В поисках «золотого» окатыша. Научное исследование помогло улучшить продукт на Лебединском ГОКе

Несколько лет назад на Лебединский ГОК с нестандартным заказом обратился один из потребителей. Чтобы повысить эффективность доменного оборудования, ему требовались офлюсованные окатыши с индексом низкотемпературного разрушения при нагревании (LTD) не ниже 80 процентов. Этот показатель отражает, насколько железорудное сырьё умеет сохранять прочность при обработке в металлургических печах.

«На тот момент мы не знали, как определять этот индекс, какие факторы способствуют его повышению или понижению. Но раз задача есть — её надо решать!»,

— рассказала начальник отдела технического контроля обогатительного и металлургического комплексов УТК Ирина Степанова.

Поиск способов, как выявить индекс LTD и повлиять на него, поручили специалистам управления технического контроля. Именно они отслеживают характеристики продукции на всех этапах производства и аттестуют новые разработки.

Задача «со звёздочкой»

К счастью, металлургическая лаборатория, которую приобрели для подразделения ещё в 2019 году, позволяет проводить тесты для вычисления нужного параметра. Первые итоги показали, что индекс LTD лебединских окатышей составляет более 70 процентов. Правда, показатель был нестабилен, и участники проекта поначалу не могли понять, от чего он зависит.

Чтобы найти закономерность, специалисты УТК провели ряд мини-испытаний на производстве, предварительно собрав большой объём статистических данных по параметрам окатышей.

В ходе экспериментов лебединцы уменьшали объёмы партий, меняли количество флюсующих добавок в шихте, температурные режимы и время обжига, уровень влаги, размеры «шариков». Спустя месяц удалось получить партию окатышей с показателем «неразрушаемости» даже выше 80 процентов.

По сути, задача, которую ставил заказчик, была решена. Но исследователи на этом не остановились.

«Руководство комбината поддержало идею создать продукт с более качественными характеристиками. Нам поставили два условия: реализовать проект без потери в объёмах производства и без больших капиталовложений. Конечно, можно было бы направить сотни миллионов рублей и получить наилучшие, прямо «золотые» окатыши. Но их себестоимость была бы заоблачной!»,

— поясняет Ирина Степанова.

Без кремния — нельзя!

Дальнейшее исследование потребовало изучения опыта других компаний и проведения новых лабораторных испытаний. Поразмыслив, Ирина Степанова решила поступить в аспирантуру МИСИС. В качестве темы научных изысканий выбрала формирование металлургических свойств окатышей и возможности влиять на них.

С поиском информации помогали профессора вуза, с проведением экспериментов — технологи комбината. Степанова начала с изучения влияния элементов шихты на индекс LTD. Готовила смеси с разным сочетанием флюсующих добавок, вручную скатывала окатыши, обжигала в лабораторной печи вуза. А затем привозила в металлургическую лабораторию лебединцев: в здешних агрегатах окатыши проходили тот же процесс, что и в шахтной печи установки завода ГБЖ.

«Мы изучали, как меняется способность окатышей не разрушаться, если исключить классический компонент — бентонит — и заменить, скажем, добавками только с кальцием и алюминием. В итоге убедились, что бентонит и содержащийся в нём кремний больше всего влияют на прочность. Но вместе с ним в шихте должны быть и алюминий, и кальций, и несколько других элементов. Сейчас мы с коллегами как раз изучаем, сколько каждого элемента должна содержать основа окатышей, чтобы индекс LTD был высоким»,

— поведал начальник отдела.

Кроме того, исследователи попробовали использовать для замены флюсующие добавки на основе магния. Оказалось, они делают продукцию ещё крепче, чем привычные компоненты. Но это решение — на перспективу: магний требует увеличения температур обжига, а значит, перестройки всего процесса.

«Оно того стоит»

В ходе исследований Степанова выяснила, что на сопротивление окатышей разрушению влияют и другие факторы на различных этапах производства. На стадии окомкования это размер и пористость «шариков». На обжиге — «термический шок» из-за перепада температур на сушке, в обжиговой машине и после неё.

Как показали промышленные испытания, при действующих объёмах производства и настройках оборудования поднять индекс LTD на уровень выше 80 процентов будет сложно.

«Что мы поняли? Что «волшебной таблетки» не существует. Невозможно изменить один параметр и быстренько получить желаемый результат. Нужно перенастраивать все этапы производства окатышей. Возможно, придётся даже переориентировать для выпуска нового типа окатышей одну из обжиговых машин. Мы это понимаем. Но оно того стоит. Найдём решение — сможем выпускать не только более качественные окатыши для потребителей. Это будет ещё и улучшенное сырьё для нашего премиального ГБЖ»,

— отметила Ирина Степанова.

Впереди у Степановой — защита кандидатской диссертации. Исследование продолжается.

Для экспериментов используют оборудование металлургической лаборатории УТК на Лебединском ГОКе. Например, горизонтальная печь позволяет оценить степень сопротивления окатышей разрушению. Пробу засыпают во вращающуюся камеру, подают восстановительный газ и нагревают в течение нескольких часов. После остужают и проверяют в различных тестах, насколько окатыши сохранили прочность.

Евгения Шехирева

Фото: Александр Белашов