MO LIWOŒCI POPRAWY STRUKTURY ZIARNOWEJ KOKSIKU W PROCESIE SPIEKANIA POPRZEZ JEGO GRANULOWANIE

10 Janusz Stecko, Marian Niesler Prace IM 3 (2009) Janusz STECKO, Marian NIESLER Instytut Metalurgii elaza MO LIWOŒCI POPRAWY STRUKTURY ZIARNOWEJ KOKSIKU W PROCESIE SPIEKANIA POPRZEZ JEGO GRANULOWANIE W artykule zaprezentowano ogólne aspekty wp³ywu struktury ziarnowej paliwa na podstawowe parametry procesu spiekania i równie na w³aœciwoœci powstaj¹cych spalin. Zastosowanie koksiku granulowanego spowodowa³o wzrost wydajnoœci procesu spiekania oraz obni enie szkodliwych emisji do atmosfery g³ównie CO, NO x. Przedstawiono koncepcjê poprawy struktury ziarnowej koksiku przy zastosowaniu granulowanego podziarna koksiku za pomoc¹ odœrodkowego urz¹dzenia granuluj¹cego. S³owa kluczowe: spiekanie rud, koksik, granulowanie, granulator odœrodkowy, struktura ziarnowa POSSIBILITIES TO IMPROVE FLY-ASH GRANULAR STRUCTURE IN SINTERING BY GRANULATION This article presents the general aspects of the effect of fuel granular structure on the basic sintering parameters and on properties of generated exhaust gases. The use of granulated fly-ash resulted in increase in sintering efficiency and reduction in harmful emissions, mainly of CO, NO x, into the atmosphere. The concept for improvement in fly-ash granular structure using the granulated fly-ash subgrain by means of centrifugal granulator was presented. Key words: ore sintering, fly-ash, granulation, centrifugal granulator, granular structure 1. WSTÊP Spalanie paliwa w procesie spiekania powinno zapewniæ dostarczenie odpowiedniej iloœci ciep³a dla spieczenia mieszanki. Spalanie paliwa sta³ego i przekazywanie ciep³a spalania mieszance spiekalniczej powinno zachodziæ z podobn¹ prêdkoœci¹, w odpowiednio w¹skiej strefie [1]. Dziêki temu, przy minimalnym zu yciu paliwa uzyskuje siê najlepsze w³aœciwoœci spieku. Na ten równoczesny przebieg procesu spalania i przekazywania ciep³a, w istotny sposób oddzia³uje uziarnienie paliwa. Stosowanie bowiem paliwa zbyt drobnoziarnistego, a wiêc bardziej reakcyjnego, powoduje zawê enie frontu spalania i pogorszenia jakoœci spieku. W przypadku zaœ paliwa zbyt gruboziarnistego, prêdkoœæ spalania jest mniejsza, co poci¹ga za sob¹ rozszerzenie siê frontu spalania. W obydwu przypadkach wymagane jest zwiêkszenie zu ycia paliwa, aby otrzymaæ spiek o wymaganej jakoœci. od 0 30%) powoduje obni enie wydajnoœci o 0,3%, pogorszenie wytrzyma³oœci zrzutowej o 0,3% i œcieralnoœci 0,5%. Ka dy procent tej klasy w zakresie powy ej 30% pogarsza te wskaÿniki odpowiednio o 0,7; 0,8 i 1%. Z badañ niemieckich [3] wynika, e przez odpowiedni dobór uziarnienia koksiku uzyskuje siê znaczne oszczêdnoœci ciep³a (rys. 1), a tak e wzrost wydajnoœci procesu spiekania (rys. 2). Im drobniejszy koksik, tym ni sza temperatura w strefie spiekania (w wyniku jego wy szej reakcyjnoœci), ni sza wydajnoœæ procesu i gorszy stopieñ wykorzystania ciep³a. Jest to spowodowane m.in. poszerzeniem zakresu reakcji Boudouarda CO 2 +C = 2CO. Drobnoziarnisty koksik ³atwo siê grudkuje, a pozostaj¹c