). Основной функционирования информационной системы
является современная высокоскоростная вычислительная сеть,
объединившая компьютеры основных цехов, лабораторий и отделов
заводоуправления в единое информационное производство. Это
позволяет отслеживать и прогнозировать движение материальных и
финансовых ресурсов, качество сырья и продукции, вести
документооборот от стадии отгрузки сырья на комбинат до сдачи
готовой продукции потребителю. В системе АСУТП ферросплавных
печей решаются задачи управления электрическим режимом и
перепуском электродов в реальном времени оптимизируют
распределение тепла в ванне печи, улучшает энергетический КПД
установки, повышает производительность печи, уменьшает удельный
расход электроэнергии. Автоматическое управление дозировкой
обеспечивает оптимальное соотношение компонентов шихты,
равномерную загрузку агрегата, расчет параметров для систем
управления электрическим режимом. Разрабатывая и внедрения
производство эти и многие другие наукоемкие направления, комбинат
активно сотрудничает с научно-исследовательскими институтами и
высшими учебными заведениями.
35
Переработка и утилизация отходов производства по-прежнему
остается главнейшей задачей. Построенный в начале 30-х годов на
далекой окраине небольшого города, комбинат оказался в центре
мегаполиса, что выдвинуло проблемы защиты окружающей среды на
первый план. Многие экологические вопросы давно и успешно
решены, но некоторые, и весьма существенные, остались и требуют
своего решения.
С 1967 г. на комбинате работает цех сепарации самораспадающихся шлаков, в котором ежегодно извлекается и возвращается в
производства до 15 тыс. тонн феррохрома. До распада СССР ежегодно
реализовалось 340-360 тыс. тонн шлакового порошка в качестве
мелиоранта для известкования кислых почв и около 100 тыс. тонн в
литейное производство для быстротвердеющих стержневых смесей,
часть шлака использовалось в строительной индустрии и стекольной
промышленности. С разрушением хозяйственной системы и
ликвидации
централизованных
фондов
«Союзсельхозхимии»
мелиорация кислых почв практически прекратилась. Спад
производства и рост железнодорожных тарифов свели на нет
потребление шлака литейщиками. Активная работа ведется по
реализации шлака в строительной индустрии и дорожном
строительстве, и некоторые сдвиги наметились, но наиболее
перспективным и, главное, востребованным направлениям является
рекультивация многочисленных техногенных выработок. С 1993 г. на
комбинате работает цех по переработки неразлагающихся шлаков.
Твердые шлаки текущего производства, а также материал шлакового
отвала перерабатывается на строительный щебень с извлечением из
него металла. Ежегодно цех производит и реализует около 90 тыс.
тонн строительного щебня и песка, извлекается и возвращается в
производства до 1,5 тыс. тонн хрома, т. е. около 5 % выпуска.
Введенный в эксплуатацию в 2000 г. участок по изготовлению
асфальтобетонных смесей позволил вовлечь в переработку шлаки
текущего производства и обеспечить не только собственные, но и
частично городские потребности в высококачественном асфальте.
Особое место в экологических проблемах комбината занимает
Переработка шлакового отвала, занимающего 37 га, на которой
находится около 18 млн. тонн материала. К решению этой
сложнейшей проблеме привлекались многие организации, например
южноафриканская фирма «Бэтман». Опытно промышленная
эксплуатация отсадочной машины позволила проанализировать состав
отвала и наметить пути его комплексной переработки. В ближайший
план комбината строительство участка по переработке отвала с
36
извлечением металла и превращением залежей отвала в
экологический чистый материал, пригодный для рекультивации и
дорожного строительства.
Практика эксплуатация цеха по очистке оборотной воды от
систем мокрых газоочисток закрытых печей показало реальную
возможность исключение попадание загрязненных стоков в реку
Миасс. Оборот технической воды составляет более 97 %. По
заключению «Уралэнергочермета», комбинат имеет один из лучших
на металлургических предприятиях Уральской зоны показателей
водного хозяйства. Ежегодно при работе 11 закрытых печей
образуется около 30 тыс. тонн шлама. Основной проблемой его
остается утилизация, определенные направления, в частности
использования шлама в цементной промышленности уже
проработаны,
но
доводка
оборудования
и
организация
широкомасштабной реализации требуют времени.
На комбинате особое внимание уделяется охране воздушного
бассейна. Все плавильные и обжиговые печи оборудованы
газоочистными сооружениями, над повышением эффективности
которых ведется постоянная работа. В 2000 г. Введены в эксплуатацию
рукавные фильтры в цехе № 5. В связи с организацией выплавки
марганцевых сплавов строятся рукавные фильтры печами цеха №7.
Совсем недавно, впервые в России, в цехах электродного производства
внедрен католический дожиг смолистых веществ, образующихся в
результате обжига электродов. Это позволило значительно сократить
выбросы внедренных веществ в атмосферу города.
2.3 Ключевской завод ферросплавов
Ключевской завод ферросплавов расположен в поселке
Двуреченск Свердловской области, Основан на базе Ключевской
хромообогатительной фабрики.
22 ноября 1941 г. из обогащенного хромового концентрата этой
фабрики на открытой площадке были проведены первые
промышленные плавки хромоалюминиевой лигатуры. Положившие
начало ферросплавному заводу – единственному в России и странах
бывшего Советского Союза, производящему уникальные ферросплавы и лигатуры методом восстановления металлов из их
кислородных соединений. Это хром металлический, феррохром низкои высокоуглеродистый, феррониобий, ферротитан, ферровольфрам,
силикокальция, силикокальция с активными добавками,(ванадием,
цирконием, титаном, алюминием и др), силикованадий, ферросиликоцирконий, магний и барийсодержащие модификаторы, лигатуры с
37
редкоземельными металлами и на основе хрома, ниобия и никеля, а
также ряд высокоглиноземистых шлаковых продуктов. Продукция
предприятия используется для раскисления, дегазации и легирования
сталей и сплавов, в производстве коррозионно–стойких жаропрочных
сталей, при модификации литейных чугунов и других процессах.
Энергетическую базу создаваемого завода составляли два
локомобиля обогатительной фабрики. Дефицит энергоресурсов
значительно сдерживал увеличение объемов выплавки необходимых
для страны ферросплавов.
В 1943 г. был разработан проект реконструкции и развития
завода, но из-за отсутствия финансирования капитальное
строительство завода сдерживалось вплоть до 1954 г. Однако
специфические особенности внепечного алюминотермического
способа плавки позволили почти при полном отсутствии
производственных зданий и оборудования, в условиях открытых
площадках наладить в годы Великой Отечественной войны выпуск
ферросплавов и лигатур.
Первым сплавом завода была хромоалюминиевая лигатура (60 %
Cr и 20 % Al), параллельно ей выплавлялся металлический марганец
(до 1949 г.). В 1942 г. налажено промышленное производство
металлического хрома и через два года ферротитана низкопроцентного.
В 1945-1950 г. г. освоена технология выплавки феррохрома низкоуглеродистого и азотированного. Все технологические операции
выполнялись вручную, грузоперевозки осуществлялись гужевым
транспортом. Тем не менее, к концу войны объем выпуска продукции
возрос до 681 тонн.
Послевоенные годы бурное развитие производства сталей и
сплавов для аэрокосмического комплексов потребовало значительного
увеличение объема выпускаемых заводом сплавов. В 1947 г. с
внедрением выплавки низкокремнистого феррониобия была
завершена разработка основного сортамента предприятия. В 1951 г.
построили минигидроэлектростанцию мощностью
300 кВт на
р. Исеть у села Ключи и установили третий локомобиль–генератор. На
этих мощностях завод работал до 1956 г.
В 1953 г. на правительственном уровне принято решение о
реконструкции и фактически строительстве нового Ключевского
завода ферросплавов. Институт «Гипросталь» (г. Харьков) выполнил
первое проектное решение, реализация которого позволила ввести в
эксплуатацию высоковольтную линию электропередач – 35 кВт и
головную понизительную подстанцию – 35/6 кВт и значительно
ускорить дальнейшее строительство. В 1954-1957 г. г. сданы в
38
эксплуатацию комплекс ферросплавного цеха № 2, цех по производству
алюминиевого порошка, обогатительная фабрика, газогенераторная
станция, котельная и очистные сооружения, т. е. введена в эксплуатацию
первая очередь завода. В эти же годы получила развитие
инфраструктура поселка металлургов – Двуреченск.
До конца 50-х годов основной технологической схемой
производства была внепечная алюминотермическая плавка «на блок»,
т. е. без разливки металла и шлака. Сама организация процессов была
достаточно примитивной. Извлечение основных элементов из оксидов
было низким и сопровождалось большими потерями в виде
запутавшихся в шлаках корольков металлов. Реальная степень
извлечения на сплавах основной номенклатуры составляла: титана –
49 %, хрома – 81 %, ниобия – 87 %.
В 1950 г. был создан экспериментальный участок. В
сотрудничестве с исследовательскими институтами создавались
новые сплавы и лигатуры. Были внедрены такие сплавы, как
силикоцирконий, феррониобий, никель-ниобий, силиколантан,
ферровольфрам и др.
Одновременно со строительством основных цехов с
необходимым вспомагательным производством проводились работы
по реконструкции, расширению и техническому перевооружению
действующих объектов. В 1972 г. по программе улучшений условий
труда построены две электропечи ДСП-ЗА с системой газоочистных
сооружений. В отдельном помещении организован участок
шихтоподготовки и создано производство вакуумного особочистого
хрома, введены мощности по выпуску гранулированного алюминия и
заводской котельной на природном газе. Позднее электропечи
ДСП-ЗА были заменены на более мощные РКЗ-4. В результате новых
разработок многократно реконструировались все установки для
металлотермической плавки.
В 1972-1977 г.г. был организован выпуск товарных
глиноземистых полупродуктов, используемых для выплавки
синтетических шлаков в сталеплавильном производстве, с целью
десульфурации жидкой стали и созданные искусственные шлаковые
композиции (клинкеры) на основе довостановленных шлаков
металлического хрома для удовлетворения потребностей металлургов
в высокоогнеупорных цементах. Осуществлен переход всех
газопотребляющих агрегатов на 100%-ное обеспечение природным
газом. Введен в эксплуатацию комплекс ферросплавного цеха № 5 с
тремя электропечами ДС-6Н, организована выплавка лигатур с
редкоземельными металлами, модификатор, силикокальция разных
39
марок (до 30 % Са) силикокальция с активными добавками. В 1984 г.
построена новая шахта печь для обжига известняка производительностью до 100 тонн в сутки высококачественной извести.
В ферросплавных цехах № 1 и № 2 установлены два дополнительных
электрофильтра на участках выплавки хрома металлического и
ферровольфрама и построен ряд объектов вспомогательных цехов.
В 1995 г. начата разработка мраморного карьера в районе д.
Колюткино. В 1996 г. запущен в эксплуатацию цех камнеобработки.
Энергоемкость производства с 1959 г. по 1967 г. увеличилась в 10 раз.
Большое значение для совершенствования металлотермических
процессов имело освоение технологии с разливкой шлака и металла
при температуре до 2100 градусов, которое позволило механизировать
все операции и повысить производительность труда, сократить
трудоемкость очистки слитка. В результате внедрения технологии
разливки всех сплавов в стальную чашеобразную изложницу в
десятки раз сократились расход огнеупоров и увеличилась
огнеупорная масса слитков до 3,5 тонн. Активное участие в этом
принимали ученые – ферросплавщики Челябинского НИИ
металлургии и ЦНИИ ЧЕРМЕТа – А. С. Дубровин, В. Л. Кузнецов,
Ю. Я. Демидов, А. П. Бушуев, В. Н. Горячев, Н. П. Лякишев.
В 1990 г. завод произвел 86,4 тыс. ферросплавов и 69,5 тыс.
тонн шлаковых продуктов. Извлечения титана на основных сплавах
составило 83 %, хрома – 93 %, ниобия – 95 %. С 1991 г. общий
выпуск продукции колебался в пределах 17-25 тыс. тонн в год при
значительной ориентации его на евро-американский рынок металлов.
ОАО «Ключевский завод ферросплавов» из-за разнообразия и
разнородности сортамента основной продукции, малотонножности и
экзотичности многих сплавов не имеет собственной сырьевой базы,
что в настоящее время предопределяет и конкретные объемы
использование привозного минерального сырья и вспомогательных
материалов. Основные поставщики – это Актюбинский завод
хромовых соединений, Богословский алюминиевый завод, Донской
ГОК (Казахстан), Билимбаевское рудоуправление и др. Значительную
долю составляет давальческое сырье по разовым и долгосрочным
контрактам. В этих условиях завод сохранил свой научно-технический
потенциал и производственные мощности, процесс наработки нового
сортамента идет непрерывно, но без участия творческих личностей,
работников профильных институтов.
Большое внимание уделено вовлечению в производство
техногенных образований, которых накоплено более 2,5 млн. тонн, и
тем самым решению вопросов экологической безопасности в регионе.
40
С 1996 г. переработано около 120 тыс. тонн хромсодержащих шламов
(отходов обогащение хромитовых руд) и теперь активно вовлекают в
оборот составляющие шлакового отвала.
Сегодня в трех основных участках ферросплавного цеха
размещены десять электропечей типа РКЗ и ДСП и три установки для
внепечной металлотермической плавки. В 2000 г. введена в строй
индукционная тигельная печь ИСТ-1/08 и начата строительство цеха
порошковой проволоки.
В ноябре 2006 г. заводу исполнилось 65 лет.
3 Технологические проектные решения ферросплавных
цехов
Разработка технологической части проекта ферросплавного цеха
предусматривает обоснованный выбор решений по следующим
основным вопросам: способу получения сплава; типу и мощности
применяемой электропечи; видам шихтовых материалов и способу их
подготовки к плавке; способу разливки и разделки сплава; охране
труда и окружающей среды; организации безотходной технологии
производства.
3.1 Классификация ферросплавных цехов
Все цехи ферросплавного завода по назначению делятся на две
группы: основные плавильные цехи, предназначенные для получения
готовой продукции завода – ферросплавов, и вспомогательные цехи,
обеспечивающие нормальную работу основных цехов. В свою
очередь, плавильные цехи можно классифицировать по способу
выплавки получаемых в них ферросплавов.
Ферросплавы производят двумя основными способами:
электропечным и металлотермическим. При электропечном способе
ферросплавы выплавляют в дуговых рудовосстановительных и
рафинировочных печах, а при металлотермическом – в плавильных
горнах. Основное количество ферросплавов (96 % от общего объема
производства) получают электропечным способом. Электропечные
способы производства ферросплавов разделяют на непрерывные и
периодические. Непрерывным способом ферросплавы выплавляют в
мощных рудовосстановительных электропечах. Плавка ферросплавов
в рафинировочных печах и все металлотермические процессы
относятся к числу периодических.
Характер процесса производства ферросплавов (непрерывный
или периодический) определяет тип применяемого плавильного
41
агрегата, систему дозировки шихты, способ разливки сплавов и тем
самым проектные решения ферросплавных цехов. Таким образом, все
действующие и проектируемые цехи по характеру применяемого
процесса производства ферросплавов можно разделить на две группы:
цехи для непрерывных процессов и цехи для периодических
процессов.
В зависимости от периода постройки и мощности
установленных электропечей можно выделить четыре типа
ферросплавных цехов для непрерывных процессов: с печами малой
мощности, с печами средней мощности, с прямоугольными печами
большой мощности, с круглыми печами большой мощности.
Цехи с печами малой мощности, построенные до 1958 г.,
отличаются тяжелыми условиями труда и низкой степенью
механизации работ. В этих цехах установлены круглые открытые
рудовосстановительные печи мощностью 7,5-16,5 МВА. Здание цеха
состоит из трех разновысоких пролетов: печного, разливочного и
трансформаторного (рисунок 3.1).
I – разливочный пролет; II – печной пролет; III –трансформаторный пролет;
1 – электропечь; 2 – бункерная эстакада; 3 – трансформатор
Рисунок 3.1 – Цех с печами малой мощности
Большой перепад высот печного и разливочного пролетов
приводит к утечке газа из разливочного пролета в печной. Сплав
разливают в поддоны, что требует больших затрат ручного труда и
42
сопровождается значительными тепловыделениями в цехе. Шихта
дозируется периодическим способом, она подается к печам с
помощью бункерной эстакады, расположенной в одном пролете с
трансформаторами.
Цехи с печами средней мощности, построенные в 60-70-х г.г.,
оборудованы закрытыми рудовосстановительными печами мощностью
16,5-27 МВА. На печах установлена система улавливания и очистки
отходящих газов. Металл разливается с применением конвейерных
машин. Цех состоит только из двух пролетов одинаковой высоты:
печного и разливочного (рисунок 3.2). Печи снабжаются шихтой из
отделения шихтоподготовки, расположенного в отдельном здании.
Дозировка шихты осуществляется непрерывно, шихтоподача
автоматизирована. Цехи этого типа отличаются лучшими условиями
труда и более высокой степенью механизации вспомогательных и
ремонтных работ. На Аксуском заводе ферросплавов (АЗФ) это цех
№ 2 и № 4.
I – разливочный пролет; II – печной пролет;
1 – разливочная машина; 2 – ковш; 3 – трансформатор; 4 – скиповая шихтоподача; 5 – электропечь
Рисунок 3.2 – Цех с печами средней мощности
Цехи с прямоугольными печами большой мощности постройки
70-80-х г.г. представляют собой цехи последнего поколения. В них
установлены закрытые и герметичные прямоугольные шестиэлектрод-
43
ные печи мощностью 63 МВА для выплавки марганцевых
ферросплавов. Печи оборудованы системой газоочистки. Металл
разливается на конвейерных машинах. Шихта подается из
централизованного склада в автоматическом режиме.
Здание цеха – двухпролетное, пролеты одинаковой высоты
(рисунок 3.3). Аэрационный фонарь находится над разливочным
пролетом, что позволило снизить запыленность печного пролета.
