ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова», Магнитогорск, Россия:

С. К. Сибагатуллин, профессор кафедры металлургии и химических технологий, докт. техн. наук
А. С. Харченко, заведующий кафедрой металлургии и химических технологий, докт. техн. наук, доцент, эл. почта: as.mgtu@mail.ru
В. И. Сысоев, аспирант кафедры металлургии и химических технологий

ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат», Магнитогорск, Россия:
А. А. Полинов, начальник горно-обогатительного производства

В лаборатории кафедры металлургии и химических технологий ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г. И. Носова» проведены исследования по восстановлению железорудных материалов крупностью 12–15 мм водородом (расход 20 л/ч) под нагрузкой 60 кПа в ходе изотермической выдержки при температурах 500, 700 и 1050 °C. При температуре 1050 °C восстановление агломерата фабрики № 5 до степени восстановления 25 % протекало со скоростью 0,0476 %O₂/мин. В момент окончания восстановления усадка образца агломерата составила 6,1 % высоты слоя, что обеспечило величину перепада давления газа, равную 0,27 кПа. Скорость восстановления агломерата фабрики № 5 по сравнению со скоростью восстановления смеси агломерата фабрики № 5 с окатышами ССГПО или Михайловского ГОКа в равных долях в среднем выше на 5,1 % (отн.) и 7,4 % (отн.) при температурах и степени восстановления 700 °C и 15 %, 1050 °C и 25 % соответственно. Усадка агломерата по сравнению с таковой у окатышей при тех же параметрах восстановления была меньше, соответственно, в 1,3 и 2 раза. При температуре 1050 °C и степени восстановления материала 25 % перепад давления газа в слое агломерата фабрики № 5 по сравнению с перепадом давления газа, проходящего через смесь агломерата с окатышами обоих производителей, был ниже на 3,7 %. Скорость восстановления смеси агломерата фабрики № 5 с окатышами ССГПО по сравнению со смесью агломерата фабрики № 5 с окатышами Михайловского ГОКа, в среднем выше на 7,6 % (отн.) при температуре восстановления 700–1050 °C и степени восстановления 15–25 %.

Статья подготовлена при поддержке гранта Президента Российской Федерации № MД-1064.2022.4.