wewn¹trz grudki mie- 2. OGÓLNE ASPEKTY WP YWU STRUKTURY ZIARNOWEJ PALIWA STA EGO NA PARAMETRY PROCESU SPIEKANIA I EMISJE GAZOWE 2.1. WP YW STRUKTURY ZIARNOWEJ PALIWA STA EGO NA PARAMETRY PROCESU SPIEKANIA W wiêkszoœci spiekalni stosuje siê koksik o uziarnieniu 0 3 mm, zwracaj¹c uwagê na to, aby zawartoœæ mia³kich frakcji w koksiku by³a jak najmniejsza. Obecnoœæ pylastych frakcji w koksiku obni a przewiewnoœæ mieszanki oraz powoduje spadek sprawnoœci cieplnej. Wg [2], ka dy procent klasy ziarnowej 0 0,5 mm w koksiku (w zakresie Rys. 1. Wp³yw wielkoœci ziaren koksiku na zapotrzebowanie ciep³a w procesie spiekania [3] MT koksik odsiewany, RT koksik dokruszany Fig. 1. Effect of fly-ash grain size on heat demand in sintering [3]. MT sifted fly-ash, RT crushed fly-ash

Prace IM 3 (2009) Mo liwoœci poprawy struktury ziarnowej koksiku w procesie spiekania... 11 Rys. 2. Wp³yw wielkoœci ziaren koksiku na wydajnoœæ procesu spiekania [3]. MT koksik odsiewany, RT koksik dokruszany Fig. 2. Effect of fly-ash grain size on sintering efficiency [3]. MT sifted fly-ash, RT crushed fly-ash koksiku, która zale y w znacznym stopniu od jego uziarnienia [2]. W pracy [5] przedstawiono wyniki badañ w warunkach laboratoryjnych spiekania egipskiej rudy elaza (El-Gedida) z koksikiem o uziarnieniu poni ej 0,250 mm, 0,250 0,500 mm, 0,500 1,160 mm, 1,160 2,360 mm, 2,360 3,327 mm oraz 3,327 4,000 mm. We wszystkich próbach stosowano sta³y dodatek koksiku ok. 6%, i spieku zwrotnego o uziarnieniu poni ej 7 mm (35%). W wyniku tych prób stwierdzono, e: najlepsze wyniki uzysku spieku, jego wytrzyma³oœci oraz wydajnoœci procesu uzyskano w przypadku wykorzystania klas ziarnowych powy ej 0,25 mm i poni ej 2,36 mm (rys. 4), szanki spiekalniczej negatywnie wp³ywa na wydajnoœæ procesu, zu ycie ciep³a i wytrzyma³oœæ spieku. Ustalono równie, e jeœli (w okreœlonych warunkach badañ) przy koksiku 1 3 mm (œrednie ziarno = 2 mm) zu ycie ciep³a wynios³o 1150 MJ/t spieku, a wydajnoœæ 1,6 t/m 2 h, to przy koksiku 0 1 mm (œrednie ziarno = 0,3 mm) zu ycie ciep³a wzros³o do 1400 MJ/t spiek, a wydajnoœæ procesu obni y³a siê do 1,3 t/m 2 h. Przy grubszym koksiku zaobserwowano równie mniejszy rozpad spieku podczas redukcji (wska- Ÿnik RDI rys. 3). Rys. 4. Zale noœæ pomiêdzy wielkoœci¹ ziaren koksiku a porowatoœci¹ i redukcyjnoœci¹ spieku [5] Fig. 4. Dependence between fly-ash grain size and sinter porosity and reductivity [5] najwy sz¹ wydajnoœæ procesu spiekania uzyskano przy spiekaniu rudy z koksikiem o uziarnieniu 1,16 2,36 mm (rys. 5), Rys. 3. Wp³yw wielkoœci ziaren koksiku na wskaÿnik RDI [3]. MT koksik odsiewany, RT koksik dokruszany Fig. 3. Effect of fly-ash grain size on RDI index [3]. MT sifted fly-ash, RT crushed fly-ash Wed³ug danych japoñskich [4], przy stosowaniu koksiku o uziarnieniu 1 2 mm zamiast 0 3mm, w jednej ze spiekalñ uzyskano obni enie zu ycia koksiku o 20,2% (z 57,9 do 46,2 kg/t spieku). Mimo i wiêkszoœæ spiekalñ stosuje koksik o uziarnieniu 0 3 mm, to jednak w niektórych spiekalniach obserwuje siê tendencjê do zwiêkszania górnej