Трансформаторы печей расположены на открытой эстакаде и
питаются от системы глубокого ввода.
Цехи с круглыми печами большой мощности были также
построены в 70-80-е г.г. и оборудованы круглыми закрытыми печами
мощностью 33-63 МВА для выплавки ферросилиция и феррохрома.
Цех состоит из печного и разливочного пролетов, разливочный
пролет имеет крутоуклонную кровлю, аэрационный фонарь
расположен на стыке пролетов (рисунок 3.4). Все остальные
технологические решения те же, что и в цехах с прямоугольными
печами. На Аксуском заводе ферросплавов (АЗФ) таким цехам можно
отнести цех № 1 и № 6.
I – разливочный пролет; II – печной пролет;
1 – электропечь; 2 – разливочная машина; 3 – ковш; 4 – конвейерная шихтоподача; 5 – трансформатор; 6 – эстакада
Рисунок 3.3 – Цех с прямоугольными печами большой мощности
44
Цехи двух последних типов обеспечивают нормальные условия
труда и максимально возможную на данном этапе степень
механизации и автоматизации производства.
Рудовосстановительные печи применяются для выплавки
ферросплавов углеродотермическим способом. Этим способом
производят ферросилиций, силикомарганец, силикохром, высокоуглеродистые марки ферромарганца и феррохрома. Несмотря на
одинаковый способ производства, технология получения указанных
сплавов имеет свои особенности, которые учитываются в проектных
решениях цехов.
Ферросплавные
цехи
для
периодических
процессов
подразделяют на три типа: с рафинировочными печами,
металлотермические и специального назначения.
Цехи с рафинировочными печами (рисунок 3.5) оборудованы
дуговыми печами мощностью 2,5-7,5 МВА. В этих цехах выплавляют
силикотермическим способом средне- и низкоуглеродистый ферромарганец, металлический марганец, низкоуглеродистый феррохром.
I – разливочный пролет; II – печной пролет;
1 – электропечь; 2 – разливочная машина; 3 – ковш; 4 – конвейерная шихтоподача; 5 – трансформатор; 6 – эстакада
Рисунок 3.4 – Цех с круглыми печами большой мощности
45
Металлотермические
цехи
служат
для
производства
ферросплавов (ферротитан, феррониобий, ферробор, ферромолибден
и др.) алюминотермическим, силикотермическим или комбинированным способами. Плавка производится либо в плавильных горнах, либо
в дуговых сталеплавильных печах измененной конструкции.
Цехи специального назначения предназначены в основном для
производства азотированных и особо чистых ферросплавов в
вакуумных камерных печах сопротивления. Как правило, здания
цехов для периодических процессов состоят из двух и даже одного
пролета.
Нестандартность
используемого
оборудования
и
разнообразие применяемых технологических схем определяют
специфику проектных решений этих цехов.
I – бункерный пролет; II – печной пролет; III – разливочный
пролет; IV – остывочный пролет
Рисунок 3.5 – Цех для производства рафинированного феррохрома
46
На зарубежных заводах ферросплавные цехи чаще всего делают
многопролетными. Кроме печного пролета в цехе предусматривают
разливочный, трансформаторный, а иногда шихтовый и разделочный
одноэтажные пролеты.
Пролеты имеют разную высоту, увеличение высоты разливочного
пролета до уровня печного не практикуется. Печные трансформаторы
устанавливают в цехе на специальной площадке в непосредственной
близости от печей, на эстакаду их не выносят. Горячий воздух из цеха
удаляется через специальные шахты. В ряде цехов сплав разливают не в
плавильном корпусе, а в специальных постелях, расположенных вне
цеха вдоль стены разливочного пролета.
3.2 Выбор способа получения ферросплавов
По виду применяемого восстановителя все ферросплавные
процессы подразделяются на углеродотермический и металотермический (силикотермический и алюминотермический).
При углеродотермическом процессе (УТП) оксиды ведущего
элемента ферросплава восстанавливаются из руды твердым углеродом.
В общем виде процесс восстановления оксидов углеродом может
быть описан реакцией
MeO  1  x C  MeC x  CO  QC
(3.1)
Реакция относится к числу сильно эндотермических, т.е. требует
подвода тепла извне. Поэтому углеродотермический процесс
осуществляется в мощных рудовосстановительных дуговых
электропечах. Углерод является универсальным восстановителем,
поскольку в отличие от других оксидов прочность оксида углерода
возрастает с повышением температуры. Это обеспечивает степень
извлечения ведущего элемента, близкую к 100 %, и малую кратность
шлака. Образующийся газ СО постоянно удаляется из зоны реакции,
что обусловливает непрерывный характер процесса, предусматривающий постоянную загрузку в печь шихтовых материалов с
периодическим выпуском металла и шлака по мере их накопления.
Непрерывный характер процесса обеспечивает его высокую
производительность. Выделяющийся газ обладает значительной
теплотворной способностью, поэтому после очистки от пыли его
необходимо утилизировать.
Важной особенностью УТП является повышенное содержание
углерода в готовом сплаве, вызванное образованием карбидов
ведущего элемента. Лишь при получении кремнистых сплавов
47
карбиды разрушаются более прочными силицидами, что обеспечивает
относительно низкое содержание углерода в указанных сплавах.
Поэтому область применения УТП ограничена производством
высокоуглеродистых и кремнистых сплавов. Углеродистый
восстановитель (коксик) относится к числу наиболее дешевых, что
обусловливает низкую стоимость готового сплава. В связи с этим при
выборе способа производства того или иного ферросплава необходимо
прежде всего проверить возможность применения наиболее
производительного и экономичного углеродотермического способа.
Лишь при необходимости выплавки сплава с пониженным
содержанием углерода следует использовать силико- или
алюминотермический способы его получения.
Силикотермический процесс (СТП) производства ферросплавов
основан на восстановлении оксидов металлов кремнием и
осуществляется в основном в рафинировочных электропечах. В общем
виде суммарная реакция силикотермического восстановления может
быть представлена в следующем виде
2
2x
Me x O y  Si  CaO 
Me  (CaO  SiO2 )  QSi
y
y
(3.2)
Реакция слабо экзотермическая, для ее протекания следует
дополнительно подводить тепло извне, поэтому применяются
рафинировочные печи небольшой мощностью 2,5-7,5 МВА. С целью
повышения степени восстановления оксида ведущего элемента, в
шихту необходимо добавлять известь, связывающую кремнезем.
Однако при этом кратность шлака увеличивается (до 1,5-2,5), что
вызывает необходимость в дополнительных затратах тепла. Готовый
сплав имеет низкое содержание углерода и повышенную
концентрацию кремния. Для получения силикотермическим способом
сплава с низким содержанием кремния необходима шихта с
недостатком восстановителя, что приводит к снижению извлечения
ведущего элемента. В качестве кремнистого восстановителя
используют
передельные
силикосплавы
(силикомарганец,
силикохром, ферросилиций), получаемые предварительно дешевым
углеродотермическим способом. В ходе силикотермического
процесса, который относится к числу периодических, вся навеска
шихты расплавляется, металл и шлак выпускают по окончании плавки.
Алюминотермический
процесс
(АТП)
основан
на
восстановлении оксидов алюминием, задаваемым в виде крупки, и
может быть описан следующей реакцией
48
3
MenOm   Al  1 CaO  3n Me  1 CaO  Al2O3   QAl
2m
2
2m
2
(3.3)
Выделяемого тепла химической реакции в большинстве случаев
достаточно для самопроизвольного протекания процесса без подвода
тепла извне. Поэтому процесс осуществляется обычно в плавильных
горнах. Для предварительного расплавления рудной части шихты
иногда используются дуговые электропечи. Алюминотермический
процесс, как наиболее дорогой, применяют лишь в том случае, когда
необходимо получить сплавы с низким содержанием углерода и
кремния из трудновосстановимых оксидов. Таким образом, при
выборе способа производства ферросплавов учитывают, прежде всего,
их химический состав. В таблицах 3.1 и 3.2 приведены сортамент
«больших» и «малых» ферросплавов и способы их производства.
К числу больших ферросплавов относятся высокоуглеродистый
ферромарганец и феррохром, силикомарганец и силикохром,
ферросилиций, получаемый углеродотермическим способом. Доля
таких сплавов превышает 90 % от общего объема производства
ферросплавов. «Малые» ферросплавы (сплавы на основе W, Mo, Ti,
Zr, Nb, V, В, РЗМ) получают металлотермическими способами.
В проектируемом цехе должен быть реализован однотипный
процесс (углеродотермический или металлотермический), обеспечивающий получение одной группы ферросплавов (марганцевые,
хромистые и др.) при минимальном количестве видов и марок.
Большинство действующих отечественных ферросплавных цехов
специализировано на производстве марганцевых, хромистых,
кремнистых и других ферросплавов. Производство силикомарганца,
ферромарганца и ферросилиция с содержанием кремния от 20 % до
90 % в одном цехе создает определенные трудности в обеспечении
качественными
шихтовыми
материалами,
обслуживании
и
эксплуатации различных печей (открытых, закрытых), создании
надлежащих условий труда и выполнении мероприятий по защите
окружающей среды. Нежелательно совмещать в одном цехе выплавку
высоко- и низкофосфористых, а также высоко-, средне- и
низкоуглеродистых сплавов.
3.3 Выбор типа и мощности плавильных печей
Выбор типа применяемого плавильного агрегата зависит от
способа производства того или иного сплава. Так, производство
49
ферросплавов углеродотермическим способом осуществляется в
рудовосстанови-тельных электропечах, силикотермическим – в
рафинировочных печах, алюминогермическим – в плавильных горнах
или модернизированных дуговых сталеплавильных печах.
При выборе мощности ферросплавных электропечей следует
исходить из максимального ее значения. Практика показывает, что
увеличение мощности электропечей позволяет улучшить все
основные
технико-экономические
показатели
производства
(производительность труда, цельный расход электроэнергии,
капитальные и эксплуатационные затраты). Ферросплавные электропечи имеют такие максимальные установление мощности, MBА: 40-80
печи для выплавки ферросилиция; 63 и 81 МВА – ферромарганца
высокоуглеродистого; 63 и 81 – силикомарганца; 21 и 40 – феррохрома
высокоуглеродистого и передельного.
Увеличение единичной мощности ферросплавных электро-печей
сопровождается
одновременным
укрытием
и
герметизацией
подсводового пространства. Применение закрытых печей обеспечивает
утилизацию физического и химического тепла колошниковых газов,
охрану окружающей среды, улучшение санитарно-гигиенических
условий труда и эксплуатации оборудования. Успешно эксплуатируются
герметичные печи типа РПЗ-63И1 для производства высокоуглеродистого ферромарганца и силикомарганца и типа РКЗ-3ЗМ1 для получения
высокоуглеродистого феррохрома.
Основным преимуществом печей с герметизированным сводом
является ликвидация выбросов токсичного газа в атмосферу цеха
через загрузочные воронки, расположенные вокруг электродов. Это
обусловливает уменьшение капиталовложений на одну печь за счет
исключения газоочистки на выбросах от зонта.
В США применяют ферросплавные электропечи мощностью
30-80 МВА с круглой и треугольной ванной. В Японии – герметичные
ферросплавные печи мощностью 40-72 МВА. Норвежская фирма
«Элкем» предлагает герметичные круглые печи мощностью 75 МВА.
Следует отметить, что коэффициент использования установленной
мощности отечественных рудовосстановительных печей выше, чем
зарубежных, так как они оборудованы системой продольноемкостной компенсации реактивной мощности.
При реконструкции действующих цехов с ферросплавными
электропечами средней мощности (РКО-16,5 и РКЗ-16,5) следует
повышать их мощность до 27-30 МВА Мощность рафинировочных
электропечей должна быть увеличена до 7-10 МВА.
50
3.4 Выбор вида шихтовых материалов и способа их подготовки
к плавке
При производстве ферросплавов возникает необходимость в
переработке больших масс шихтовых материалов, качество которых в
значительной степени определяет технико–экономические показатели
технологического процесса.
3.4.1 Шихтовые материалы. Сырье, применяемое для
получения ферросплавов, состоит из четырех основных групп:
- рудный материал;
- восстановитель;
- осадитель или разбавитель;
- шлакообразующий.
3.4.1.1 Рудная часть шихты. Как правило, ферросплавные
заводы используют руды и концентраты, не требующие
дополнительного обогащения. Исключение составляют бедные
марганцевые
и
реже
хромовые
руды.
Их
подвергают
пирометаллургическому обогащению и получают богатые по
содержанию
ведущего
элемента
шлаки,
которые
затем
перерабатывают в конечную продукцию. Основным критерием при
оценке качества руд является содержание в них ведущего элемента;
оно должно быть максимально высоким. Следует, однако, учитывать,
что запасы богатых руд истощаются, и поэтому в ферросплавном
производстве используются более бедные руды. Так, если в 50-х г.
стандартное содержание марганца в марганцевых концентратах
составляло 48-50 %, то в настоящее время оно снизилось до 40-46 %.
Ценность руды повышается с уменьшением в ней содержания
вредных примесей, в первую очередь серы и фосфора. От концентрации
вредных примесей зависит технология передела. Например,
марганцевые руды с повышенным фосфором должны подвергаться
предварительной дефосфорации методом выплавки малофосфористого
шлака или другим методом, что удорожает передел.
Существенную роль при выборе руды играет ее фракционный
состав, который часто определяет технико–экономические показатели
производства. Пылеватые руды и концентраты нельзя загружать
непосредственно в печь без принятия специальных мер,
предупреждающих вынос мелких частиц, который может достигать
15 % и более от количества заданной руды. К числу таких мер относится
в первую очередь предварительное окомкование различными методами
(агломерация, брикетирование, окатывание). Оптимальные размеры
кусков руды зависят от сорта руды, типа печи и способа производства.
Для бесшлаковых и шлаковых процессов в закрытых рудовосстано-
51
вительных печах, как правило, нужны более крупные куски руды, чем
для большинства рафинировочных процессов.
Чтобы обеспечить стабильность технологического процесса,
нужную сортировку руды по фракциям и усреднение по
химическому составу, а также, в случае необходимости, дробление
и окомкование руды следует производить на механизированных
складах достаточной вместимости.
3.4.1.2 Восстановители. Правильный выбор восстановителя и
способа его подготовки в значительной мере определяет техникоэкономические показатели производства. При выплавке ферросплавов
в качестве восстановителей оксидов руды используют углерод,
кремний
и
алюминий.
Наиболее
широко
применяются
углеродсодержащие
восстановители:
металлургический
кокс,
различные полукоксы и угли, древесные отходы и др. Углеродосодержащие
восстановители,
применяемые
в
производстве
ферросплавов,
должны
обладать
хорошей
реакционной
способностью,
высоким
удельным
электросопротивлением,
соответствующим для каждого сплава химическим составом,
достаточной
прочностью,
оптимальным
размером
куска,
термоустойчивостью и низкой стоимостью. В случае высокой
реакционной способности восстановителя процесс начинается при
более низких температурах и руда восстанавливается полнее.
Значительное электросопротивление восстановителя обеспечивает
более глубокую посадку электродов в шихте, т.е. уменьшение улета
восстановленных элементов. Необходимо, чтобы количество вредных
примесей в составе золы восстановителя было минимальным, так как
они в значительной мере переходят в готовый сплав. Восстановитель
должен обладать соответствующей механической прочностью, чтобы
при подготовке, дозировании и подаче шихты образовывалось
минимальное количество мелочи, поэтому небольшое содержание
мелочи и летучих, отсутствие склонности к спеканию обеспечивают
хорошее газовыделение на колошнике печи и облегчают
обслуживание печи.
Наиболее широко используют при выплавке ферросплавов
самый дешевый сорт восстановителя – коксик, получающийся при
сортировке доменного кокса. Недостатками коксика являются
невысокие электросопротивление и реакционная способность,
относительно большое содержание золы, серы и фосфора и
значительное нестабильное содержание влаги.
В качестве восстановителя при производстве ферросплавов
широко применяется также полукокс. Электросопротивление
52
последнего при температурах до 900 °С значительно больше, чем
коксика, а при более высоких температурах оно приближается к
электросопротивлению обычного кокса. Полукокс содержит до 15 %
летучих, механически мало прочен, имеет повышенную зольность, но
это не препятствует его использованию при выплавке ферросилиция,
так как основной составляющей золы является кремнезем.
К очень хорошим восстановителям относится древесный уголь,
обладающий
высокими
удельным
электросопротивлением,
реакционной способностью и чистотой. Древесный уголь уменьшает
спекание шихты и улучшает ее газопроницаемость, что особенно
важно при выплавке высококремнистых марок ферросилиция и при
работе закрытых печей. Однако он дорог, имеет малую по сравнению
с коксом механическую прочность, характеризуется резкими
колебаниями содержания золы и влаги (от 5 до 40 %). Поэтому его
стремятся заменять различными древесными отходами (опилки, щепа,
стружка, лигнин).
Хорошими по качеству восстановителями являются нефтяной и
пековый коксы, обладающие достаточной механической прочностью,
высокой реакционной способностью и низким содержанием золы и
летучих. Однако при температурах плавки они склонны к графитации,
что ухудшает их реакционную способность и снижает
электросопротивление. Это в сочетании с высокой стоимостью
ограничивает их применение: они используются только при
производстве особо чистых по примесям ферросплавов, ряда марок
ферросилиция и ферровольфрама.
За рубежом в качестве углеродистого восстановителя успешно
применяют торфяные брикеты и торфяной кокс, характеризующиеся
высокими реакционной способностью, пористостью, чистотой и
низкой электропроводностью; широко используют также каменный
уголь. Целесообразно употреблять угли более малозольные
(антрацит) или с соответствующим составом золы. Молодые (газовые,
длинно-пламенные) и бурые угли являются наиболее реакционноспособными, дешевыми и обладают высоким электросопротивлением.
Они не коксуются и недефицитны. Эти угли наиболее подходят для
использования в ферросплавном производстве.