1. Сибагатуллин С. К., Харченко А. С. Качество шихтовых материалов доменной плавки, включающих титаномагнетиты и сидериты. — Магнитогорск, 2012. — 150 c.
2. Дмитриев А. Н., Шумаков Н. С., Леонтьев Л. И., Онорин О. П. Основы теории и технологии доменной плавки. – Рос. акад. наук, Урал. отд-ние, Ин-т металлургии. — Екатеринбург : УрО РАН, 2005. — 545 с.
3. Дмитриев А. Н. Аналитическое исследование влияния качества титаномагнетитового сырья на показатели доменной плавки // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 8. С. 609–615.
4. Витькина Г. Ю., Дмитриев А. Н., Алекторов Р. В. Исследование основных металлургических характеристик железорудных материалов (агломерат и окатыши) // Промышленное производство и металлургия. — Екатеринбург, 2020. С. 132–137.
5. Вязникова Е. А., Дмитриев А. Н., Витькина Г. Ю., Алекторов Р. В., Овчинникова Л. А. Некоторые особенности минералогического состава железорудных агломератов // Перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завершенных фундаментальных исследований и НИОКР: труды научно-практической конференции с международным участием и элементами школы молодых ученых: к 65-летию ИМЕТ УрО РАН. — Екатеринбург, 2020. С. 195–198.
6. Берсенев И. С., Клейн В. И., Матюхин В. И., Ярошенко Ю. Г. Методика оценки качества железорудного агломерата по его химическому составу // Известия вузов. Черная металлургия. 2009. № 10. С. 3–6.
7. Sibagatullin S. K., Kharchenko A. S., Savchenko G. Yu., Beginyuk V. A. Blast furnace performance improved through optimum radial distribution of materials at the top while changing the charging pattern // CIS Iron and Steel Review. 2018. Vol. 16, Iss. 2. P. 11–15.
8. Харченко А. С. Закономерности поступления компонентов шихты по крупности из бункера БЗУ в колошниковое пространство печи в зависимости от условий загрузки // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2018. Т. 16. № 3. С. 46–56.
9. Jiménez J., Mochón J., de Ayala J. S. Mathematical Model of Gas Flow Distribution in a Scale Model of a Blast Furnace Shaft // ISIJ International. 2004. Vol. 44, Iss. 3. P. 518–526.
10. Пыхтеева К. Б., Загайнов С. А., Тлеугабулов Б. С. и др. Анализ особенностей формирования порций и истечения материалов из бункера БЗУ при загрузке шихты // Сталь. 2008. № 6. С. 14–19.
11. Воронцов В. В., Степанов А. Т. К вопросу о распределении шихтовых материалов по окружности колошника доменной печи // Вестник Череповецкого государственного университета. 2010. № 1. С. 129–133.
12. Товаровский И. Г. Прогнозная оценка влияния шихтовых материалов по радиусу колошника на процессы и показатели доменной плавки // Металлург. 2014. № 8. С. 46–52.
13. Zhao Huatao, Zhu Minghua, Du Ping. Uneven distribution of burden materials at blast furnace top in bell-less top with parallel bunkers // ISIJ International. 2012. Vol. 52, Iss. 12. P. 2177–2185.
14. Сибагатуллин С. К., Харченко А. С., Чернов В. П., Бегинюк В. А. Совершенствование доменного процесса за счет создания условий для увеличения потребления природного газа применением сырья повышенной прочности // Черные металлы. 2017. № 8. С. 27–33.
15. Тонких Д. А., Кариков С. А., Тараканов А. К. и др. Совершенствование режимов загрузки и дутья на доменных печах ПАО МК «Азовсталь» // Металлург. 2013. № 9. С. 42–48.

16. Bahgat M., Abdel Halim K. S., El-Kelesh H. A., Nasr M. I. Enhancement of wüstite reducibility in blast furnace: Reaction kinetics and morphological changes // Ironmaking and Steelmaking. 2012. № 39(5). P. 327–335.
17. Bahgat M., Abdel Halim K. S., El-Kelesh H. A., Nasr M. I. Blast furnace operating conditions manipulation for reducing coke consumption and CO₂ emission // Steel Research International. 2012. № 83(7). P. 686–694.
18. Онорин О. П., Спирин Н. А., Лавров В. В., Косаченко И. Е., Рыболовлев В. Ю. Оценка формы зоны вязкопластичных масс железорудных материалов в доменной печи методом математического моделирования // Известия вузов. Черная металлургия. 2013. № 6. С. 24–29.
19. Павлов А. В., Онорин О. П., Спирин Н. А., Полинов А. А. Работа доменных печей ОАО «ММК» с высокой долей окатышей в шихте. Часть 1 // Металлург. 2016. № 6. С. 36–42.
20. Дмитриев А. Н. Математическое моделирование доменного процесса. — Екатеринбург : УРО РАН, 2011. — 162 с.
21. Sibagatullin S. K., Kharchenko A. S., Savinov A. S., Gushchin D. N., Mazur I. P. A development of the adaptive technology of sinter production at PJSC MMK // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2018. Vol. 53(5). P. 990–994.
22. Некрасов З. И., Гладков Н. А., Дозоров Г. М. и др. Изменение свойств агломерата и окатышей в процессе восстановительно-тепловой обработки // Сб. Металлургия чугуна. 1973. № 1. С. 24–36.
23. Гольдштейн Н. Л. Водород в доменном процессе. — М. : Металлургия, 1971. — 208 с.
24. Колокольцев В. М., Бигеев В. А., Сибагатуллин С. К., Бородин А. А. Предельная степень использования водорода в реакциях восстановления железа из оксидов // Теория и технология металлургического производства. 2010. № 10. С. 4–11.