granicy ziarnistoœci koksiku z 3 mm do 4 5 mm [2]. Np. w Dunkierce zakres uziarnieniu koksiku wynosi 0 4 mm [2]. Aby unikn¹æ nadmiernej iloœci podziarna (pon. 0,5 mm) stosuje siê tam dwustopniowe kruszenie koksu niesortowanego w kruszarkach walcowych. Stwierdzono bowiem, e dla utrzymania niskiego zu ycia ciep³a i dobrych, fizykochemicznych w³aœciwoœci spieku istotn¹ pozostaje zgodnoœæ pomiêdzy szybkoœci¹ wymiany ciep³a, a szybkoœci¹ spalania Rys. 5. Wp³yw wielkoœci ziaren koksiku na wydajnoœæ taœmy spiekalniczej i wydajnoœci wielkiego pieca [5] Fig. 5. Effect of fly-ash grain size on sinter belt efficiency and blast furnace efficiency [5] przy spiekaniu rudy z koksikiem o uziarnieniu 1,16 2,36 mm, równie wzrasta³a wydajnoœæ produkcyjna wielkiego pieca (rys. 5), ze wzglêdu na poprawê jakoœci spieku, przy wykorzystaniu koksiku o uziarnieniu powy ej 1,16 mm wzrasta³ stopieñ metalizacji spieku, pogarsza³a siê jego porowatoœæ, a w konsekwencji równie redukcyjnoœæ spieku,

12 Janusz Stecko, Marian Niesler Prace IM 3 (2009) œrednia zawartoœæ siarki w produkowanym spieku obni a siê do minimalnej wielkoœci przy stosowaniu koksiku o uziarnieniu 1,16 2,36 mm, jeœli zwiêkszano zakres uziarnienia koksiku powy ej 2,36 mm, to wzrasta³a zawartoœæ FeO i Fe metalicznego w spieku. Celem dok³adnego okreœlenia optymalnego zakresu ziarnistoœci koksiku w laboratorium badawczym Nippon Steel Corporation opracowano matematyczny model do analizy rozk³adu temperatur w warstwie spieku [6]. Opracowany model matematyczny m.in. uwzglêdnia uziarnienie koksiku w warstwie spieku i jego wp³yw na ogólny bilans cieplny. Wyniki przeprowadzonych obliczeñ, przy wykorzystaniu modelu matematycznego, przedstawiono na rys. 6 i 7. Ruch frontu ciep³a przebiega szybciej, gdy koksik jest bardziej drobnoziarnisty. Œrednio czas, jaki jest wymagany do zakoñczenia przebiegu reakcji, wzrasta wraz ze zwiêkszeniem wielkoœci ziaren koksiku i opóÿnia proces spiekania mieszanki spiekalniczej. W wyniku tego proces wzrostu temperatury jest zahamowany. ciep³a zmierza ku w¹skiej strefie w warstwie spieku (dystans pomiêdzy punktem frontu ciep³a a punktem z ty³u strefy gdzie zachodzi ch³odzenie spieku, rys. 7). Po przekroczeniu maksymalnej temperatury obni a siê wspó³czynnik nadtapiania mieszkanki. Z analizy wyników obliczeñ przytoczonego modelu matematycznego, mo na wnioskowaæ, e istnieje optymalny zakres uziarnienia koksiku, który prowadzi do uzyskiwania maksymalnych temperatur w spiekanej mieszance i najwy szego wspó³czynnika nadtapiania mieszanki. Optymalny zakres uziarnienia koksiku powinien wynosiæ od 0,5 do 1,5 mm [6]. 