В последние годы были созданы и опробованы новые
специальные
виды
углеродистых
восстановителей
для
ферросплавного производства: коксы из газовых и бурых углей,
формованный кокс, углекварцитовый кокс, различные виды
полукоксов и др.
3.4.1.3 Осадители и разбавители. Основным железосодержащим
53
компонентом шихты при выплавке сплавов кремния является
стружка углеродистых сталей. Чугунная стружка из–за повышенного
содержания в ней фосфора применяется лишь при выплавке сплавов,
используемых в чугунолитейном производстве. Недопустимо
употреблять стружку легированных сталей и стружку, загрязненную
примесями цветных металлов. Нецелесообразно использовать
железную руду взамен стружки, поскольку при этом увеличивается
содержание углерода в шихте и вносится значительное количество
шлакообразующих примесей.
Перспективным
железосодержащим
материалом
для
ферросплавного производства являются окалина и отходы,
получающиеся в процессе огневой зачистки металла в прокатных
цехах. При высоком содержании железа они имеют хороший
гранулометрический состав, позволяющий добиться равномерного
распределения железа в шихте.
В связи с дефицитом стальной стружки и значительными
затратами на ее перевозку, может стать целесообразным использование железистых кварцитов в случае, если экономия на стоимости
сырья и транспортных расходах будет больше, чем убытки от
увеличения затрат электроэнергии и снижения производительности
печей. Запасы железистых кварцитов составляют около 35 %
балансовых запасов железных руд. Брикеты и окатыши из «хвостов»,
образующихся при обогащении железистых кварцитов (12-15 % Feобщ,
60-67 % SiO2), и газового угля могут быть использованы при выплавке
ферросилиция. Металлизованные окатыши были успешно опробованы
как железосодержащий материал при выплавке 75 %-го ферросилиция.
3.4.1.4 Шлакообразующие. В качестве шлакообразующей
присадки в ферросплавном производстве используются известь,
плавиковый шпат, реже кварцит и бокситы. Известь должна
содержать более 90 % СаО и минимальное количество углерода и
фосфора. Лучшей по качеству является известь, полученная обжигом
известняка во вращающихся трубчатых печах. В шахтных печах
получают крупнокусковую известь. Плавиковый шпат должен
содержать не менее 65 % СаF2. В отдельных случаях применяют
флюоритовую руду (более 55 % CaF2). В кварцитовой мелочи и
боксите, используемых в качестве флюсов, концентрация вредных
примесей должна быть минимальной.
3.5 Подготовка шихтовых материалов
Поступающий на ферросплавный завод рудный материал
складируется и обязательно усредняется перед подачей в печные
54
бункера для обеспечения стабильности состава. В случае
необходимости материал рассеивается и измельчается или, наоборот,
окусковывается, а затем подвергается сушке или прокаливанию.
Подготовка кварцита к плавке состоит из дробления на щековых
или конусных дробилках, отсева мелочи (менее 20-25 мм) и мойки.
Последние две операции осуществляются одновременно на
вибрационных грохотах и во вращающихся барабанах. Оптимальная
фракция кварцита зависит от марки ферросилиция. Так, для 25 %-го
сплава принят размер кусков 20-60 мм, для 45 %-го – 20-70, для 75 и
90 %-го – 20-80 мм. При мойке кварцита концентрация в нем
глинозема снижается на 20-30 %, что позволяет уменьшить
содержание алюминия в сплаве и количество образующегося шлака.
При подготовке кварцита его потери в виде отходов составляют 15 %.
Углеродсодержащий восстановитель (коксик, полукокс)
подвергается грохочению для отсева мелочи (менее 5 мм) и крупной
фракции, которая дробится на валковых дробилках. После дробления
коксик вновь отсевается на вибрационных грохотах. В шихту
используют куски восстановителя размером до 25 мм.
В последнее время часть углеродсодержащего восстановителя
при плавке ферросилиция заменяют отходами, содержащими SiC.
Применение этих отходов особо эффективно при изготовлении
бедных по кремнию марок ферросилиция. Отходы графитизации
производства электродов (около 28 % SiC, 19 % Si02, 49 % С, остаток
Fe, A12O3 и др.) и карборунда (около 63 % SiC, 22 % SiO2, 9 % С,
остаток Fe, A12O3 и др.) нуждаются в обогащении и окомковании.
Сокращение запасов богатых марганцевых руд обусловило
необходимость вовлечения в производство марганцевых ферросплавов бедных руд. При обычных методах обогащения
марганцевых руд на горно-обогатительных комбинатах фосфор
только перераспределяется между товарными сортами концентратов,
в результате чего в более богатых сортах отношение Р/Mn получается
ниже, чем в сырой руде, и образуются низкосортные концентраты.
Поэтому в настоящее время разрабатываются новые методы
дефосфорации и обескремнивания марганцевых руд: химический,
пирогидрометаллургический и др.
Химические и пирогидрометаллургические методы обогащения
дают возможность получать богатые марганцевые концентраты
высокой чистоты даже из низкосортных руд и шламов. Однако
использование указанных методов сопряжено с большими затратами,
а высокая степень очистки не всегда необходима для производства
ферросплавов, к тому же в этом случае получаются тонко-
55
измельченные концентраты, что требует их окускования.
Задача окускования марганцевых руд может быть решена путем
их агломерации, брикетирования и окомкования. Следует, однако,
иметь в виду, что агломерация в два раза дешевле, чем
брикетирование и окомкование. Агломерацию руд целесообразно
осуществлять непосредственно на ферросплавном заводе, что
позволит сократить потери сырья при транспортировке. Весьма
эффективным является предварительный нагрев и восстановление
марганцевых руд во вращающихся печах.
Проблема окускования хромовых руд может быть решена путем
их брикетирования и окомкования. В этом случае эффективно
предварительное восстановление хромовой руды в кипящем слое.
Окускование шихты весьма перспективно и для плавки
ферросилиция. Успешно опробована выплавка ферросилиция на
брикетах, песчано–рудном агломерате.
В заключение следует отметить, что выбор вида шихтовых
материалов и метода их подготовки к плавке должен быть сделан на
основе экономического анализа конкретных условий организации
производства ферросплавов в данном районе.
3.6 Выбор способа разливки и разделки ферросплавов
В настоящее время в практике ферросплавного производства
нашли наибольшее применение следующие способы разливки: на
разливочных машинах различного типа; в стационарные поддоны и
изложницы; послойно в напольные изложницы или в канаву методом
«плавка на плавку».
Наиболее перспективной считается разливка ферросплавов на
ленточных конвейерных машинах. Они применяются для разливки
ферросилиция, силикомарганца, углеродистого ферромарганца и
иногда углеродистого феррохрома. При этом значительно повышается
механизация и производительность труда, улучшаются его условия в
разливочном пролете, поскольку сплавы разливают не с помощью
крана, а на специальных гидравлических кантователях, которые
помещены в герметизированные камеры. Существенным недостатком
машины конвейерного типа является переменная высота падения
сплава при разливке, что вызывает сильное его разбрызгивание.
Потери металла при разливке достигают 3 %, к тому же товарный вид
получаемых слитков значительно ухудшается из-за опрыскивания
мульд известковым молоком.
Для разливки высококремнистых сплавов, модификаторов и
лигатур, а также сплавов, содержащих легкоокисляющиеся элементы,
56
применяют карусельные машины конвейерно-тележечного типа
(рисунок 3.6). По сравнению с конвейерной эта машина обеспечивает
уменьшение потерь металла при разливке, улучшение качества и
товарного вида слитков. Машина представляет собой замкнутую цепь
тележек, размещенных на рельсовом пути. На тележках находятся
поддоны–изложницы, обеспечивающие получение тонких слитков.
Для извлечения слитков изложницы либо переворачиваются,
либо слитки выталкиваются специальным толкателем в короб,
установленный под изложницей. Разливка в стационарные поддоны и
чугунные
изложницы
представляет собой
устаревший и
малопроизводительный способ разливки ферросплавов, оставшийся в
основном в цехах с рафинировочными печами и металлотермических
цехах. Этот способ связан с повышенной загруженностью разливочных кранов, высокой теплонапряженностью в цехе и необходимостью
увеличения его площади для размещения стационарных изложниц.
Однако, сплавы склонные к сегрегации (ферросилиций с
содержанием >75 % Si), целесообразно разливать в массивные
поддоны толщиной слитка до 80 мм. или в кристаллизаторы.
1 – ковш с кантователем; 2 – изложница; 3 – приемный бункер
Рисунок 3.6 – Карусельная разливочная машина.
В последние годы все более широкое распространение получает
послойная разливка методом «плавка на плавку» (рисунок 3.7). За
рубежом этот способ применяется при разливке марганцевых
сплавов. Сплав разливают из ковша послойно в широкие канавы,
расположенные вне цеха вдоль стены разливочного пролета.
57
Послойная разливка позволяет резко снизить загруженность кранов
разливочного пролета, тепловыделения в цехе, уменьшить размеры
здания цеха. В этом случае разливочный пролет используют только
для транспортировки сплава и шлака из цеха. Учитывая, что
мощность ферросплавных печей постоянно растет, представляется
рациональным вынести разливку сплава из плавильного корпуса.
При разливке ферросплавов важное значение имеет способ
отделения металла от шлака. За рубежом имеются печи с
раздельным выпуском сплава и шлака через две летки. В случае
печей с одной леткой продукты плавки выпускают из печи в ковш с
переливом шлака через верх ковша или через шлакоотделительное
устройство (скиммер).
1 – тележка приводная с ковшом; 2 – чаша железобетонная;
3 – аспирационная установка
Рисунок 3.7 – Установка для напольной разливки ферросилиция
При выпуске в ковш с переливом легче регулировать параметры
струи жидкого металла, металл получается чище и плотнее. Однако в
этом случае необходимы достаточная площадь для разливочного
58
участка, мостовые краны большой грузоподъемности, ковшовые
тележки, что связано со значительными капиталовложениями.
При использовании скиммера, который может быть
стационарным или передвижным, отпадает необходимость в кранах
большой грузоподъемности, дополнительные площади нужны только
для размещения скиммера и довольно длинных желобов; металл за
скиммером может быть направлен непосредственно в изложницы
разливочной машины. Однако при этом возможно загрязнение шлаком
и образование в выпускных желобах избыточного количества скрапа,
идущего в отвал. Следует отметить, что в случае разливки сплава по
желобам из печи через скиммер в разливочный пролет упрощается
компоновочное решение цеха, появляется возможность сократить
ширину здания.
Практика показывает, что выпуск через ковш обязателен, если
сплав в дальнейшем идет на рафинирование или его для разливки
следует удалить от печи на некоторое расстояние. За рубежом выпуск
через ковш применяют для кремнистых сплавов, а через скиммер –
для сплавов марганца. Вопрос о том, какой способ выпуска сплавов,
через ковш или через скиммер, предпочтительнее, решается отдельно
в каждом конкретном случае.
Рисунок 3.8 – Схема фракционирования ферросплавов на
отечественном ДСК
Разделка ферросплавов с целью получения требуемого размера
кусков включает такие операции, как дробление и рассев (рисунок 3.8
и 3.9). Выбор типа дробилки зависит от прочности ферросплава. За
59
рубежом изготавливают только фракционированные ферросплавы, т.е.
сортированные на куски различной крупности. Производство
фракционированных ферросплавов предусмотрено и отечественными
стандартами. Использование сплавов определенного гранулометрического состава в сталеплавильном производстве способствует
быстрому усвоению легирующих элементов жидкой сталью,
уменьшению теплопотерь металла в ковше.
Рисунок 3.9 – Схема фракционирования ферросплавов на ДСК
фирмы KUE–KEN
Ферросплавы поставляют в кусковом (более 10 мм.), зернистом
(10-2 мм.) и порошкообразном (2-0 мм.) виде. Порошки получают как
измельчением сплава в дробилках, так и распылением его в жидком
состоянии паром или инертным газом (грануляция). Развитие
грануляции связано с увеличением спроса на ферросплавы небольшой
крупности, которые могут непрерывно загружаться в сталеплавильные
агрегаты.
3.7 Выбор способа утилизации отвальных шлаков ферросплавного производства
Производство ферросплавов сопровождается образованием
значительного количества отвальных шлаков. Кратность шлака
(отношение массы шлака к массе металла) зависит от вида сплава и
составляет:
- при выплавке ферросилиция – 0,05-0,1 (бесшлаковый процесс);
- силикомарганца – 1,1-1,3;
60
- высокоуглеродистого ферромарганца (флюсовый способ) – 1,2-1,6;
- металлического марганца – 3-3,6;
- высокоуглеродистого и передельного феррохрома – 0,9-1,1;
- рафинированного феррохрома – 2,5-3,2;
- силикокальция – 0,2-0,4;
- ферромолибдена – 1-1,1;
- ферровольфрама – 0,5-0,7.
Ферросплавные шлаки содержат корольки готового сплава и
невосстановленные оксиды ведущих элементов сплавов. К тому же
они обладают прочностью, абразивностью, огнеупорностью. Общий
выход ферросплавных шлаков составляет более 1,5 млн. тонн в год.
Перерабатывают в настоящее время около 45 % этих шлаков.
Способы переработки ферросплавных шлаков
весьма
разнообразны (металлургический передел, воздушная и магнитная
сепарация, механическое измельчение, водная грануляция и др.), их
выбор определяется особенностями шлака.
Отвальные шлаки при производстве ферросилиция содержат до
30-50 % готового металла в виде корольков и до 15 % карбида
кремния. Эти шлаки успешно используются в составе
раскислительных и рафинирующих смесей в сталеплавильном
производстве. Шлаки богатых по кремнию марок ферросилиция
применяются в шихте взамен кварцита при выплавке силикохрома и
низших марок ферросилиция.
Шлаки высокоуглеродистого феррохрома отличаются большой
прочностью и используются вместо бутового камня при сооружении
фундаментов. Напротив, шлаки рафинированного феррохрома
являются саморассыпающимися и содержат до 5 % корольков сплава и
15 % хрома в оксидной форме. Корольки сплава отделяются от этого
шлака воздушной или магнитной сепарацией. Для снижения
содержания оксидов хрома в шлаке его требуется довосстанавливать
при металлургическом переделе. Конечный шлак широко применяется
как известковое удобрение в сельском хозяйстве, для изготовления
жидких самотвердеющих смесей в литейном производстве, в составе
минерального порошка для асфальтобетона в строительстве.
Особо важное значение имеет проблема утилизации шлаков,
образующихся при выплавке марганцевых ферросплавов. На долю
последних приходится 70 % всего объема производства ферросплавов.
Кислые шлаки силикомарганца перерабатываются методом
грануляции или дробятся для последующего использования в
строительстве в качестве заполнителя бетона и щебня для дорог. При
дроблении шлака силикомарганца образуется фракция 0-5 мм.,
61
называемая «шлаковым песком» и содержащая до 20 % корольков
готового сплава. Шлаковый песок используется при изготовлении
марганцевого агломерата для выплавки силикомарганца. Шлаки
высокоуглеродистого ферромарганца после дробления применяют
для легирования стали марганцем. Еще более для этой цели пригодны
шлаки металлического марганца. Однако эти высокоосновные шлаки
рассыпаются при хранении в порошок, что затрудняет их
транспортировку и использование. Для получения шлаков
металлического марганца в кусковом виде в шлак добавляют
боратовую руду.
3.8 Организация безотходной технологии
Важнейшим фактором экономии ресурсов является их
вторичное использование. При этом не только сберегаются
невосполнимые первичные материалы, но и уменьшается
загрязненность окружающей среды.
Вопросы
организации
малоотходных
и
безотходных
технологических процессов имеют важное значение в ферросплавном
производстве, которое сопровождается потерями ведущих элементов и
образованием отходов на всех стадиях передела. Особенно велики
потери при выплавке марганцевых ферросплавов. Если при выплавке
ферросилиция и высокоуглеродистого феррохрома извлечение
ведущего элемента достигает 85-90 %, то при получении
силикомарганца и высокоуглеродистого ферромарганца эта величина
составляет 75-82 %.
На стадии обогащения марганцевых руд в виде шламов
теряется до 25 % марганца, 24-26 % марганца теряется при электроплавке сплавов марганца. Таким образом, в сталеплавильное
производство поступает только 50 % добытого из недр марганца.
Добываемые марганцевые руды обычно содержат 22-28 %
марганца. После промывки концентрация марганца возрастает до 3238 %. Путем магнитной сепарации и других методов обогащения из
мытой руды получают концентраты различных сортов.
Предложено несколько способов извлечения марганца из
шламов обогащения руд. Так, полиградиентная сепарация шламов
позволяет получить концентрат, содержащий 30-35 % марганца и
пригодный для выплавки товарных ферросплавов. Среди химических
методов извлечения марганца из шламов следует выделить
дитионатный. Перспективным представляется гидрометаллургический
способ, разработанный НМетАУ. В отличие от дитионатного способа,
обеспечивающего доизвлечение марганца из шламов обогащения, этот
62
способ позволяет удалять кремнезем и фосфор из марганцевых
концентратов, что резко уменьшает количество отвальных шлаков и
потери с ними марганца на стадии электроплавки. Совместное
использование химических и гидрометаллургических способов
обеспечивает создание сквозной малоотходной технологии в
металлургии марганца.
Подготовка марганцевых концентратов к плавке включает их
сушку в печах кипящего слоя с последующей агломерацией. Для
выплавки
высокоуглеродистого
ферромарганца
необходим
офлюсованный агломерат, для выплавки же силикомарганца –
неофлюсованный. Офлюсованный агломерат основностью 1,4-1,6 с
добавкой известняка оказался нестойким к влаге воздуха. Этого
недостатка лишен агломерат, полученный с использованием
железорудного концентрата или отсевов доломита высокотемпературного обжига. Применение такого агломерата при выплавке
высокоуглеродистого ферромарганца позволяет снизить расход
электроэнергии на 1 тонн сплава, уменьшить расход кокса и увеличить
производительность электропечей.