2.1. WP YW STRUKTURY ZIARNOWEJ PALIWA STA EGO NA EMISJE GAZOWE Niezale nie od opisanego powy ej wp³ywu uziarnienia na podstawowe parametry procesu i w³asnoœci spieku, uziarnienie koksiku nie pozostaje równie bez wp³ywu na emisje gazowe. Z punktu widzenia ochrony œrodowiska jest to wa ne zagadnienie, bowiem emisja do powietrza ze spiekalni stanowi znaczny udzia³ ca³kowitej emisji z huty zintegrowanej [7]. Wœród zanieczyszczeñ gazowych mo- na wymieniæ CO 2, CO, SO 2 ino x. Emisja CO+CO 2 Stê enie tlenków CO+CO 2 w gazach odlotowych ulega zmniejszeniu wraz ze wzrostem uziarnienia koksiku i jest to zwi¹zane ze zmniejszaniem siê zu ycia koksiku (mniej Rys. 6. Prêdkoœæ przesuwu frontu ciep³a na poziomie 120 mm od górnej powierzchni spieku [6] Fig. 6. Heat front shifting rate at the level of 120 mm from the upper sinter surface [6] Potwierdzaj¹ to dane zaprezentowane na rys. 7, z których wynika, e przy okreœlonym zakresie ziarnistoœci koksiku uzyskuje siê maksymaln¹ temperaturê w warstwie spieku. Ponadto, jeœli wielkoœæ ziaren koksiku zmniejsza siê, nagrzewanie jest przyspieszone, a front Rys. 8. Wp³yw ziarnistoœci koksiku na stê enie tlenku wêgla w gazach odlotowych w spiekalni w Tyssen [8] Fig. 8. Effect of fly-ash granularity on carbon monoxide concentration in smelter gases in Tyssen sintering plant [8] Rys. 7. Rozk³ad temperatury we froncie ciep³a na poziomie 120 mm od górnej powierzchni spieku [6] Fig. 7. Temperature distribution in heat front at the level of 120 mm from the upper sinter surface [6] Rys. 9. Wp³yw iloœci paliwa w mieszance na emisje tlenku wêgla [9] Fig. 9. Effect of fuel amount in the mixture on carbon monoxide emissions [9]

Prace IM 3 (2009) Mo liwoœci poprawy struktury ziarnowej koksiku w procesie spiekania... 13 drobnoziarnisty powoduje obni enie jego zu ycia rys. 8). Tlenek wêgla, w procesie spiekania powstaje g³ównie z reakcji Boudouarda, gdzie jak ju wczeœniej wspomniano, zakres reakcji poszerza siê przy ni szej ziarnistoœci koksiku (wzrasta reakcyjnoœæ paliwa). Iloœæ wydzielaj¹cego siê tlenku wêgla roœnie wiêc wraz ze wzrostem iloœci paliwa (rys. 9). Wynika to ze zmniejszania (w miarê wzrostu iloœci paliwa we wsadzie) tzw. wspó³czynnika nadmiaru powietrza. Jak wynika z przeprowadzonych obliczeñ [2], przy zwiêkszaniu iloœci koksiku w mieszance np. 1,2 razy, szybkoœæ przep³ywu powietrza przez warstwê mieszanki wzrasta tylko 1,15. Powoduje to wzrost temperatury w strefie spalania, a tym samym nastêpuje wzrost emisji CO. Dlatego wiêc jedn¹ z dróg obni enia emisji CO jest zmniejszanie iloœci paliwa w procesie spiekania. Emisja SO 2 W zwi¹zku z tym, e siarka pogarsza w³aœciwoœci metalu, jej zawartoœæ w surówce przeróbczej powinna byæ niska, szczególnie, jeœli surówka ta przeznaczona jest do dalszego przerobu w konwertorze tlenowym, gdzie mo liwoœci odsiarczania s¹ ograniczone. Skutecznym œrodkiem usuwania siarki jest proces wielkopiecowy, który pozwala przenieœæ do u la ponad 90% siarki. Poniewa odsiarczanie w wielkich piecach lub w agregatach stalowniczych jest operacj¹ kosztown¹, dlatego te celowe i ekonomicznie wskazane jest usuwanie lub ograniczanie zawartoœci siarki ju na etapie procesu spiekania. W procesie spiekania, tlenki siarki pochodz¹ z utleniania siarki zawartej w paliwie oraz w materia³ach wsadowych. Zasadniczy wp³yw na iloœæ powstaj¹cych tlenków ma charakter zwi¹zków siarki w paliwie i materia³ach wsadowych oraz parametry termiczne procesu spiekania. G³ównym noœnikiem siarki do wsadu spiekalniczego jest paliwo (koksik, antracyt), które wnosi œrednio ok. 30% ca³kowitej iloœci siarki. Resztê, czyli 70%, wprowadzaj¹ pozosta³e tworzywa wsadowe (g³ównie elazonoœne). W gotowym spieku pozostaje oko³o 40% tej siarki, w pyle wytr¹canym i emitowanym do atmosfery oko³o 25%, natomiast do atmosfery ze spalinami emituje siê 35% siarki w postaci tlenków (SO 2 iso 3 ) [10]. Na rys. 10 przedstawiono wp³yw zawartoœci paliwa w mieszance spiekalniczej na emisje SO 2 do atmosfery. Rys. 10. Wp³yw iloœci paliwa w mieszance na emisje dwutlenku siarki [9] Fig. 10. Effect of fuel amount in the mixture on sulphur dioxide emissions [9] Podobnie jak w przypadku tlenku wêgla, najwiêkszy wp³yw na zakres emisji SO 2 w procesie spiekania wywiera iloœæ zu ywanego paliwa we wsadzie. Emisja NO x Analiza sk³adu chemicznego mieszanki spiekalniczej wykazuje, e ponad 90% azotu emitowanego w postaci NO x pochodzi z koksiku (rys. 11), reszta zaœ z rud elaza i topników. Zasadniczo trudno jest zidentyfikowaæ, który typ zwi¹zków azotu wystêpuje w koksiku. Rys. 11. Wp³yw iloœci paliwa w mieszance na emisje tlenków azotu [8] Fig. 11. Effect of fuel amount in the mixture on nitric oxide emissions [8] Jednak e s¹dzi siê, e azot jest silnie zwi¹zany i to w wiêkszej czêœci w postaci zwi¹zków aromatycznych. Bez wzglêdu na to, we wszystkich paliwach zawieraj¹cych zwi¹zki azotu, azot jest zwi¹zany wy³¹cznie z wêglem lub wodorem. W etapie nagrzewania zwi¹zek azotu zawarty w paliwie bêdzie najprawdopodobniej podlegaæ w jakiejœ mierze rozk³adowi, zanim trafi do strefy spalania. Tak wiêc z du ym prawdopodobieñstwem mo na stwierdziæ, e w utlenianiu zwi¹zków azotu zawartych w paliwie, g³ównymi zwi¹zkami poœrednimi s¹ HCN, CN i rodniki aminowe, tj. NH 2, NH i N pochodz¹ce z amoniaku [11 13]. W etapie ci¹g³ego nagrzewania cz¹stki zawieraj¹ce azot reaguj¹ z tlenem. Te poœrednie zwi¹zki zawieraj¹ wodór i/lub wêgiel, które maj¹ du ¹ zdolnoœæ do reakcji z tlenem. Innymi s³owy, wodór lub wêgiel bêd¹ konkurowaæ z azotem w reakcji z tlenem. Dlatego obecnoœæ C, CO, H lub grupy wodorotlenowej OH w uk³adzie spalania bêdzie mieæ pewien hamuj¹cy wp³yw na tworzenie siê tlenków azotu [11 13]. Tak wiêc, je eli skróci siê czas przebywania spieku w wysokich temperaturach i zostanie zmniejszona dostêpnoœæ tlenu w uk³adzie spiekania, wtedy mo na osi¹gn¹æ zmniejszenie tworzenia siê NO x. Do skrócenia czasu przebywania spieku w wysokich temperaturach potrzebne jest zwiêkszenie szybkoœci przenikania strefy aru oraz zmniejszenie jej gruboœci. Do wyboru jest albo zwiêkszenie podciœnienia procesu albo poprawa przewiewnoœci mieszanki spiekalniczej. Zwykle podciœnienie jest ustalone przez wydajnoœæ zainstalowanego wentylatora w uk³adzie spiekania, a wiêc praktycznie jedynym mo liwym wyborem jest d¹ enie do polepszenie przewiewnoœci mieszanki spiekalniczej. Mo- na to osi¹gn¹æ poprzez poprawê struktury ziarnowej mieszanki, paliwa lub poprzez zmniejszenie wysokoœci spiekanej warstwy. Ze wzglêdów technologicznych istnieje tendencja do zwiêkszania wysokoœci spiekanej warstwy.