Выплавка силикомарганца по существующей технологии
предусматривает использование дефицитного кварцита и обеспечивает
переход в сплав 75-82 % марганца, заданного в печь. При брикетировании
отвального шлака силикомарганца с газовым углем получают
стандартный сплав с более высоким извлечением марганца (на 6-8 %).
Отвальные шлаки производства марганцевых ферросплавов
содержат 14-16 % марганца при практическом отсутствии фосфора,
тогда как в добываемой марганцевой руде концентрация марганца
составляет 22-28 % при 0,2-0,3 % фосфора. Практикуемое сейчас
использование этих шлаков в основном в строительстве
нерационально, их можно более эффективно применять как
металлургическое сырье, что будет рассмотрено далее.
Актуальной проблемой является утилизация высококалорийного
колошникового газа ферросплавных электропечей. Пока этот газ
после очистки используют для отопления котельных или просто
сжигают «на свечах». Его целесообразнее применять для нагрева
марганецсодержащей шихты в трубчатых вращающихся печах до
800-900 °С. Это позволит сэкономить до 17-23 % электроэнергии и
повысить производительность ферросплавных электропечей на 18-20 %.
Кроме шлаков и газов к числу отходов ферросплавного
производства относятся шламы, получающиеся в системах мокрой
газоочистки (или пыль при сухой газоочистке), а также скрап и
некондиционная мелочь, образующиеся при разливке и дроблении
63
готового сплава. Шламы и пыль в окомкованном виде повторно
используются в шихте электропечей. Скрап и некондиционная мелочь
переплавляются в электропечах вместе с шихтой или задаются при
разливке. В последнем случае скрап и мелочь плавятся за счет
физического тепла перегретого сплава и практически полностью
усваиваются.
В процессе получения марганцевых и кремнистых
ферросплавов на ОАО «ЗФЗ» образуются отходы в виде сухой пыли
аспирационных газоочисток, отвальные шлаки, скрап разливки,
отсевы ферросплавов после фракционирования (таблица 3.1-3.2).
Улавливаемая сухими газоочистками аспирационная пыль,
характеризуется мелкодисперсностью, значительной слипаемостью,
развитой удельной поверхностью и стабильным химическим
составом.
Таблица 3.1 – Химический состав материала
Наименование
Мn
СаО
SiO2
Массовая доля, %
AIO3 FeO
С
Р
S
Окатыши пылекоксовые 17–26 2,8–3,3 20–27 3,5–3,8
13–17 0,1
1,6–
(ОПК)
1,7
Металлоконцентрат из 18–19 7–11 49–50 6–10 0,6–1,6 1–4 0,02– 0,6–0,8
отвальных
шлаков
0,12
ферросиликомарганца
2,9
Металлоконцентрат из 36–50 8,2 40–50
текущих
скрапов
ферросиликомарганца
Отвальный
шлак 0,20 6,5–6,6 65–66 27,5–28
ферросилиция
10,7
3,6
0,28
0,5
0,3
6–8
0,03
0,3
Это позволяет использовать ее как связующее для окомкования
коксовой мелочи, образующейся на узле подготовки восстановителя.
Металлоконцентрат из текущих отвальных шлаков и скрапов
ферросиликомарганца содержит металлической фазы:
- из отвальных шлаков – до 25 %;
- из скрапов – 50-70%.
Металлическая фаза по химическому составу соответствует
ферросиликомарганцу марки МнС17.
Отвальный шлак ферросилиция имеет от 10 до 40 %
металлической фазы в виде корольков, химический состав которых
соответствует ферросилицию, при производстве которого получен
отвальный шлак.
64
Таблица 3.2 – Гранулометрический состав материалов
Массовая доля фракций (мм), %
Наименование
–10
2–3
Окатыши пылекоксовые (ОКП)
Металлоконцентрат
из
отвальных
шлаков ферросиликомарганца
Металлоконцентрат из текущих скрапов ферросиликомарганца
Отвальный шлак ферросилиция
Металлоконцентрат
из отвальных
шлаков ферросилиция
–
10–15
95–97
–
+15
1–2
–
0–100
–
+100
–
97
3
97–100
0–3
95
95–100
5
0–5
При выплавке ферросиликомарганца в составе шихты
используются окатыши, марганецсодержащий металлоконцентрат и
отвальный шлак ферросилиция. Производство ферросиликомарганца с
использованием в шихту вторичных материалов осуществляется на
печах РКЗ-23 непрерывным процессом с закрытым колошником при
вторичном напряжении 165 В. и силе тока 69 кА. На одну тонну
выплавляемого сплава, в совокупности с окисным марганцевым
сырьем и восстановителем, расходуется, кг:
- окатышей
– 25
- металлоконцентратов на основе отвальных шлаков
– 28
- скрапов
– 180
- отвального шлака ферросилиция
– 100
Использование указанных вторичных материалов при выплавке
ферросиликомарганца марки МнС17Р50 позволяет повысить
извлечение марганца на 4 % абс; снизить удельный расход
электроэнергии на 5,3 %, марганецсодержащего сырья на 6,5 %,
восстановителя на 15,6 %.
Технология получения сплавов ФС45 и ФС65 с использованием
вторичных материалов основана на сплавлении шихты из отсевов
ферросилиция и металлоконцентрата из отвального шлака ферросилиция. Процесс периодический, ведется в печах ДСП-1,5 под
шлаками основностью до 0,5.
3.9 Оборудование и характеристика основных ферросплавных цехов
Производственный процесс в ферросплавном цехе включает три
последовательные стадии: подготовку шихтовых материалов, плавку
подготовленной шихты в электропечах, разливку и разделку готового
сплава. В соответствии с этим современный ферросплавный цех
состоит из отделения шихтоподготовки, плавильного корпуса и склада
65
готовой продукции. В цехе с мощными рудовосстановительными
печами они располагаются в отдельных зданиях, в цехе же с
рафинировочными печами и металлотермических цехах – в одном.
3.9.1 Отделение шихтоподготовки. Отделение шихтоподготовки
ферросплавного цеха предназначено для хранения, подготовки и
дозирования
шихтовых
материалов.
На
отечественных
ферросплавных заводах используют два различных варианта
проектных решений шихтового хозяйства. На старых заводах
каждый цех имеет собственный закрытый склад шихты. На открытом
заводском складе обычно хранятся лишь те материалы, которые
необходимы для работы нескольких цехов. Новые заводы отличаются
централизованным хранением, подготовкой и распределением
материалов по цехам.
Шихтовое хозяйство современного ферросплавного цеха,
оборудованного мощными рудовосстановительными печами с
централизованным обеспечением шихтой, включает напольный
открытый
склад
сырых
материалов
(ОССМ),
корпус
вагоноопрокидывателей (ВО), закрытый склад (ЗССМ), корпус
подготовки материалов (КПМ), корпус шихтовых бункеров (КШБ) с
подготовленными материалами, дозировочные отделения (ДО) или
дозировочные пункты (ДП), которые могут быть совмещены с КПМ
или КШБ.
В шихтовом хозяйстве цеха для производства марганцевых и
хромистых
ферросплавов
может
быть
предусмотрена
соответствующая агломерационная или брикетировочная фабрика и
цех обжига извести.
Напольный открытый склад сырых материалов служит для
создания на заводе необходимого запаса сырых материалов,
поставляемых из отдаленных районов, а также ведущих рудных
материалов, суточный расход которых значителен. Материалы на
этом складе хранятся в штабелях, разгружаются из вагонов
козловыми грейферными кранами и в дальнейшем подаются
железнодорожным транспортом через корпус ВО или по конвейерным
галереям в ЗССМ.
При проектировании современных ферросплавных цехов для
хранения шихтовых материалов предусматривается три типа складов:
- закрытый грейферный с железнодорожной колеей, проходящей
посередине склада;
- закрытый бескрановый ангарного типа с конвейерной подачей
и выдачей материала;
- открытый с конвейерной подачей сырых материалов и
66
мостовым грейферным перегружателем, который принимает,
штабелирует и выдает материалы на подготовку.
Корпус ВО представляет собой здание ангарного типа с двумя
сквозными железнодорожными путями, на каждом из которых
установлен роторный стационарный ВО. С помощью ВО материал из
вагона выгружается в подземные бункеры, оборудованные
тарельчатыми питателями, и далее конвейерами большой
производительности направляется на ЗССМ. В корпусе ЗССМ
крупных ферросплавных цехов обычно не имеется железнодорожного
въезда, а склад оборудован грейферными кранами, с помощью
которых материал подается в КПМ.
В КПМ установлено необходимое сушильное, дробильное и
классифицирующее оборудование, тип и количество которого
определяются видами применяемых шихтовых материалов.
Для дробления кокса используют: четырехвалковые дробилки
13Д 900/700 с диаметром валков 900 мм разгрузочной щелью 0-50 мм,
производительностью 35 т/ч. Для кварцита – конусные дробилки
ККД-500 с разгрузочной щелью 75 мм, производительностью 150 т/ч.
Для стружки - стружкодробилки СМ-2 с разгрузочной щелью 25 мм,
производительностью 1,5-5 т/ч.
Для сортировки кокса применяют вибрационный грохот ГВР-1
производительностью 70 м3/ч; кварцита – грохот инерционный
производительностью 300 т/ч. Транспортные пути восстановителя и
рудного материала во избежание их преждевременного перемешивания
из–за просыпи во время разрыва ленты не должны пересекаться. При
объединенном шихтовом хозяйстве подготовленные шихтовые
материалы из КПМ поступают в КШБ или на центральный
распределительный пункт (ЦРП), где с помощью реверсивных
конвейеров и системы передаточных конвейеров распределяются по
ДО плавильных цехов.
3.9.2 Способы дозирования шихты. На ферросплавных заводах
применяется порционное и непрерывное дозирование шихты. При
порционном дозировании используют порционные весовые автоматы
и вращающиеся барабанные смесители. На складе шихты
подготовленные шихтовые материалы загружают в отдельные для
каждой печи дозировочные установки, оборудованные автодозаторами.
Затем компоненты, образующие калошу шихты, выгружают на
конвейер или в скиповый подъемник и транспортируют в плавильный
корпус цеха к печам.
При проектировании новых цехов дозировочные узлы выносятся
из помещения склада шихты, а подготовленную шихту подают в
67
бункеры дозировочных пунктов по конвейерам непосредственно из
отделений подготовки.
При непрерывном дозировании составляющие шихты выдаются
ленточными автоматическими дозаторами непрерывного действия,
работающими с заданной производительностью. Для непрерывного
дозирования используют дозаторы типа ДН-23 производительностью
65 т/ч (для кокса), 100 т/ч (для кварцита), 125 т/ч (для стружки). При
одновременном дозировании заданное соотношение производительностей всех работающих дозаторов, соответствующее требуемому
соотношению навесок компонентов в калоше шихты, соблюдается
постоянным с помощью электронного регулятора соотношения.
Расчет шихты на определенную навеску ведущего компонента
производит решающее устройство, в которое вводят требуемую
величину соотношения компонентов шихты. Регулятор соотношения
управляет группой работающих дозаторов по выходному сигналу
ведущего
дозатора.
При
любом мгновенном отклонении
производительности ведущего дозатора регулятор соотношения
пропорционально изменяет производительность остальных дозаторов.
Все компоненты шихты выдаются на движущуюся конвейерную ленту
и направляются в приемные бункеры печей. На ленте компоненты
шихты, дозируемые одновременно в заданном соотношении,
располагаются в виде слоя смешанных материалов. В приемных
бункерах печей шихта представляет собой достаточно однородную
смесь с требуемым соотношением компонентов шихты. В случае
небольших и средних грузопотоков шихты все печи плавильного
корпуса обслуживаются одной линией шихтоподачи; при больших
грузопотоках такая линия обеспечивает шихтой каждые две печи.
3.9.3 Способы подачи шихты в печь. Применяются три варианта
подачи сдозированной шихты в печные бункеры: линейный,
кольцевой, скиповый (рисунок 3.4). При кольцевой и скиповой
подачах шихты отделение шихтоподготовки расположено параллельно
плавильному корпусу, а при линейной – в одну линию с плавильным
корпусом.
При линейной подаче непрерывно дозируемые шихтовые
материалы поступают сначала на горизонтальный конвейер, затем
наклонным конвейером подаются на шихтовую площадку плавильного
корпуса, перегружаются на расположенный вдоль цеха конвейер, с
которого с помощью плужковых сбрасывателей каждый компонент
шихты выгружается в отдельные бункеры печного пролета. Под
бункерами расположен монорельс, по которому движется тележка с
тензометрическими весами. В тележку загружается каждый компонент
68
шихты, образуя общую колошу весом 800-1200 кг. в строгом
соотношении согласно шихтовке. Затем из тележки колоша шихты
выгружается в печные карманы.
Кольцевой способ подачи шихты позволяет уменьшить длину
конвейерных лент, число перевалок и потери шихтовых материалов, а
также снизить на 13-15 % капитальные затраты на строительство цеха.
Подготовленные
шихтовые
материалы
транспортируются
грейферными кранами или ленточными конвейерами в бункеры
готовой шихты дозировочного отделения. С помощью непрерывных
дозаторов заданное количество различных шихтовых материалов
подается на горизонтальный конвейер, затем по наклонному
конвейеру в плавильный корпус, а оттуда челночным конвейером в
печные карманы. Одна группа бункеров готовой шихты обслуживает
одновременно две печи.
При скиповой подаче компоненты шихты дозируются в отделении
шихтоподготовки в виде отдельной колоши и шихта в плавильный
корпус передается скиповым подъемником. При этом обеспечивается
автоматическая подача шихты в печные карманы. Каждая печь
обслуживается отдельной группой бункеров готовой шихты.
Себестоимость хранения, подготовки, дозировки и транспортировки шихтовых материалов в печные карманы, при скиповой
подаче на 0,28-0,94 у.е./т меньше, чем при кольцевой и линейной. При
движении шихты по конвейерному тракту за счет истирания
образуется дополнительно 3-10 % коксовой мелочи фракции менее
5 мм. За счет налипания на ленту промасленной стружки и кокса их
потери увеличиваются на 4,5 % и 3 % соответственно.
В современных цехах с мощными рудовосстановительными
печами применяется в основном конвейерная подача сыпучих
материалов. При этом, в связи с малым уклоном конвейерных лент
(17°) и большой высотой цеха, галереи подачи сыпучих материалов
занимают значительные площади. Применение скиповой подачи
сыпучих материалов позволяет приблизить склад шихты и
дозировочное отделение к плавильному корпусу.
В зарубежной практике шихтовый пролет иногда располагают
непосредственно в плавильном корпусе, что значительно сокращает
занимаемую предприятием площадь, однако, если в одном цехе
расположены еще и продольные и поперечные пролеты, это создает
неудобства в работе.
3.9.4 Расчет количества оборудования отделения шихтоподготовки. Общий запас шихтовых материалов Q в тоннах или м3 на
складах для ферросплавного цеха рассчитывается, исходя из
69
суточного расхода материалов и установленных норм запаса, по
формуле
Q  qci  ci K
(3.4)
где qci – суточный расход i -того материала по цеху, т. или м3;
ci – нормативный запас i -того материала, сутки (таблица 3.3);
K  1,2  1,4 – коэффициент неравномерности поступления
грузов.
При установке в цехе однотипных печей суточный расход i -того
материала находят из выражения
Qci  П n.c  N n  qi , т
(3.5)
где П n.c – суточная производительность печи, т/сут;
N n – количество печей;
q i – расход i –того материала на 1 т сплава, т или м ³.
Таблица 3.3 – Нормы хранения шихтовых материалов, отходов и
попутных материалов на складах ферросплавных цехов
Шихтовые материалы
Руда хромовая
Концентрат марганцевый
Агломерат неофлюсованный:
– при изготовлении на заводе;
– при поставке извне
Кварцит, коксовый орешек, полукокс, стружка
стальная, известняк при поставках на расстояние:
– не более 200 км;
– более 200 км
Доломит
Железная руда, оксид хрома, алюминий в чушках,
уголь древесный, уголь каменный, плавиковый
шпат
Известь при изготовлении на заводе
Пек каменноугольный, антрацит, кокс пековый
Отсевы кварцита
Отсевы кокса
Нормы хранения, сутки
60
30
10
30
15
15–30
15
30
1–2
15–30
10
10
Исходя из необходимого общего запаса шихтовых материалов,
рассчитывают размер складов. Определяем длину склада при
заданной ширине и высоте штабеля материалов.
70
Длина закрытого грейферного склада с шириной пролета а  30м
и высотой hшт.  3 м вычисляем по формуле
L1 
2  72
, м
65hз  6 
(3.6)
где  – насыпная масса шихтовых материалов, т/м3 (таблица 3.4);
hз – глубина закрома, равная 3,0; 4,0; 5,5 и 6 м.
Длина закрытого, напольного, бескранового склада шихты при
ширине пролета 63 м. для типового склада рассчитывается по
формуле
L2 
h
Q
 шт. , м
2
3
hшт.
(3.7)
Длина открытого склада с конвейерной выдачей и грейферным
перегружателем при ширине пролета а  70м , высоте штабеля
hшт.  15 м , глубине закрома hз  4 м рассчитывается по формуле
L3  0,0009 
Q

 10, м.
(3.8)
В таблице 3.3 приведены нормативные значения грузоподъемности крана и объема грейфера для различных сплавов в
зависимости от мощности плавильного агрегата.
При расчете количества кранов исходят из затрат времени крана
для подачи шихты на 1 тонну сплава, суточного производства сплава
и планового времени работы крана. Необходимое количество кранов
для обеспечения работы одной печи определяются по формуле
nкр . 
П п.с   уд.
840
(3.9)
где  уд. – время, затрачиваемое краном на подачу шихты для
выплавки 1 т. сплава, мин/т;
840 – длительность работы крана в сутки, мин.
Значения  уд. рассчитывают исходя из насыпной массы шихты,
вместимости грейфера и длительности одной крановой операции по
уравнению
71
 уд. 
ш
Vr
 k r 0 , мин.