14 Janusz Stecko, Marian Niesler Prace IM 3 (2009) 3. KONCEPCJA POPRAWY STRUKTURY ZIARNOWEJ PALIWA STA EGO Jak wynika z przedstawionych powy szych danych Ÿród³owych, ze wzglêdu na optymalne uziarnienie koksiku stosowanego w procesie spiekania, istnieje tendencja do zawê ania zakresu ziaren koksiku do 0,5 1,5 mm i eliminowanie zdecydowanie niekorzystnego wp³ywu ziaren koksiku poni ej 0,5 mm [5]. Jednak w warunkach krajowych dla ustalonych ju warunków wsadowych i technologicznych, powinno zmierzaæ siê do maksymalnego obni enia iloœci najdrobniejszych klas ziarnowych (poni ej 0,5 mm), przy równoczesnym okreœleniu dopuszczalnych iloœci klasy ziarnowej powy ej 3 mm [1, 2]. Eliminacja frakcji koksiku poni ej 0,5 mm stwarza powa ne problemy techniczne. Przesiewanie koksiku (odsiewanie frakcji poni ej 0,5 mm) jest utrudnione chocia by np. z uwagi na zawartoœæ w nim H 2 O, która jest przyczyn¹ zalepiania sit i ich korozji oraz niszczenia ich w wyniku w³asnoœci œciernych tak drobnego koksiku. Bazuj¹c na tych doœwiadczeniach, stwierdzono, e zamiast odsiewaæ frakcje koksiku poni ej 0,5 mm, korzystniej jest poddaæ koksik koagulacji, np. poprzez granulowanie w odœrodkowym peleryzatorze. Zmniejsza siê wówczas udzia³ cz¹steczek poni ej 0,5 mm [6]. Aktualnie, do wstêpnego grudkowania mieszanki spiekalniczej stosowane s¹ bêbnowe i talerzowe urz¹dzenia, które charakteryzuj¹ siê niewielk¹ prêdkoœci¹ obrotow¹. S¹ one odpowiednie do przygotowania mieszanki spiekalniczej poprzez jej dok³adne wymieszanie oraz wytworzenie mikrogrudek. Do granulowania koksiku w Nippon Steel Corporation (NSC) zastosowano bêbnowy, odœrodkowy typ urz¹dzenia granuluj¹cego, (nazwa handlowa Marumerizer [6, 14]). Odœrodkowy granulator charakteryzuje siê tym, e liczba Frouda, która opisuje pracê urz¹dzenia grudkuj¹cego, jest 100 razy wiêksza ni ta sama liczba odnosz¹ca siê do bêbnowych i talerzowych urz¹dzeñ grudkuj¹cych o niewielkiej œrednicy do 1 m. Odœrodkowy typ grudkownika zawiera bowiem obrotowy talerz (dysk) przy sta³ych nieruchomych œciankach (rys. 12). Przy wirowaniu, rotacja cz¹stek i obrót warstwy koksiku, powtarzane s¹ wielokrotnie przy obrze u œcian urz¹dzenia, przez co nastêpuje granulowanie koksiku przy ograniczonej wielkoœci zakresu jego uziarnienia. Ograniczenie to jest bardzo wa ne, ze wzglêdu na zawê ony zakres ziarn koksiku stosowanego w procesie spiekania (zwykle od 0 do 3 mm). W urz¹dzeniu tym bardzo wa ny jest sposób wykonania dysku w granulatorze, a dok³adnie jego powierzchni. Ze wzglêdu na du e prêdkoœci talerza i mo liwoœæ poœlizgu materia³u granulowanego, dysk na powierzchni powinien posiadaæ odpowiedni¹ perforacjê rys. 13. Rys. 13. Perforacja powierzchni dysku w granulatorze odœrodkowym Fig. 13. Centrifugal granulator disk surface perforation Ten typ urz¹dzenia do granulowania jest wykorzystywany w przemyœle farmaceutycznym. Urz¹dzenie takie zaadaptowano w NSC do prób granulacji koksiku [6]. Na rys. 14 przedstawiono wyniki prób laboratoryjnych z zastosowaniem granulowanego koksiku w mieszance spiekalniczej. Rys. 14. Wyniki laboratoryjnych prób spiekania mieszanki w NSC z zastosowaniem granulowanego koksiku w porównaniu do spiekania konwencjonalnego [6] Fig. 14. Results of laboratory mixture sintering tests using granulated fly-ash conducted at NSC as compared to conventional sintering [6] Rys 12. Schemat odœrodkowego urz¹dzenia granuluj¹cego [6] Fig. 12. Diagram of centrifugal granulator [6] W rezultacie tych prób zaobserwowano wzrost wydajnoœci o 6%, uzysku spieku o 1,9%, oraz obni enie emisji NO o 7,5% [6]. Zaobserwowano równie obni enie emisji CO +CO 2 rys. 15. Do prób laboratoryjnych spiekania, granulowano tylko frakcjê koksiku poni ej 1 mm, a pozosta³¹

Prace IM 3 (2009) Mo liwoœci poprawy struktury ziarnowej koksiku w procesie spiekania... 15 Tablica 1. Wyniki prób spiekania z u yciem granulowanego koksiku na taœmie spiekalniczej w Hucie Nagoya Table 1. Results of sintering tests using granulated fly-ash on sinter belt at Nagoya Steelworks Parametr Spiekanie konwencjonalne Spiekanie z zastosowaniem granulowanego koksiku 10 1,45 78,6 Czas prób, h Wydajnoœæ, t/(h m 2 ) Uzysk, % Zawartoœæ koksiku w mieszance, % FeO w spieku, % SiO 2 w spieku, % Próba bêbnowa, % RDI, % JIS-RI, % Emisja NO x, ppm 24 1,43 79,3 2,86 6,29 5,45 71,9 29,7 66,1 170 2,86 5,76 5,51 71,6 30,4 67,7 158 Rys. 15. Zmiana zawartoœci wêgla w gazach odlotowych podczas prób laboratoryjnych NSC obliczonych z sumy emisji CO+CO 2 [6] Fig. 15. Change in carbon contents in waste gases during NSC laboratory tests, calculated based on total CO+CO 2 emission [6] jego czêœæ (o uziarnieniu 1 3 mm) dodawano do mieszanki bez zmian. Po pozytywnych próbach laboratoryjnych, przeprowadzono równie przemys³owe próby granulowania koksiku. Próby te wykonano w spiekalni Nippon Steel Corporation, a ich wyniki przedstawiono w tablicy 1. Koksik (poni ej 5 mm) po domieleniu, granulowano w odœrodkowym granulatorze o œrednicy 1000 mm, o wydajnoœci 5 t/h. Granulowano ca³oœæ frakcji koksiku (0 3 mm), tj. bez odsiewania, ze wzglêdu na trudnoœci w przemys³owym odsiewaniu ziaren poni ej 1 mm. Do granulowanego koksiku, dodawano sta³y dodatek wapna. W wyniku granulacji koksiku iloœæ ziaren poni ej 0,5 mm obni y³a siê o ok. 15%. Przy podawaniu granulowanego koksiku do mieszanki spiekalniczej w warunkach przemys³owych, uzyskano obni enie emisji NO x oraz polepszenie w³asnoœci wytrzyma³oœciowych i redukcyjnych spieku. 