(3.10)
где  ш   I rI – насыпная масса шихты, расходуемой на
выплавку одной тонны сплава, т/м3;
 I – насыпная масса i –того компонента шихты;
rI – доля этого компонента в шихте;
Vr – объем грейфера, м3;
k r – коэффициент заполнения грейфера (0,75–0,8);
 0 – длительность одной выполняемой операции,
составляющей в среднем 4 мин.
Таблица 3.4 – Плотность и насыпная масса шихтовых материалов и
огнеупоров для ферросплавного производства
Материал
Кварцит
Мелочь кварцитовая
Руда хромовая
Концентрат
хромовый
Оксид хрома
Никопольская
–1 сорт;
–2 сорт
Чиатурская 1 сорт
Стружка стальная
Окалина
Железная руда
Агломерат
железной руды
Кокс
Кокс–орешек
Ангарский полукокс
Антрацит
Электродная масса
Известняк
Содержание Плотность,
Насыпная
3
основного
кг/м
масса 1м3
элемента, %
материала, кг
Кремнийсодержащие материалы
99–98 SiO2
2350–2650
1600
96–98 SiO2
2350–2650
1400
Руды и концентраты хрома
45–53 Cr2O3
–
2400–2750
2300
Примечание
50–100 мм
0–40 мм
0–50 мм
Сухой 0,1–
0,5 мм
1500
Руды и концентраты марганца
2–43 Mn
–
1800–2100
36–38 Mn
–
1730
49–53 Mn
3800–4000
2000–2100
Железосодержащие материалы
95 Fe
7800
1500–1800
70 Fe
7800
1900–2000
46–58 Fe
–
2000–2800
–
–
Влаги 6–8%
49–55 Fe
–
1700–2000
Углеродсодержащие материалы
81,6–87,6 С
1400
450–500
81,6–87,6С
1400
500–600
62–75 С
1820
550–570
93,1–94С
–
1050
–
1600–1900
700–1000
Флюсы
93СаСО3
2500–2800
1600–1700
–
72
–
–
–
Кусковой
10–25мм
0–40 мм
10–30 мм
100–200мм
Дробленный
Продолжение таблицы 3.4
Известь
Доломит
Плавиковый шпат
Угольный блок
Шамотный кирпич
Шамот молотый
Магнезитовый
порошок
90СаО
–
65–92 СаF3
–
–
–
900–1300
2900
–
Огнеупоры
–
2500–2700
–
–
65 MgO
600–320
1670–1740
1700–1800
–
Кусковой
Кусковой
1000–1050
2000
2200
–
–
–
1500–2400
–
Таблица 3.5 – Характеристика кранового оборудования шихтового
хозяйства
Грузоподъемн
ость,т
Объем
грейфера, м3
Характер–
истика
кранов
10
15
10
15
2
3,1
15
15
20
4
5,3
4,3
30
10
Мощность печи, МВА
3,5
5
16,5
25
33
63
Мр,СК
ФМн (с/у)
ФХ(с/у)
(н/у)
Мр,СК
ФМн(с/у)
ФХ(с/у)
(н/у)
ФСХ,
ФХ,
ФМн,
МнС
ФС
ФСХ,
ФХ,
ФМн,
МнС,
ФС
–
–
–
ФС
ФСХ,
ФХ,
ФМн,
МнС,
ФС
ФС
–
ФСХ,
ФХ(у)
–
–
–
–
ФСХ
ФХ(у)
МнС
ФС
ФМн(у)
ФСХ
ФХ(у)
МнС
ФС
ФМн(у)
–
–
ФСХ
ФМн (с/у)
ФХ(с/у)
(н/у)
ФМн
(с/у)
ФХ(с/у)
ФСХ
ФХ(у)
МнС
ФС
ФМн(у)
73
ФХ(у)
МнС
ФС
ФСХ
ФХ(у)
МнС
ФС
ФМн(у)
Суточная производительность
определяется по формуле
вагоноопрокидывателя
 1440  t пр 
Пв  
 g вг , т/сут
tв


( Пв )
(3.11)
где t пр – время неизбежных простоев в сутки (50 % рабочего
времени), мин;
tв – продолжительность цикла разгрузки одного вагона
(обычно 3 мин);
g в г – грузоподъемность вагона, т. (обычно 60 т.).
Суточная производительность валковой дробилки ( П д )
Пд  1440 Fдv , т/сут
(3.12)
где Fд  Lв к 2 I рщ  I щ  – площадь поперечного сечения выходящего из дробилки материала, м2;
Lв к – длина валка, м;
I рщ – ширина разгрузочной щели, м;
v  Dвк n – окружная скорость валков, м/мин;
Dв к – диаметр валка, м;
n – скорость вращения валков, мин–1;
 – коэффициент разрыхления материала при дроблении.
Необходимые значения величин, входящих в это уравнение,
принимают по техническому паспорту дробилки.
Производительность плоского грохота ( П гр )
П гр  86400v грI c hсл  , т/сут
(3.13)
где v гр – скорость движения материала на грохоте, м/с. (0,05-0,25);
I c – ширина сита, м. (1,8–2,4);
hсл – толщина слоя сортируемого материала, м. (0,04 м.);
 – коэффициент наполнения сита (обычно 0,4–0,6).
Количество грохотов должно соответствовать количеству
дробилок.
Производительность ленточного конвейера ( П к )
74
П к  86400FлVл  , т/сут
(3.14)
где Fл – поперечное сечение непрерывного слоя материала на
ленте, м2 (0,05–0,1 м2);
V л – скорость движения материала, м/с (0,1–2,5 м/с).
При определении окончательного числа оборудования
необходимо здесь и далее учитывать коэффициент использования
оборудования (Ки), который принимается равным 0,75.
3.10 Плавильный корпус
Плавильный корпус представляет собой основную часть
ферросплавного цеха и предназначен для размещения и обслуживания
электропечей, а также для приема и разливки готового сплава и
удаления шлака. В общем случае плавильный корпус ферросплавного
цеха может состоять из следующих пролетов: печного, разливочного,
трансформаторного, шихтового и остывочного. С ростом мощности
ферросплавных печей объемно–планировочные решения здания
плавильного корпуса совершенствовались по пути сокращения числа
пролетов за счет выноса шихтового и разливочного пролетов за
пределы здания и ликвидации остывочного пролета.
Современный плавильный корпус ферросплавного цеха с
мощными рудовосстановительными печами имеет обычно два
пролета: печной и разливочный. К зданию корпуса стороны печного
пролета примыкает трансформаторная эстакада.
3.10.1 Печной пролет. Печной пролет служит для размещения и
обслуживания плавильных электропечей. Последние располагаются
обычно вдоль цеха в линию. В зависимости от типа и мощности
установленных печей ширина печного пролета принимается равной 15,
18, 24 и 30 м. Он всегда выполняется многоэтажным.
На нулевой отметке пролета расположены фундаменты
плавильных печей (для вращающихся печей они заглублены),
механизмы выкатки металловозных и шлаковозных тележек,
оборудование и механизмы газоочисток, подсобные помещения.
Для обслуживания летки устанавливается сплошное перекрытие
или местная горновая площадка. Здесь расположены устройства для
открывания и закрывания летки, узлы для приготовления леточной
массы, системы шламосборников, бытовые помещения для отдыха
плавильной бригады. В зависимости от мощности печи площадка
располагается на высоте 2,5-6,6 м.
Рабочая площадка предназначенная для обслуживания печи,
наблюдения за технологическим и электрическим режимами,
75
представляет собой во всех цехах сплошное перекрытие и
располагается на уровне 4,5-12 м. На ней установлены пульты
управления печами (обычно одно помещение на две печи), наклонные
газоходы для отвода газа из–под свода, зонт для удаления газов,
выбивающихся из печи, загрузочные труботечки с приемными
воронками, помещения для инженерно-технического и дежурного
персонала, тельферы для производства ремонтных работ.
Для обслуживания механизмов перемещения и перепуска
электродов служит электродная площадка, представляющая собой
сплошное перекрытие, расположенное на высоте 8,5-22,2 м. В новых
цехах с печами, оборудованными гидравлической системой
перемещения и перепуска электродов, устанавливаются местные
площадки.
Перекрытие на отметке 19,8-30 м. служит для крепления печных
карманов, размещения системы конвейеров подачи шихты в них,
монтажа вентиляционных установок, наращивания электродных
кожухов и загрузки электродной массы с помощью мостового крана.
Все перекрытия имеют сквозные проемы по торцам цеха для
обеспечения печей электродной массой. Над каждой печью
расположены также проемы для выполнения различных транспортных
операций при ремонтах.
3.10.2 Разливочный пролет. Разливочный пролет ферросплавных
цехов предназначен для приема из печного пролета металла и шлака,
их первичной обработки, разливки сплава и передачи его на склад
готовой продукции, подготовки и подачи к печам разливочной
посуды, текущего ремонта посуды, приема необходимых материалов
и сменного оборудования для нормальной эксплуатации
оборудования плавильного корпуса.
Ширина разливочных пролетов современных ферросплавных
цехов принимается равной 24; 27; 30 и 36 м. Ширина пролета зависит
от насыщенности оборудованием, числа технологических операций
со сплавом и шлаком, количества и объема разливочной посуды.
В современных цехах для разливки ферросплавов используются конвейерные разливочные машины. Кантовальное устройство
машины расположено в разливочном пролете, а головка машины с
приводной станцией – на складе готовой продукции, где остывающие
слитки по течке сбрасываются в короба. Скорость остывания слитков
зависит от марки сплава, поэтому конвейеры разливочных машин
движутся с тремя-четырьмя скоростями.
В отечественных
ферросплавных цехах, построенных в последние годы, установлены
конвейерные машины длиной 40 и 70 м. с одной или двумя лентами. В
76
зарубежных
цехах
устанавливают
конвейерно–тележечные
разливочные машины. Например, в США машина этого типа
используется для разливки высококремнистого ферросилиция и
ферросилиция с магнием. Разливка производится из ковша,
подвешенного на крюке крана, в поддоны глубиной 80 мм,
опрыскиваемые графитовой эмульсией.
В последние годы за рубежом все шире применяют послойную
разливку «на блок». В частности, на заводе по производству
марганцевых сплавов в Канаде металл выпускают из печи по
нескольким желобам в одну из трех разливочных постелей,
футерованных с трех боковых сторон и снизу чугунными плитами.
Передняя чугунная стена съемная, что обеспечивает доступ к слитку
мощному фронтальному погрузчику. Площадь каждой постели
составляет 9,4 х 7,8 м2, что позволяет разливать в ней 320-360 т.
металла. Дно и углы постели футеруют некондиционной мелочью
разливаемого сплава. Средняя толщина слоев, образующихся в постели,
составляет 100-120 мм. Металл в постели остывает в течение 24 ч.
Для приема готового сплава при выпуске из печи на
ферросплавных заводах используют ковши различной вместимости.
Вместимость самого большого ковша достигает 20 м3. Масса пустого
ковша с магнезитовой футеровкой составляет 62 т. Этот ковш
используется для приема рудно–известкового расплава и силикохрома
при производстве феррохрома методом смешения. Общий объем
заливаемых расплавов в ковш составляет 15,9 м3. На зарубежных
заводах ковши для рудноизвесткового расплава имеют шлаковый
гарнисаж. Шлаковый гарнисаж толщиной 100-200 мм на стенках и
днище ковша образуется на специальном кантователе в результате
вращения ковша со шлаком вокруг горизонтальной и вертикальной
осей и его наклона вперед – назад.
Кирпичная кладка разливочных ковшей в ферросплавных цехах
имеет ряд недостатков. К ним относятся: интенсивное размывание
швов кладки, необходимость в труде высоквалифицированных
каменщиков, трудоемкость чистки от настылей, высокая стоимость. В
последнее время с целью механизации работ по замене футеровки, ее
удешевления и повышения стойкости используют наливную
футеровку из самотвердеющих смесей. В состав жидких
самотвердеющих смесей входят наполнитель (смесь кварцевого песка
и кварцитовых отсевов), связка (жидкое стекло) и отвердитель
(кремнефтористый натрий или шлак производства рафинированного
феррохрома). Наливная футеровка выполняется при помощи шаблона,
вставленного в кожух. Период затвердевания массы составляет 40–60
77
мин. Отвердевшая футеровка просушивается в течение 14-16 часов.
Наливная футеровка при разливке 65 %-го ферросилиция выдерживает
96 плавок.
Чаще всего для приемки шлака используют чаши, отлитые из
стали 35 Л. Так, для транспортировки шлака, получаемого при
производстве силикомарганца и углеродистого ферромарганца,
используют литые ковши емкостью 11 и 16 м3. Ковши и чаши
подаются к печам самоходными тележками по рельсовому пути. Для
стационарных печей рельсовый путь выполняется прямым, для
вращающихся печей – круговым. Тележки, подаваемые под летку для
каскадного выпуска сплава и шлака, вмещают ковш и одну-три чаши.
Таблица 3.6 – Техническая характеристика разливочных машин
Показатель
Длина машины, м
40
70
0,083; 0,041;
0,054; 0,083;
0,031; 0,02
0,18
Скорость движения ленты, м/с
Масса слитка при разливке, кг
– 45 %–го ферросилиция
– 75%–го ферросилиция
– Ферромарганца углеродистого
– Силикомарганца
– Феррохрома углеродистого
Производительность, т/ч при разливке
– 45 %–го ферросилиция
– 75%–го ферросилиция
– Ферромарганца углеродистого
– Силикомарганца
– Феррохрома углеродистого
Расход воды на охлаждение мульд, м3/ч
Число изложниц в цепи, шт
Мощность электродвигателей, кВт
Масса машины с чугунными изложницами, т
45
35
45
45
80
–
–
80/80
64/–
–
130
2х210
85/12; 11/8;
14/6; 18/4
207,8
–/23
–/14
60/–
48/–
–
162/–
726
18,9; 26,6;
32,4; 79,1
504,0
Примечание: Числитель для двухленточной машины, знаменатель для
одноленточной.
3.11
Выбор
и
расчет
количества
оборудования
ферросплавного цеха
3.11.1 Расчет количества печей в ферросплавном цехе.
Необходимое
количество
ферросплавных
электропечей
в
проектируемом цехе ( N п ) определяется заданным объемом
производства
ферросплавов
и
установленной
мощностью
78
трансформатора выбранной печи и рассчитывается по формуле
Nп 
П цг
П пг
(3.15)
где П цг – заданный годовой объем производства данного сплава
в цехе, т;
П пг – годовая производительность печи при выплавке этого
сплава, т.
Годовая производительность ферросплавной электропечи
определяется из выражения
П пг  П цг ф , т/год,
(3.16)
где  ф – фактическое время работы печи за год, сут.
Суточная производительность ферросплавной электропечи ( П пс )
непрерывного и периодического действия зависит от установленной
мощности печного трансформатора и типа выплавляемого сплава и
рассчитывается по единой формуле
П пс 
24W cos   K и
А
(3.17)
где 24 – число часов в сутках;
W – установленная мощность трансформатора, кВА;
cos  – коэффициент мощности печи;
K и – коэффициент использования мощности печи;
А – удельный расход электроэнергии при выплавке данного
сплава, кВт∙ч/т.
Обычно
при
расчетах
суточной
производительности
ферросплавных печей практикуется замена коэффициента Ки на
произведение трех составляющих его коэффициентов: загрузки
трансформатора по мощности К1; использования трансформатора во
времени К2; учитывающий колебания напряжения в питающей сети
К3. Рекомендуемые нормами технологического проектирования
числовые значения коэффициентов К1,К2, К3, а также cos  для печей,
выплавляющих различные сплавы, сведены в таблице 3.7.
Фактическое время работы печи за год  ф  вычисляется путем
вычитания из календарного времени  к длительности холодных  х.п и
79
горячих  г.п простоев печи
 ф   к   х.п   г .п   н   г.п , сут.
(3.18)
где  н – номинальное время работы печи, сутки.
Таблица 3.7 – Коэффициенты для расчета производительности
рудовосстановительных и рафинировочных электропечей
Вид сплава
Феррохром (н/у)
W,
МВА
5–6
Ферромарганец (н/у)
5
Марганец металл–й
5
Шлак
5–10,5
марганцевистый
Силикомарганец
5–10,5
передельный
Ферросиликокальций
3,5–5
силикотермический
Рудноизвестковый
10,5–
расплав
для 16,5
производства
феррохрома
рафинированного
методом смешения
Ферросилиций:
16,5–63
20,25,45,65 %
ФС–75
ФС–90
16,5–33
16,5–33
Тип печи
cos 
К1
К2
К3
Открытая
рафинировочная
То же
То же
То же
0,96
0,9
0,97
0,99
0,96
0,94
0,90–
0,88
0,90
0,9
0,8
0,8
0,95
0,94
0,94
0,99
0,99
0,99
0,9
0,95
0,99
Рафинировочн
ая со сводом
Сталеплавиль–
ная со сводом
0,92
0,9
0,95
0,99
0,90
0,90
0,96
0,99
Закрытая
рудовос–
становительна
я с УПК
То же
Открытая
рудовосстанов
ительная
с
УПК
0,92
0,98
0,98
0,99
0,92
0,92
0,97
0,98
0,97
0,96
0,99
0,99
То же
Следует однако иметь в виду, что в соответствии с новыми
требованиями к энергосистемам все потребители должны иметь
cos   0,92  0,96 , что обеспечивается при оснащении ферросплавных
электропечей установками продольно-емкостной компенсации
реактивной мощности (УПК). Удельный расход электроэнергии при
выплавке данного сплава определяется по лучшим результатам
работы аналогичных печей.
80
Нормативные значения номинального времени  н  для
различных сплавов и печей представлены в таблице 3.8. Длительность
горячих простоев колеблется в пределах 0,5-1,5 % от календарного
времени (365 суток), при этом максимальное значение принимают для
рафинировочных печей.