4. PODSUMOWANIE Z przeprowadzonej analizy danych Ÿród³owych mo na stwierdziæ, e istnieje tendencja do zawê ania zakresu ziarnowego koksiku, a optymalny zakres to 0,5 1,5 mm. Ze wzglêdu na aktualny sposób domielenia koksiku (m³yny walcowe) i powstawanie zbyt du ej iloœci frakcji poni ej 1 mm a zw³aszcza 0,5 mm (trudnoœci w odsiewaniu tej drobnej frakcji), stwierdzono, e jedn¹ z dróg polepszenia struktury ziarnowej koksiku, tj. ograniczenia udzia³u ziaren poni ej 1 mm mo e byæ zastosowanie granulacji koksiku na granulatorze odœrodkowym przed podaniem go do procesu spiekania. Praca naukowa finansowana ze œrodków na naukê w latach 2007 2009 jako projekt badawczy rozwojowy nr 0573/R/2/T02/07/02. LITERATURA 1. Stecko J., Niesler M., Sprawozdanie IM nr PR-0005-01. Sierpieñ 2007, (niepublikowane). 2. ebrok J., Stecko J., Sprawozdanie IM nr S0-161. Grudzieñ 1997 Okreœlenie technologicznych mo liwoœci poprawy podstawowych, fizykochemicznych w³asnoœci spieku i ich wp³y- wu na parametry procesu wielkopiecowego (niepublikowane). 3. Beer B., Beier W., Verfahrenstechnische und metallurgische Maßnahmen zur Verminderung des Energieeinsatzes in Sinteranlagen, Stahl und Eisen, 1991, nr 11, s. 25 37 4. Gugus N., O nieobhodimosti regulirovanija krupnosti tvierdowo topliva pri spiekanii rud i koncentratov. Izwiestija Vyssz. Uczeb. Zaw. Czernaja Mietallurgija, 1990, nr 11, s. 8 10 5. El-Hussiny N.A., Mohamed O.A., Shalabi M.E.H., Influence of coke breeze size on the sintering process of Egyptian iron ore. Gosp. Surowcami Mineralnymi, Ref.III Miedzynar. Konf. Przerobki Kopalin nt. Nowoczesne technologie w przeróbce surowców mineralnych i odpadowych., 1997, Zeszyt specjalny, t. 13, s. 115 134 6. Hosotani Y., Konno N., Shibata J., Technology for granulating coke breeze by centrifugal rolling type pelletizer and effect of granulated coke breeze on sintering operation. ISIJ Int., 1995, t. 35, nr 11, s. 1340 1347, 7. Niesler M., i Zespó³: Poradnik bran owy; Najlepsze Dostêpne Techniki (BAT) wytyczne dla produkcji elaza i stali huty zintegrowane, Ministerstwo Œrodowiska, Warszawa, luty 2005, http://ippc.mos.gov.pl/preview/custom/bat%20-%20huty%20zintegrowane.pdf 8. Beer H., Kersting K., Muller H. Auswirkungen unterschiedlicher Koksgruskornungen bei der Eisenerzsinterung., Hut. Swiat. Biul. Inf., 1992, t.25, nr 4, s. 25 42, 9. Boranbaev B. M., Poljakova N. S., i inni. Ucziet technologiczeskich i ekomomiczeskich faktorov pri peszenii problem ekologii aglomeracionnovo proizvodstva, Stal, nr 5, 1993, s. 86 91. 10. Burchart D.: Ocena emisji zanieczyszczeñ py³owo-gazowych w procesie spiekania rud elaza. Praca doktorska. Politechnika Œl¹ska, Katowice 2004. 11. http://www.chem.uw.edu.pl/people/jskupinska/cw23a/nowstep.htm 12. Gradoñ B., Rola podtlenku azotu w modelowaniu emisji NO z procesów spalania paliw gazowych w piecach wysokoteperaturowych, Zeszyty Naukowe Politechniki Œl¹skiej, Hutnictwo, Zeszyt nr 67. Gliwice 2003. s. 13, 14 13. Mo C., Teo C., Hamilton I., Morrison J. Admixing Hydrocarbons in Raw Mix to Reduce NO x Emission in Ore Sintering Process, ISIJ, 1997, nr 4, s. 350 357, 14. The Fuji Paudal Marumerizer, http://www.fitzpatrick.be/ Recenzent: Prof. dr hab. in. Andrzej êdzki