Таблица 3.8 – Нормативы номинального времени ферросплавных
печей
Вид сплава
Ферросилиций:
45–65%
75%
75–90%
Феррохром
в/у
и
передельный
Ферросиликохром
Феррохром с/у и н/у
Рудноизвестковый
расплав для производства
б/у феррохрома методом
смешения расплавов в
ковше
Ферромарганец в/у
Силикомарганец:
СМн–12–22
Передельный
СМн–25
Ферромарганец с/у
Металлический марганец
Низкофосфористый
марганцевый шлак (Мn–
48%)
Малофосфористый
марганцевый шлак (Мn–
48%)
Силикокальций:
–углеродотермический
–силикотермический
Номинальная
мощность трансформатора, МВА
Режим
работы печи
Число
номинальных
суток работы в
году
33–63
16,5–33
16,5–33
закрытый
закрытый
открытый
350
350–345
355
16,5–33
16,5–33
3,5–6
10,5–16,5
закрытый
закрытый
открытый
открытый
355–350
355–350
355
350
16,5–63
закрытый
343
16,5–63
закрытый
343
5–10,5
3,5–5,0
3,5–5,0
открытый
открытый
открытый
355
350
345
3,5–10,5
открытый
345
16,5–21
закрытый
340
16,5
3,5–5,0
открытый
То же
355
355
Полученное расчетное число печей в цехе округляют до
большего целого числа. При окончательном выборе количества печей
в ферросплавном цехе следует учитывать, что это число должно быть
81
кратно двум и не превышать восьми. Число печей, кратное двум,
выбирают из соображений удобства разливки сплава двух печей на
общей разливочной машине и снабжения шихтой двух печей с
помощью одного тракта шихтоподачи. Если расчетное число печей в
цехе превышает восьми, то следует устанавливать печи большей
мощности или строить два цеха вместо одного.
3.11.2 Расчет оборудования разливочного пролета. Необходимое
количество разливочных машин определяется исходя из затрат
времени на разливку одной плавки (одного ковша) с учетом
технологических простоев машины.
Время на разливку одной плавки определяется из уравнения
p 
l  nyд
vм  n
(3.19)
где l – длина рабочей части разливочной машины, м (40 или 70);
n уд 
mпл
– количество мульд, обеспечивающих прием
V   ж  k з. м
металла одной плавки, мульд/пл;
mпл 
П п .с
– масса одной плавки, т;
nв.с  1,2
nв.с – количество выпусков в сутки;
V – объем мульды, м3 (для l = 40 м V =0,01 м3, для l = 70 м
V =0,0136 м3);
 ж –плотность разливаемого сплава, т/м3;
k з . м – коэффициент заполнения мульды (0,7);
v м – скорость движения конвейера машины, м/мин (1,2;
1,9; 2,5; 5 для l = 40 м и 3,2; 5; 10,8 для l = 70 м);
n – количество мульд, располагающихся на рабочей длине
машины (для l = 40 n =420, для l = 70 n =726).
Количество одноленточных разливочных машин определяется с
учетом простоев в каждом цикле разливки, включающих замену
коробов, подачу и съем ковшей (55–85 % от времени разливки), по
формуле
nм 
1,55  1,85  р  nв.с
 ном
(3.20)
где  ном – номинальное время работы машины в сутки,
составляющее обычно 1320 мин.
82
Разливочный пролет ферросплавного цеха оборудуют
мостовыми кранами с двумя подъемами (для кантования разливочного
ковша), количество и грузоподъемность определяются в зависимости
от сортамента выплавляемых сплавов и мощности печей. По нормам
предусматривают на одну электропечь для выплавки ферросилиция от
0,3 до 0,5 крана (без учета занятости кранов на ремонтных работах) в
зависимости от сортамента сплавов. Значение 0,5 принимают для
25 %-ного ФС, 0,4 – для 45 %-ного ФС и 0,3 для сплавов с содержанием кремния 65 %. При выплавке ФМн и СМн количество кранов на
одну печь для печей разливочной мощности принимают равным 0,7.
Грузоподъемность кранов зависит от мощности печей.
Таблица 3.9 – Грузоподъемность кранов разливочного пролета
Мощность печи, МВА
Грузоподъемность, т
16,5
30/5
24
50/10
33
75/15
48
125/30
63
125/30
В общем случае необходимое количество разливочных кранов в
цехе определяется исходя из затрат времени крана на обработку
одного ковша и числа выпусков сплава в цехе в сутки и
рассчитывается по формуле
N
nк  tкр
(3.21)
1320
где nк – число ковшей, обрабатываемых краном в сутки (равное
числу выпусков);
t кр – затраты времени крана на обработку одного ковша, мин
(в среднем около 40–60 мин);
1320 – общее время работы крана в сутки, мин.
В таблице 3.10 приведено принятое число выпусков в сутки из
печей при выплавке некоторых ферросплавов.
Таблица 3.10 – Число выпусков в сутки при выплавке ферросплавов
Вид сплава
Число выпусков, сут
12–15
15–18
12–15
9–12
Ферросилиций
Углеродистый ферромарганец
Силикомарганец
Углеродистый феррохром
83
Емкость ковша определяется из выражения
Vк 
П п .с
 K , м3
N n   ж 
(3.22)
где  – коэффициент заполнения ковша, равен 0,9;
K – коэффициент, учитывающий неравномерность массы
металла на выпуске, равен 1,2;
 ж – плотность жидкого сплава, т/м3 принимается обычно
0,9 – 0,92,  и для некоторых расплавов приведен в таблице 3.11.
ТВ
Таблица 3.11 – Плотность расплавов
Расплав
ФС–20
ФС–25
ФС–45
ФС–65
ФС–75
ФМн–78
СМн–17
МФШ
Плотность, т/м3
6,0
5,7
4,6
3,4
2,85
6,5
5,7
4,0
Таблица 3.12 – Основные технические данные щековых дробилок
Наименование показателей
Масса дробилки, т, не более
Производительность, м3/час
Предел прочности при сжатии, кг/см2
Размеры приемного отверстия, мм
–ширина
–длина
Наибольший размер кусков исходного
материала, мм
Ширина выходной щели, мм
– номинальная
– диапазон регулирования, не менее
Габаритные размеры, мм
– длина
– ширина
– высота
84
Тип дробилок
СМД–110
СМ–16Д
21
20
62
55
3000
2500
СМ–741
12
25
2500
600
900
600
900
400
900
500
500
340
100
±25
100
±25
60
±20–30
3000
2500
2600
2700
2500
2600
2200
2600
2200
Таблица 3.13 – Основные технические данные 4-х валковой дробилки
Наименование показателей
Масса дробилки, т
Габаритные размеры, мм
– длина
– ширина
– высота
Производительность, м3/час
Размеры валков, мм
– диаметр
– длина
Наибольший размер загружаемых кусков при
наименьшей щели, мм
Пределы регулирования щели, мм
– верхние валки
– нижние валки
Частота вращения валков, об/мин (пред.окл. ±20%)
– верхние валки
– нижние валки
Сила давления на 1см длины валка, кгс
Числовые значения
31
4500
3400
3700
12
900
700
40
10–40
2–10
115
180
350
Емкость шлаковой чаши определяется с учетом кратности
шлака (Кш) по уравнению
Vч 
Vк  К ш   ж
ш
, м3
(3.23)
где  ш – плотность жидкого шлака, т/м3, изменяется в пределах
2,8–4,0 в зависимости от выплавляемого сплава;
К ш – кратность шлака.
Количество ковшей определяется из уравнения
nk 
N n 1,15 об
24
(3.24)
где τоб – время оборота ковша;
1,15– коэффициент запаса.
Аналогичным образом определяем количество шлаковых чаш.
85
Таблица 3.14 – Основные технические данные вибрационных
грохотов
Показатели
Просеивающая поверхность,
мм
– ширина
– длина
Частота
вращения
вибратора, об/мин
Число ярусов, сит
Допустимый размер кусков,
мм
Угол наклона короба, град.
Амплитуда колебаний, мм
Габаритные размеры, мм
– длина
– ширина
– высота
Масса грохота, т
ГИТ32
Численные значения
ГИТ- ГИТГИТГИТ42
32Н
42Н
52
ГИЛ52
1250
2500
1500
3000
1250
2500
1500
3000
1750
3000
1750
4500
970
2
970
2
970
2
970
2
970
2
970
2
300
10–30
3,0–
5,0
200
20–25
3,0–
5,0
300
10–30
3,0–
5,0
00
10–30
3,0–
5,0
400
15–30
3,0–
8,0
300
10–25
2,5–
3,0
4000
2500
2700
3,6
4400
2500
3700
4,7
4500
2500
3530
3,21
4500
2500
3530
3,84
5200
3000
4200
7,61
5050
2550
1300
3,5
4 Аксуский завод ферросплавов
Аксуский завод ферросплавов – одно из крупнейших в мире
предприятий по производству кремнистых сталей. 18 января 1968 года
– день рождения завода. В цехе № 2 на промышленной печи
мощностью 16,5 МВА произведена первая плавка ферросилиция.
Один за другим в строй встали цеха № 2, 4, 1, 6. В настоящее время
завод выпускает около миллиона тонн продукции.
Кроме основных цехов, завод имеет в своем составе
вспомогательные цеха: электрический; энергетический; теплосиловой;
железнодорожный; водоснабжения; ремонта металлургического
оборудования; ремонтно–механический; автохозяйственный.
Продукция завода получила широкое признание. Ферросплавы
поставляются потребителям из стран СНГ. Значительная часть
товарной продукции отгружается в станы Европы, Азии и Америки.
Плавильный цех № 2 выпускает феррохром марок ФХ-800,
ФХ-900 предназначенные для легирования и раскисления стали и
сплавов, модифицирования чугуна. В составе имеет восемь печей
мощностью 21 МВА.
Плавильный цех № 1 выпускает ферросиликомарганец на
86
четырех печах и на двух печах с 2004 г. начато выплавка феррохрома,
предназначенные для легирования и раскисления стали и сплавов,
модифицирования чугуна. В составе цех № 1 имеет 6 печей РКЗ-33
МВА.
Плавильный цех № 6 выпускает высокоуглеродистый
феррохром предназначенный для легирования и раскисления стали и
сплавов, модифицирования специальных чугунов. В составе цех № 6
имеет три мощные рудовосстановительные печи типа РКЗ-63 МВА и
одну печь РКО-63 МВА с низким зонтом.
Плавильный цех № 4 выплавляет высокремнистые сплавы и
ферросиликохром. В составе цех имеет 8 рудовосстановительных печей
типа РКО-25 МВА с низким зонтом, РКО-21 МВА, РКЗ-21 МВА.
Цех подготовки шихты № 2 в составе имеет вагоноопрокидыватель, объединенный склад шихты, корпус подготовки
шихтовых материалов, склад стружки, конвейерные галереи,
пересыпные узлы.
Склад предназначен для хранения шихты 15-30 суточной
потребности цехов. Подготовленная шихта системой конвейеров
подается в дозировочные отделения цехов № 1 и № 6. Разгрузка
шихтовых материалов в складах производится вагоноопрокидывателем типа ВРС–75. Здание корпуса подготовки шихтовых
материалов закрытого типа примыкает к восточной торцевой стене
плавильных цехов и соединяется с ними конвейерными галереями.
Цех подготовки шихты №1 в составе имеет склад шихты, корпус
подготовки шихтовых материалов, конвейерные галереи, пересыпные
узлы.
В данное время предполагается строительство цеха № 5 для
производства высокоуглеродистого феррохрома на печах типа РКЗ-75
МВА в количестве трех электропечей. Также начато строительство
цеха № 3, цеха агломерации мелочи марганцевых и хромистых руд.
4.1 Плавильный цех № 1
Ферросплавный цех № 1 в своем составе имеет следующие
технологические объекты:
1) Дозировочные пункты № 1, 2, 3 с пересыпным пунктом и
галереями шихтоподачи;
2) Плавильный корпус (6 печей 33 МВА);
3) Разливочные машины № 1, 2, 3, 4, 5, 6;
4) Склад готовой продукции;
5) Шламовые насосы № 3 и 4.
На рисунке 4.1 приведена схема взаимного расположения
87
отделений плавильного цеха № 1 АЗФ. Расположение отделений цеха
оставляем в базовом варианте, нет смысла изменять схему
шихтоподачи.
Вагоноопрокидыватель – роторного типа ВРС-75 обеспечивает
разгрузку полувагонов с сыпучими материалами: кварцитом, коксом,
полукоксом. В объеме потребности обоих цехов корпус
вагоноопрокидывателя связан конвейерной галереей с объединенным
складом шихты цеха № 1 и № 6.
Объединенный склад шихты (ОСШ) – предназначен для
хранения шихтовых материалов, поступающих на склад через
вагоноопрокидыватель.
СГП
Плавильный корпус цеха № 1
ДО–1
ДО–2
ЦПШ–2
ДО–3
ОСШ
Вагоноопрокидыватель
Рисунок 4.1 – Схема взаимного расположения отделений цеха
После перегрузки
на конвейеры шихтоподачи материалы
поступают в корпус подготовки материалов к плавке. В корпусе
установлены три узла подготовки кварцита и четыре узла кокса и
полукокса. Узлы подготовки руды оборудованы грохотами типа
ПТ-32 и конусными дробилками. Уборка отсевов, образующихся при
дроблении и сортировке материалов, осуществляется системой
ленточного конвейера и элеваторов в два бункера, установленных под
железнодорожным путем.
Склад стружки предназначен для приёма и хранения стальной
стружки. Это двухпролётное здание с железнодорожной эстакадой в
каждом пролёте и закромами на 4000 т. Размеры склада 60×156
метров. Он оборудован шестью грейферными и магнитно–
грейферными кранами 15 т. и 15/5 т. Подготовленные материалы
системой конвейеров подаются в дозировочные отделения цехов.
На две печи предусмотрен один дозировочный пункт. Тракт
88
шихтоподачи и конвейерная галерея от дозировочного отделения к
плавильному корпусу. Загрузка шихтовых материалов в бункера
дозировочного пункта осуществляется передвижными конвейерами.
4.1.1 Дозировочное отделение. Дозировочное отделение
предназначено, для приема и хранения запаса шихтовых материалов,
для автоматического дозирования и смешивания компонентов шихты
с последующей подачей в плавильный корпус.
На 6 электропечей цеха № 1 предусмотрено 3 дозировочных
пункта, три тракта шихтоподачи и три конвейерные галереи от
дозировочных пунктов к плавильному корпусу.
Загрузка шихтовых материалов в бункера дозировочных
пунктов осуществляется передвижными конвейерами.
В каждом дозировочном пункте находится по 18 приемных
бункеров полезной емкостью по 90 м3. Они расположены в 3 ряда по 6
бункеров в одном ряду. Все бункера дозировочных пунктов
оборудованы ленточными автоматическими дозаторами непрерывного
действия. Дозирование шихты осуществляется дозаторами на
движущуюся конвейерную ленту. В дозировочных пунктах
предусмотрены контроль наличия шихтовых материалов, тарировка
дозаторов, оборудование для производства ремонтных работ,
аспирационные установки для отсоса и очистки загрязненного воздуха.
4.1.2 Плавильный корпус. Плавильный корпус: трех пролетное
здание шириной 74 м. и длиной 240 м., высота 42 м. Цех состоит из
печного и разливочного пролета и открытой трансформаторной
эстакады. Здание не отапливаемое.
В печном пролете расположены 6 трехфазных печей типа
РКЗ-33 мощностью по 33 МВА каждая. Питание печей осуществляется трансформаторами по 40 МВА с 20 % запасом мощности.
Электропечи оборудованы газоочистками мокрого типа. На отметке
8.400 мм. расположены три пульта управления печами, насосно–
аккумуляторная станция, приточные и вытяжные вентиляционные
установки, узлы подвода охлаждающей воды на печь.
На отметке 24.000 мм. находятся реверсивные передвижные
конвейера, малые печные бункера для приема с дозированной шихты
с наклонных галерей (с дозировочных пунктов). На 6 печей
предусмотрено 6 реверсивных ленточных конвейера. Для приема с
дозированной шихты на каждую электропечь установлено по 14 печных бункеров полезным объемом по 12 м3.
Для приемов коробов с электродной массой и кожухов
электродов на отм.24 000мм. предусмотрена установка двух мостовых
кранов грузоподъемностью по 10 тонн. На отметке 18.600 мм. в
89
разливочном пролете предусмотрено 4 мостовых электрических крана
грузоподъемностью по 75+25 т. В печном пролете на этой отметке
расположены кабины электродов печей.
Под выпуск металла предназначены ковши объемом 5 м3 и
шлаковые чаши объемом 4,5 м3. Подача ковшей под летку
осуществляется самоходными тележками. Разливка металла
осуществляется на 6 ленточных разливочных машинах длиной 70 м.
С северного и южного краев цеха проложены железные дороги,
по которым шлаковозы вывозят шлак на шлакоотвал.
Для ремонта ковшей на отметке + 0.5 мм. предусмотрены
2 ковшевые ямы, установка для сушки ковшей, смеситель. На всех
отметках предусмотрена вентиляция, отсос вредных газов и пыли.
4.1.3 Склад готовой продукции. СГП – отдельно стоящее
однопролетное здание длиной 260 м, шириной 32 м и высотой 17 м.
На складе предусматривается прием слитков металла с разливочной
машины, хранение их в коробах емкостью 4-5 м3. На складе имеется
дробилка четырех валковая для дробления готовой продукции до
нужной фракции, а также узел сортировки и отгрузки металла в
вагоны. Предусмотрена весовая для взвешивания коробов со слитками
грузоподъемностью – 30 т. Подъемно-транспортные операции
осуществляется тремя мостовыми электрическими кранами
грузоподъемностью 20+5 т.
На северной стороне СГП расположен пункт ОТК.
С обеих сторон склада имеются автомобильные и железнодорожные въезды для вывода вагонов с готовой продукцией.
4.2 Плавильный цех № 4
Цех № 4 состоит из двух отделений: плавильного корпуса и
СГП. Шихтовые материалы поступают в цех по наклонным
транспортерам с ЦПШ–1, который обслуживает одновременно 2 цеха
плавильные цеха № 4 и № 2. В ЦПШ сырье хранится и готовится к
переработке (моется, дробится, рассеивается).
Подача шихты в плавильный корпус осуществляется при
помощи наклонных ленточных транспортеров. Шихта поступает на
реверсивный транспортер, которую перегружают на роликовый
транспортер. С роликового транспортера осуществляется загрузка
печных карманов шихтой.
Дозирование шихты производится на дозировочной площадке
плавильного корпуса. Для подачи электродной массы и кожухов, для
наращивания электродов на электродной площадке имеются две
металлические шахты.
90
Для обслуживания электродов в печном пролете имеются две
кран–балки грузоподъемностью 5 тонн, на полу установлены две
передаточные тележки из печного пролета в разливочный, для подачи
электродной массы и кожухов в металлические шахты.
В печном пролете имеются два пассажирских лифтовых
подъемника, грузоподъемностью 500 кг, для доставки обслуживающего персонала на дозировочную площадку.
4.2.1 Шихтовый двор. Шихтовой двор состоит из двух пролетов:
склад сырья, материалов. Ширина 24 м., пролет подготовки шихты
шириной 12 м., высота составляет 14 м.
В шихтовом дворе ведется подготовка сырья к плавке.
Подготовка кварцита заключается в дроблении его на щековых
дробилках и грохочении на сите с размером ячеек 15×15 мм. Отсевы
кварцита подаются по ленточному транспортеру в специальный
бункер, откуда отгружается потребителям.
Подготовка восстановителей заключается в его дроблении на
4-валковых дробилках и рассева на сито, размером 5×5.
Стружка подвергается рассеву в сортировочных барабанах.
Отсевы кокса и полукокса отгружаются в железнодорожный
вагон. Все шихтовые материалы хранятся в закромах. Вдоль всего
шихтового двора проходит сквозной железнодорожный путь,
предназначенный для приемки и разгрузки составов с шихтовыми
материалами в заглубленные бункера.
Площадь шихтового двора позволяет обслуживать все железные
дороги.
В шихтовом дворе используются электрические мостовые краны
со съемным грейфером и магнитной плитой, грузоподъемность крана
15 тонн, объем грейфера 3,2 м3.
Для дробления кварцита в шихтовом дворе установлены
дробилки типа СМД-109 (щековая) производительностью 25 м3/час.
Для дробления кокса в шихтовом дворе установлены
четырехвалковые дробилки ДК-43 производительностью 18 т/час.
Стружка рассеивается в стружковом барабане 2,1-16. Рассев
стружки поточная, трехбарабанная, со скоростью 3,2/4,3/6,4 м/с.
Корпус внутри снабжен призмо – винтовой лопаткой и секторными
насадками.
Подготовленные шихтовые материалы из бункеров накопителей
по трансформаторным лентам подаются в цех на автостеллу по
шихтовым бункерам на каждую печь. Для каждого компонента шихты
предназначен свой бункер с дозатором и накопителем КЛ-80
производительностью 60 м3/час.
91
4.2.2 Плавильное отделение. В печном пролете находится 8
электропечей. Каждая печь укомплектована тремя однофазными
трансформаторами. Трансформаторы расположены в одну линию в
трансформаторных камерах на отметке +7,09 м между печами. Для
ревизии и замены трансформаторов из камер транспортируются на
балкон в разливочный пролет. Длина печного пролета составляет 264
метра, ширина 18 метров. Печи расположены вдоль продольной оси
цеха, расстояние между печами по осям 30 метров.
Рабочая площадка плавильщика от пола цеха находится на
отметке +6,6 м, площадка горновых на отметке +2,4, на отметке +15,6
расположены камеры для перемещения электродов, на отметке
+19,8 м. находится дозировочное отделение и рабочая площадка
электродчиков, для наварки кожухов и засыпки электродной массы.
Для обслуживания электродов имеются 2 электромостовых крана
грузоподъемностью 5 и 10 тонн, количество кранов составляет 0,25 %
на каждую печь.
На отметке +26,4 находится двухтранспортерная лента с
автостеллой для загрузки шихтовых материалов в бункера печей.
Плавильный корпус предназначен для выплавки и разливки
металла, поэтому в цехе имеется печной и разливочный пролеты,
имеется СГП (склад готовой продукции), где происходит дробление,
сортировка, упаковка и погрузка сплавов в вагоны.
4.2.3 Разливочный пролет. Ширина разливочного пролета
24 метра. В пролете имеется железнодорожный путь с северной
стороны здания, для отгрузки шлака и мусора имеется передаточная
тележка с СГП. Сплав разливается на разливочной машине длиной
40 метров.
Характеристика разливочной машины:
1) Длина – 40 метров;
2) вес изложницы – 200 кг;
3) количество изложниц – 210 штук;
4) скорость движения конвейера 1,2; 1,86 м/мин 2,46; 4,98м/мин.
Тип кантовального ковша – гидравлический подъемник;
грузоподъемностью гидроцилиндров – 60 тонн, продолжительность
рабочего времени РМ~16 ч/сутки.
Сплав выпускают в ковш футерованный шамотным кирпичом.
Общее количество ковшей в цехе составляет 20 штук.
В цехе две ямы для сушки ковшей, после ремонта меняется 2
электронагревательных стенда.
В разливочном пролете 4 электромостовых крана грузоподъемностью 30/5 тонн.
92
4.2.4 Склад готовой продукции. Склад готовой продукции
состоит из двух пролетов – экспортный и СГП. Ширина СГП – 24
метра, экспортный пролет 18 метров, h = 12м.
Склад соединен с плавильным корпусом галереями разливочных
машин (РМ). Слитки с РМ поступают в короб установленный на
тележке. После наполнения, короба выкатываются и с помощью крана
транспортируется к весам.
В сутки цехом производится 96 выпусков, насыпной вес ФС75 и
ФС90 – 1500 м/м3. Следовательно, объем выпуска составит:
В настоящее время на складе находится 360 коробов. Для
отправки готовой продукции потребителю в складе находятся две
щековые дробилки СМ-741, производительностью 25 м3/час. После
дробления производится рассев мелочи на сите размером ячеек 20×20,
75×75.
В СГП имеются железнодорожные пути с севера и юга склада
для поставки вагонов под загрузку.
Готовый ферросилиций грузится в вагоны кранами.
4.3 Плавильный цех № 2
Плавильный цех № 2 построен в 1968-1970 г.г. Строительство
вызвано увеличением выпуска качественных сплавов и создавшимся
дефицитом в производстве ферросплавов. Цех № 2 включает в себя
8 печей и две печи мощностью 1,2 МВА на промышленноэкспериментальном участке одна из которых постоянного тока:
- 4 закрытые печи типа РКЗ-21.0;
- 3 закрытых печи типа РКЗ-16.5;
- 1 открытая печь типа 1,2 МВА;
- 1 печь постоянного тока.
Цех специализируется на выплавке углеродистого ФХ.
Углеродистый феррохром – сплав Fe, Cr., C, Si – применяется как
легирующая присадка при производстве стали и сплавов.
Обозначение выпускаемых марок и химический состав согласно
ГОСТа и ИСО 5448–81 (ФХ)
Транспортирование: неупакованным навалом в полувагонах или
в специализированных контейнерах.
Производство углеродистого феррохрома ведется непрерывным
процессом.
Шихта в печи загружается постоянно по мере проплавления.
93
Таблица 4.1– Химический состав феррохрома
Cr,%
C,%
800А
800 Б
850 А
850 Б
900 А
900 Б
65
65
65
65
65
65
от 6,5 до 8,0
8,0
от 8,0 до 8,5
8,0 до 8,5
от 8,5 до 9,0
8,5 до 9,0
Si,%
до 2,0
Марка
P,%
S,%
до 0,03
до 0,05
до 0,03
до 0,05
до 0,03
до 0,05
до 0,06
до 0,08
до 0,05
до 0,08
до 0,04
до 0,06
Для выплавки ФХ используются следующие материалы:
- хромруда Донского ГОКа;
- кокс;
- шлак ферросилиция;
- отходы собственного производства – металлоконцентрат,
хромовые оборотные отходы.
Организация подготовки сырья к выплавке ФХ состоит из
следующих этапов:
- складирование сырья по видам с учетом химического или
гранулометрического составов;
- дробление руды, концентрата, шлака, оборотных отходов;
- без дробления – кокс, и последующий рассев с целью
доведения до определенного фракционного состава и отсева песка из
оборотных отходов.
Шихтовые материалы после их подготовки поступают в цех
через главный распределительный пункт в дозировочные отделения
соответствующих печей.
Дозирование
осуществляется
порционно,
взвешивание
шихтовых материалов производится с помощью дозаторов.
Взвешенные материалы загружаются в приемный бункер. Питатель
бункера и транспортер подачи с дозированной шихтой включается
после загрузки приемного бункера.
Учет шихтовых материалов осуществляется автоматизировано
комплексной системой учеты шихты – КУШ.
Дозированная шихта поступает в печные карманы, из них – по
труботечкам в загрузочные воронки печей.
За смену проводится 3 выпуска металла и шлака. Разлитый ФХ
дробится, рассевается по фракциям и отгружается потребителю.
Дробление и отгрузка производится в СГП и узле фракционирования. В
цехе имеются 5 дробилок и 2 узла рассева и узел упаковки ФХ в
мягкую тару.
94
Проектная мощность цеха 258,4 тысяч базовых тонн или
155,04 тысячи тонн чистого хрома.
План производства составляет 150,3 тысячи тонн чистого хрома.
При этом запланировано потребление цехом 997121,12 тыс. кВт
час электроэнергии, переработка 548,5 тысяч тонн хромовой руды,
76,65 тыс. тонн оборотных отходов, 15,33 тысяч тонн металоконцентрата, 4599 тонн отсевов кварцита.
Основное оборудование цеха вводилось в действие в 1968-1970
годах. В настоящее время из 520 единиц оборудования 260 с полным
износом (41,5%). Техническое обслуживание оборудования
производит персонал цеха, а ремонт по заказам производится силами
ремонтных управлений.
Рисунок 4.2 – Ферросплавная печь РКО–1,2 МВА установленная
на экспериментально-промышленном участке цеха № 2
Дробильное оборудования узла фракционирования – 2
находится в хорошем состоянии, но дробильно-сортировочное
оборудования узла фракционирования – 1 сильно изношено из-за
отсутствия запчастей и интенсивного дробления мелких фракций.
95
4.4 Плавильный цех № 6
Строительство цеха в составе Аксуского завода ферросплавов
началось в 1977 году. В 1982 году была пущена в эксплуатацию
последняя четвертая печь № 64. Весь комплекс строительства цеха
был осуществлен менее чем 5 лет, что явилось рекордом для ввода
подобных объектов черной металлургии.
Установленная мощность печей составляет 81 МВА (три
однофазных трансформатора ЭОДЦНК-83300/220 по 27 МВА) с
глубоким вводом 230 кВт и установкой продольной компенсации
реактивной энергии с конденсаторными батареями мощностью 40,2
МВА.
4.4.1 Дозировочное отделение. Дозировочное отделение
предназначено, для приема и хранения запаса шихтовых материалов,
для автоматического дозирования и смешивания компонентов шихты
с последующей подачей в плавильный корпус.
На 4 электропечей цеха № 6 предусмотрено 2 дозировочных
пункта, два тракта шихтоподачи и две конвейерные галереи от
дозировочных пунктов к плавильному корпусу.
Загрузка шихтовых материалов в бункера дозировочных
пунктов осуществляется передвижными конвейерами.
В каждом дозировочном пункте находится по 2 приемных
бункеров полезной емкостью по 90 м3. Они расположены в 3 ряда по
6 бункеров в одном ряду. Все бункера дозировочных пунктов
оборудованы ленточными автоматическими дозаторами непрерывного
действия.
Дозирование
шихты
осуществляется
дозаторами
959ДН-100, -63, -32 на движущуюся конвейерную ленту. В
дозировочных пунктах предусмотрены контроль наличия шихтовых
материалов, тарировка дозаторов, оборудование для производства
ремонтных работ, аспирационные установки для отсоса и очистки
загрязненного воздуха.
4.4.2 Плавильный корпус. Плавильный корпус: трех пролетное
здание. Цех состоит из печного и разливочного пролета и открытой
трансформаторной эстакады. Здание не отапливаемое.
В печном пролете расположены 4 трехфазных печей типа
РКЗ-63 мощностью по 63 МВА каждая и одна печь открытого типа с
низким зонтом типа РКО-63 МВА. Питание печей осуществляется
трансформаторами по 27 МВА. Электропечи оборудованы
газоочистками мокрого типа. На отметке 9.600 мм. расположены три
пульта управления печами, насосно-аккумуляторная станция,
приточные и вытяжные вентиляционные установки, узлы подвода
охлаждающей воды на печь.
96
На отметке 30.000 мм. находятся реверсивные передвижные
конвейера, малые печные бункера для приема с дозированной шихты с
наклонных галерей (с дозировочных пунктов). На 4 печей предусмотрено
4 реверсивных ленточных конвейера. Для приема с дозированной шихты
на каждую электропечь установлены по печные бункера.
Для приемов коробов с электродной массой и кожухов
электродов на отметке 45 000 мм. предусмотрена установка двух
мостовых кранов грузоподъемностью по 10 тонн. В разливочном
пролете цеха предусмотрено пять мостовых электрических кранов
грузоподъемностью по 125/30 т. В печном пролете на отметке 22.200
расположены кабины электродов печей.
Под выпуск металла предназначены ковши объемом 8 м3 и
шлаковые чаши объемом 16 м3 установленные на одной тележке.
Подача ковшей под летку осуществляется самоходными тележками.
Разливка металла осуществляется на двух ленточных разливочных
машинах длиной 70 м.
С северного и южного краев цеха проложены железные дороги,
по которым шлаковозы вывозят шлак на шлакоотвал.
Для ремонта ковшей на отметке + 0.мм предусмотрены 2 ковшевые ямы, установка для сушки ковшей, смеситель. На всех отметках
предусмотрена вентиляция, отсос вредных газов и пыли.
4.4.3 Склад готовой продукции. СГП – отдельно стоящее
однопролетное здание длиной 228 м., шириной 32 м. и высотой 17 м.
На складе предусматривается прием слитков металла с разливочной
машины, хранение их в коробах емкостью 4-5 м3. Суточный объем
производства остывает в 96 коробах. На складе имеются две дробилки
щековой СМД-111 для дробления готовой продукции до нужной
фракции, а также узел сортировки и отгрузки металла в вагоны.
Предусмотрена весовая для взвешивания коробов со слитками
грузоподъемностью 30 т. Подъемно-транспортные операции
осуществляется тремя мостовыми электрическими кранами
грузоподъемностью 20+5 т.
Для получения готовой продукции во фракционированном виде
и создания хранения готовой продукции предусмотрено здание
хранения и погрузки готовой продукции и конвейерных галерей от
СГП. Где установлены грохоты ГИТ-32М. Чушки металла,
выгружаемые в приемный бункер, с помощью пластинчатого
конвейера подаются в дробилку, затем системой ленточных
конвейеров транспортируются на грохот. Готовая фракция 10-100 мм
после грохота катучим реверсивным конвейером загружается в
напольные закрома. Отсевы -10 мм также складируются в
97
специальный закром. Фракция +100 без додрабливания накапливается
в напольном закроме в качестве готовой продукции.
Загрузка вагонов осуществляется при помощи ковшевых
погрузчиков ковша 2,6 м3. Взвешивание готовой продукции
производится при помощи вагонных весов ВО-2002.
На северной стороне СГП расположен пункт ОТК.
С обеих сторон склада имеются автомобильные и
железнодорожные въезды для вывода вагонов с готовой продукцией.
4.5 Учебная лаборатория на АЗФ
Лаборатория начало создаваться с 2003 года, между Аксуским
заводом ферросплавов и Павлодарским Университетом (ныне ИнЕУ)
был подписан договор о совместном сотрудничестве и создании
учебно-научно производственного центра с привлечением специалистов завода к учебному процессу. Организатором в становлении
лаборатория являлся д.т.н., профессор
Нурмаганбетов Ж. О.
Помещение выделил начальник цеха ТСЦ Кариев А. Д. И в течении
трех месяцев была запущена лаборатория.
В данное время в лаборатории имеется пять действующих
лабораторных установок: агломерационная чаша, гранулятор, барабан
для определения прочности окускованного материала, сбрасыватель,
щековая дробилка, сушильный шкаф и вспомогательное
оборудование.
Рисунок 4.3 – Лабораторная агломерационная чаша для
спекания мелкой фракции и отходов металлургического производства.
98
Данные
лабораторные
установки
предназначены
для
выполнения более 30 лабораторных работ по таким дисциплинам как:
КНИР, рудоподготовка и обогащение, механическое оборудование
металлургических заводов, механика жидкости и газов, ОНИ, УИРС.
Также для выполнения научно-исследовательских и изыскательских
работ. В данной лаборатории выполнены основные разделы
диссертации Жунусова А. К. по агломерации мелочи марганцеворудного сырья.
Лабораторная
агломерационная
чаша
установлена
в
лаборатории по окускованию металлургического сырья на территории
ТСЦ АЗФ.
Установка состоит из следующих основных частей:
1) агломерационной чаши;
2) пылеуловителей;
3) отсасывающих вентиляторов;
4) контрольно-измерительной аппаратуры;
5) газопровода и дымовой трубы.
Рисунок 4.4 – Устройство для испытания прочности на
сбрасывания руд и окускованного сырья
99
В распоряжении лаборатории имеются две агломерационные
чаши цилиндрической формы с внутренними диаметрами 205 и 410 мм.
Высота стенок чаши позволяет спекать шихту при высоте слоя до 400 мм.
Студенты выполняют лабораторные, курсовые, дипломные и
научно-исследовательские работы на лабораторной агломерационной
установке по спеканию мелочи отходов ферросплавного производства
с дальнейшим изучением металлургических свойств полученных
агломератов.
Устройство предназначено для определения прочности руд,
агломератов и окатышей на сбрасывания по ГОСТ 25471-82. Сущность
заключается в механической обработке руды в сбрасывающем
устройстве. Устройство изготовили студенты гр. ЗМЧМ-99 (Выпуск
2005 года) Павлов Игорь и Досымханов Темиржан.
Гранулятор – предназначен для производства окатышей
методом окатывания в барабанном или в тарельчатом грануляторе.
Наиболее целесообразным способом окускования тонкоизмельченных
концентратов (-0,07 мм) является получение окатышей – шариков
диаметром 15-20 мм, обладающих высокой прочностью на
раздавливание 2-3 кН/окатыш.
Технология производства окатышей состоит из двух стадий:
1) получение сырых окатышей;
2) упрочняющего обжига или сушки.
Рисунок 4.5 – Полупромышленная установка (гранулятор) для
производства окатышей.
100
Приготовленную шихту после тщательного смешивания
направляют в гранулятор, в котором при влажности шихты до 8-10 %
формируют окатыши требуемого размера.
Для обеспечения прочности, удовлетворяющей требованиям
металлургических процессов окатыши подвергаются сушке при
температуре 100-300 °С либо упрочняющему обжигу при температуре
около 1300 °С в течении 5-10 мин.
5 Готовая продукция выпускаемая на АЗФ
Основное назначение ферросплавов в сталеплавильном
производстве – раскисление и легирование стали, а также легирование
и модифицирование чугуна и сплавов; производство химических
соединений как исходных материалов для защитных покрытий на
металлических конструкциях; обогащение полезных ископаемых.
Легирующие и раскисляющие элементы (кремний, марганец,
хром, кальций и др.) находятся в рудах преимущественно в виде
оксидов. Эти элементы и их сплавы с железом (ферросилиций,
ферромарганец, феррохром и др.) получают восстановлением их из руд.
Ферросиликохром – сплав кремния, хрома
и железа,
применяется как восстановитель при производстве рафинированного
феррохром или как раскислитель и легирующая добавка при выплавке
сталей и сплавов.
Согласно требованиям ГОСТ 11861-77, ферросиликохром
должен удовлетворять следующему химическому составу, указанному
в таблице 5.1.
Таблица 5.1 – Химический состав ферросиликохрома
Марка
Кремний
Химический состав, %
Углерод
Фосфор
Хром не
менее
Не более
Сера
ФХС 40
Св 37 до 45
35
0,2
0,03
0,02
ФХС 48
Св 45
28
0,1
0,03
0,02
ФХС 33
30–37
40
0,9
0,03
0,02
Ферросиликохром изготавливают в кусках массой не более
20 кг. Количество кусков более 20 кг. не должно превышать 10 %
массы партии. Количество мелочи, проходящей через сито с размером
ячеек 20×20 мм. не должно превышать 5 % массы партии.
101
Таблица 5.2 – Класс крупности ФСХ
Класс
крупности
1
Размер кусков,
мм
Св 100 до 315
Массовая доля продукта в партии, % не более
надрешетного
подрешетного
10
10
2
– 25 – 100
10
10
3
– 5 – 25
10
10
4
–5
10
–
По требованию потребителя ФСХ изготовляют следующих
классов крупности, указанных в таблице 5.2.
Класс крупности указывают цифрой в конце обозначения марки,
например ФХС 40-2.
Силикомарганец – используют как полупродукт при производстве рафинированного ферромарганца и металлического марганца, а
также как комплексный раскислитель и легирующую добавку при
выплавке стали различных марок. Марганец
повышает
раскислительную способность кремния.
По требованию стандартов ГОСТ4756-91 силикомарганец по
маркам должна соответствовать составу приведенному в таблице 5.3.
Таблица 5.3 – Требования стандарта по химическому составу
Сплав
Силикома
рганец
Марка
сплавов
СМн 17
СМн 12
Кремния
Св.15,0–20,0
вкл.
Св.10,0–вкл.
15,0
Массовая доля, %
Mn
C
Фосфор для
классов
А
Б
Не менее
Не более
65,0
2,5
0,10
0,60
65,0
3,5
0,10
0,60
S
0,02
0,02
Таблица 5.4 – Класс крупности силикомарганца
Класс
круп–
ности
1
2
3
4
5
Размер
кусков,
мм.
20–200
20–100
5–100
5–50
5–25
Массовая доля продукта в партии, %,
не более
Надрешетного
Подрешетного
10
10
10
10
10
10
10
10
10
15
Максимальныйразме
р надрешетного
продукта, мм
315
200
200
100
50
Углеродистый феррохром – сплав железа, хрома, углерода и
кремния применяется как легирующая присадка при производстве
стали и сплавов.
102
Согласно ГОСТ 4757-91 углеродистый феррохром должен иметь
следующий химический состав в процентах, указанный в таблице 5.5.
Ферросилиций – сплав кремния с железом. Применяется как
раскислитель и легирующая добавка при производстве стали.
Используется при легировании и модифицировании чугуна и сплавов.
Таблица 5.5 – Химически состав углеродистого феррохрома
Марка
ФХ800А
ФХ 800 Б
ФХ850А
ФХ 850 Б
ФХ 900 А
Хром, %
не менее
65,0
65,0
65.0
65,0
65,0
Углерод
Кремний
Фосфор
%, не более
2.0
0,03
2,0
0,05
2,0
0,03
2,0
0,05
2.0
0.03
8.0
8,0
8,5
8,5
9.0
Сера
0.06
0.08
0.05
0.08
0,04
В соответствии с требованиями изготовителей стали,
заинтересованных в малой массе раскисляющей и легирующей
присадки,
производитель
ферросилиция
ориентируется
на
производство преимущественно сплавов с высокой концентрацией
ведущего элемента.
Таблица 5.6 – Технические требования к маркам ферросилиция
Марка
ферро–
силиция
ФС90
ФС75
ФС70
ФС70Al 1
ФС65
ФС50
ФС45
ФС25
ФС20
Кремния
Si
Св.87до 95
Св.74 до 80
68–74
68–74
63–68
47–52
41–47
23–29
19–23
Al
3,5
3,0
2,0
1,0
2,5
1,8
2,0
1,0
1,0
Массовая доля, %
Cr
Mn
Ca
C
Не более
0,2
0,3
–
0,1
0,3
0,4
–
0,1
0,4
0,4
–
0,1
0,3
0,3
–
0,1
0,4
0,4
–
0,1
0,5
0,6
–
0,1
0,5
1,0
–
0,2
0,8
1,0
–
0,8
0,8
1,0
–
1,0
P
S
0,03
0,04
0,04
0,04
0,05
0,05
0,05
0,06
0,10
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
Присадка ферросилиция в стальную ванну осуществляется, как
правило, в заключительный период плавки, когда возможности
рафинирования стали от примесей, внесенных ферросплавами,
ограничены. В связи с этим, технические условия и стандарты на
ферросплавы нормируют содержание примесей, оказывающее вредное
влияние на качественные свойства стали. В первую очередь это
относится к фосфору, сере и, в некоторых случаях, углероду,
алюминию и титану.
103
Литература
1 Проектирование и оборудование электросталеплавильных и
ферросплавных цехов : учебник / В. А. Гладких, М. И. Гасик, А. Н. Овчарук,
Ю. С. Пройдак. – Днепропетровск : Системные технологии, 2004. – 736 с.
2 Егоров А. В., Шлеев А. Т. Оборудование и проектирование
электросталеплавильных и ферросплавных цехов : учебное пособие.
– М. : МИСиС, 1980. – 374 с.
3 Шевченко В. Ф. Устройство и эксплуатация оборудования
ферросплавных заводов. – М. : Металлургия, 1982. – 258 с.
4 Гасик М. И., Шифрин В. М., Гладких В. А. Проектирование
электрометаллургических цехов. – Днепропетровск: ДМеТИ, 1982. – 366 с.
5 Гасик М. И., Лякишев Н. П., Емлин Б. И. Теория и технология
производства ферросплавов – М. : Металлургия, 1988. – С. 206–207.
6 Теория и технология электрометаллургии ферросплавов :
учебник для вузов / Гасик М. И., Лякишев Н. П. – М. : СП Интермет
Инжиниринг, 1999. – 764 с.
7 Еднерал Ф. П. Электрометаллургия стали и ферросплавов. –
М. : Металлургия, 1977. – 488 с.
8 Рысс М. А. Производство ферросплавов – М. : Металлургия,
1985. – 344 с.
9 Каблуковский А. Ф. Производство стали и ферросплавов в
электропечах. – М. : Металлургия, 1991. – 335 с.
10 Святов Б. А., Толымбеков М. Ж., Байсанов С. О. Становление
и развитие марганцевой отрасли Казахстана. – Алматы. : «Искандер»
2002. – 416 с.
11 Габдуллин Т. Г., Такенов Т. Д., Байсанов С. О., Букетов Е. А.
Физико-химические свойства марганцевых шлаков. – Алма-Ата. : Наука,
1984. – 232 с.
12 Т. Такенов, М. Толымбеков, С. Байсанов и др. Развитие
ферросплавной отрасли. Промышленность Казахстана. № 4 (19) 09.2003.
– С. 48–51.
13 Букетов Е. А., Габдуллин Т. Г., Такенов Т. Д. Металлургическая переработка марганцевых руд Центрального Казахстана. –
Алма-Ата. : Наука Каз ССР, 1979. – 184 с.
14 Гаврилов В. А., Поляков И. И., Поляков О. И. Оптимизация
режимов работы ферросплавных печей. – М. : Металлургия, 1996. –176 с.
15 Мизин В. Г., Серов Г. В. Углеродистые восстановители для
ферросплавов. – М. : Металлургия, 1976. – 272с.
16 Щедровицкий Я. С. Сложные кремнистые ферросплавы. –
М. : Металлургия, 1975 – 276 с.
104
17 Толстогузов Н. В., Теоретические основы и технология
выплавки кремнистых и марганцевых сплавов. – М. : Металлургия,
1992. – 239 с.
18 Друинский М. И., Жучков В. И. Получение комплексных
ферросплавов из минерального сырья Казахстана. – Алма-Ата. : Наука,
1988. – 208 с.
19 Щукин П. А. Исследование свойств металлургического кокса.
– М. : Металлургия, 1971. – 94 с.
20 Руднотермические плавильные печи. Струнский Б. М. Изд-во
«Металлургия», 1972. – 368 с.
21 Струнский Б. М., «Расчеты рудотермических печей». – М. :
Металлургия, 1982. – 192 с.
22 Серов Г. В., Мизин В. Г. Совершенствование производства
ферросилиция на Кузнецком ферросплавном заводе. – Кемерово,
книжное издание 1969. – 176 с.
23 Касимов А. М., Пылегазовые выбросы при производстве
основных видов ферросплавов. – М. : Металлургия, 1988. – 110 с.
24 Технологическая инструкция ТИ 358Ф-41-88, «Выплавка
ферросиликомарганца в закрытых печах ЕЗФ».
25 Сидоренко М. Ф., Косарев А. И., Автоматизация и механизация электросталеплавильного и ферросплавного производств. – М. :
Металлургия, 1975. – 272 с.
26 Толымбеков М. Ж. Методические рекомендации по
выполнению производственно-профессиональных расчетов по
технологическим и конструктивным курсам металлургических
специальностей. – Алма-Ата, РУМК, 103 с.
27 Правила безопасности в ферросплавном производстве. – М. :
Металлургия, 1978, – 72 с.
28 Общие требования к текстовым документам. ЕСКД. ГОСТ
2.105.- 95 – М. : Издательство стандартов, 1996. – 66 с.
29 Формат. ЕСКД. ГОСТ 2.301-68 – М.: Издательство
стандартов, 1969. – С.3–5
30 Ферросиликомарганец, технические требования. ГОСТ 4756
– 91 (ИСО 5447-80) – М. : Издательство стандартов, 1992. – 30 с.
31 Ферросилиций, технические требования. ГОСТ 50422-92
(ИСО 5445-80) – М. : Издательство стандартов, 1993. – 25 с.
32 Феррохром, технические требования. ГОСТ 4757-67. – М. :
Издательство стандартов, 1968. – 42 с.
33 Металлы черные вторичные. ГОСТ 2787-75. – М. : Издательство стандартов, 1976. – 45 с.
105
34 Колоярцев В. Л., Пупышев Н. В., Беллогуров В. Я. и др.
Использование мелких хромовых руд в производстве углеродистого и
передельного феррохрома. – М. : 1984. – 62 с. (Обзорная информация /
ин-т «Черметинформация». сер. Ферросплавное производство, вып. 2.)
35 Кадарметов Х. Н . Состав и металлургические свойства
Актюбинских хромовых руд // Всб.: Производство ферросплавов. –
Челябинск : Южно-Уральское кн. изд-во, 1972. – вып. 1. – С. 6–17
36 Абдулабеков Е. Э., Гриненко В. И., Избембетов Д. Д.,
Нурмаганбетов Ж. О., Байсанов С. О. Производство хромитовых
окатышей для выплавки высокоуглеродистого феррохрома // Сталь.
2003. – № 5. – С.39–41.
37 Лякишев Н. П., Гасик М. И. Металлургия хрома. – М. : ЭЛИЗ,
1999. – 582 с.
38 Павлов Н. В., Кравченко, Г.Г., Чупрыкина И.И. Хромиты
кемпирсайского плутона. – М. : Наука, 1968. – 183 с.
39 Хитрик С. И., Емлин Б. Н., Гасик М. И., Рабинович А. В.
Электрометаллургия феррохрома. М. : Металлургия, 1968. – 148 с.
40 Гриненко В. И., Петлюх П. С., Такенов Т. Д., Жакибеков Т. Б.,
Толымбеков М. Ж. Освоение технологии выплавки высокоуглеродистого феррохрома с использованием брикетированной мелочи
хромитовой руды // Сталь. 2001. – № 12. – С. 28–30
41 В. Тиль, В. Шашкин, А. Фурсенко, В. Бабанин, А. Еремин
Разработка и реализация технологии брикетирования хромитового
концентрата на Донском горно-обогатительном комбинате //
Промышленность Казахстана, 2002. – № 2 (11). – С. 84–89
42 Фурсенко А. Ф. Совершенствование технологии брикетирования хромитового концентрата 0-3 мм на фабрике № 1 ОАО «Донской
ГОК» // В кн. «Проблемы совершенствования технологии на
обогатительных предприятиях Казахстана – Наука и практика:
материалы семинара совещания» : Алматы, 2002. – С. 52–54
43 Гриненко В. И., Такенов Т. Д., Жакибеков Т. Б. Освоение
ресурсосберегающих
технологий
выплавки
феррохрома
на
Актюбинском заводе ферросплавов // Промышленность Казахстана,
2000. – № 1. – С. 82–84
44 Якушев А. М. Проектирование сталеплавильных и доменных
цехов. – М. : Металлургия, 1984. – 216 с.
45 В. И. Кулинич, Б. А. Святов, Н. П. Головачев и др.
Применение материально-диагностического балансов при плавке
углеродистого феррохрома для прогнозных расчетов техникоэкономических показателей производства. // В кн. «Физикохимические и технологические вопросы металлургического
106
производства Казахстана». ХХХ сб. трудов ХМИ им. Ж. Абишева.
Книга 2. Алматы : «Искандер», 2002. – С. 289–300
46 В. Кулинич, Б. Святов, О. Привалов и др. Энергия тепловых
потерь в ванне электропечей РКНЗ-25 на выплавке ФС-75 // В кн.
«Физико-химические и технологические вопросы металлургического
производства Казахстана». ХХХ сб. трудов ХМИ им. Ж. Абишева.
Книга 2. Алматы : «Искандер», 2002. – С. 301–318
47 В. Кулинич, Б. Святов, Н. Головачев и др. Формирование
составляющих активного сопротивления по агрегатным зонам ванны
печи, выплавляющий ферросилиций ФС-75 // В кн. «Физикохимические и технологические вопросы металлургического
производства Казахстана». ХХХ сб. трудов ХМИ им. Ж. Абишева.
Книга 2. Алматы : «Искандер», 2002. – С. 353–365.
107
Содержание
Введение...................................................................................................... 3
1
Цели и задачи проектирования..................................................................7
1.1 Исходные данные для проектирования….................................................7
1.2 Цели и задачи проекта….............................................................................8
1.3 Стадии проектирования........................................................................... 10
1.4 Порядок разработки проекта................................................................... 11
1.5 Состав и оценка проекта............................................................................18
1.6 Оценка воздействия на окружающую среду при разработке
проекта.........................................................................................................26
2
Ферросплавные заводы СНГ.....................................................................27
2.1 Серовский ферросплавный завод..............................................................27
2.2 Челябинский электрометаллургический комбинат.................................31
2.3 Ключевской ферросплавный завод...........................................................36
3
Технологические решения ферросплавных цехов..................................40
3.1 Классификация ферросплавных цехов.....................................................40
3.2 Выбор способа получения ферросплавов................................................46
3.3 Выбор типа и мощности плавильных печей............................................48
3.4 Выбор вида шихтовых материалов и способа их подготовки
к плаке.........................................................................................................50
3.5 Подготовка шихтовых материалов...........................................................53
3.6 Выбор способа разливки и разделки ферросплавов................................55
3.7 Выбор способа утилизации отвальных шлаков
ферросплавного производства...................................................................59
3.8 Организация безотходной технологии......................................................61
3.9 Оборудование и характеристика основных ферросплавных цехов........64
3.10 Плавильный корпус.....................................................................................74
3.11 Выбор и расчет количества оборудования цеха.......................................77
4
Аксуский завод ферросплавов....................................................................85
4.1 Плавильный цех № 1...................................................................................86
4.2 Плавильный цех № 4...................................................................................89
4.3 Плавильный цех № 2...................................................................................92
4.4 Плавильный цех № 6...................................................................................95
4.5 Учебная лаборатория на АЗФ.....................................................................97
5
Готовая продукция выпускаемая на АЗФ................................................100
Литература..................................................................................................103
108