Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АГЛОМЕРАТА
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АГЛОМЕРАТА

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АГЛОМЕРАТА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к черной металлургии, а именно к агломерационному производству. Использование: при подготовке титаномагнетитовых концентратов к доменной плавке. Сущность: способ включает загрузку на агломашину слоя шихты, состоящего из железорудного материала, флюса и топлива, зажигание, спекание, охлаждение и сортировку спека, контроль отношения массовых долей общего железа к закиси железа (Feобщ./FeO) в готовом агломерате и корректировку этого отношения в процессе спекания путем изменения расхода топлива в зависимости от высоты слоя. В качестве железорудного материала используют титаномагнетитовый концентрат, а в качестве флюса - известняк, при этом осуществляют дополнительную корректировку (Feобщ./FeO) с учетом изменения основности в последующей зависимости (Feобщ./FeO)H=300= (4,0-4,8) + (0,06-0,12)(В-1,6), где (Feобщ./FeO)H=300 - отношение Feобщ./FeO при высоте слоя 300 мм; 4,0-4,8 - значение Feобщ./FeO при основности 1,6 ед.; В - требуемая по условиям производства основность агломерата. Основность шихты изменяют в интервале 1,6-2,2 ед., а толщину слоя на агломашине в интервале 300-500 мм. При изменении слоя шихты на 1 мм сверх 300 мм Feобщ./FeO в готовом агломерате увеличивают на 0,007-0,015. Применение изобретения позволяет достичь экономии топлива в аглопроцессе - 3 кг/т агломерата и в доменных печах - 15 кг/т чугуна, увеличения восстановимости агломерата без ухудшения его прочностных характеристик. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2069234
Класс(ы) патента: C22B1/16
Номер заявки: 96107469/02
Дата подачи заявки: 23.04.1996
Дата публикации: 20.11.1996
Заявитель(и): Заболотный Василий Васильевич
Автор(ы): Батуев М.А.; Дегодя В.Я.; Еремин Н.Я.; Заболотный В.В.; Киричков А.А.; Комратов Ю.С.; Леушин В.Н.; Логвинов Н.М.; Меламуд С.Г.; Молчанов В.Б.; Рольгейзер Е.Я.; Рудин В.С.; Тараев С.П.; Филипов В.В.; Шибаев Г.С.; Александров О.Б.; Заболотный А.В.
Патентообладатель(и): Заболотный Василий Васильевич
Описание изобретения: Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при подготовке титаномагнетитовых концентратов к доменной плавке.
Особенность титаномагнетитовых концентратов заключается в том, что в процессе спекания шихты создаются условия для образования карбидов титана, обладающих повышенной температурой плавления и требующих дополнительного расхода топлива. Карбиды титана, образуя не связанные между собой центры зерен спекаемого материала, способствуют повышению выхода мелкой фракции, что понижает металлургическую ценность агломерата. Кроме того, карбиды титана в доменном и конечном шлаке образуют "гренали". "Греналь" (капли чугуна в оболочке карбидов титана с диаметром поперечного сечения от 0,5 до 5 мм) взвешена в шлаке силами адгезии (прилипания) между соединениями титана, что приводит в дальнейшем к потерям чугуна при плавке.
Отмеченные отрицательные особенности могут быть уменьшены путем рационального формирования состава шихты и регулированием процесса спекания.
Известен способ получения офлюсованного агломерата (авт. св. СССР N 1198127, кл. С 22 В 1/16, 1983), включающий смешивание концентрата с дробленым известняком и топливом, окомкование шихты, ее загрузку, зажигание топлива, спекание шихты, охлаждение спека, выделение возврата и готового агломерата. Степень пропекания агломерата и, соответственно, расход топлива определяются при постоянном содержании железа массовой долей закиси железа в готовом агломерате.
Недостатком известного способа является то, что повышение высоты слоя и основности шихты, изменения теплотехнических и физико-химических условий формирования химического состава и металлургических свойств (прочность, восстановимость, гранулометрический состав после дробления) агломератов не взаимосвязаны с уровнем массовой доли закиси железа. В результате затрудняется оперативное управление процессом, перерасходуется топливо и снижается металлургическая ценность агломерата.
Наиболее близким по технической сущности является способ производства агломерата (авт.св. СССР N 1452855, кл. С 22 В 1/16, 1989), который включает укладку шихты из железорудного концентрата, комбинированного флюса и топлива слоем на аглоленту, ее спекание, охлаждение, сортировку спека и контролирование отношения Feобщ./FeO в годном агломерате и его изменение в зависимости от толщины слоя путем изменения расхода топлива.
Недостатком известного способа является то, что изменение основности шихты не увязано с массовой долей закиси железа при заданном содержании общего железа. В результате при росте основности шихты поддерживается неоправданно высокое содержание FeO, которое, не повышая прочность агломерата в исходном состоянии и при восстановлении, приводит к перерасходу топлива и снижению восстановимости.
Задачей изобретения является получение из титаномагнетитовых руд агломерата, обладающего высокой металлургической ценностью.
Желательным техническим результатом, достигаемым при решении этой задачи, является снижение удельного расхода топлива, повышение прочности и восстановимости агломератов различной основности.
Поставленная задача решается путем загрузки на агломашину слоя шихты, состоящего из железорудного материала, флюса и топлива, зажигание, спекание, охлаждение и сортировку спека, контроль отношения массовых долей общего железа к закиси железа (Feобщ./FeO) в готовом агломерате и корректировку этого отношения в процессе спекания путем изменения расхода топлива в зависимости от высоты слоя, в качестве железорудного материала используют титаномагнетитовый концентрат, а в качестве флюса известняк, при этом осуществляют дополнительную корректировку (Feобщ./FeO) с учетом изменения основности в последующей зависимости:
(Feобщ./FeO)H=300=(4,0-4,8)+(0,06-0,12)(В-1,6),
где (Feобщ./FeO)H=300 отношение Feобщ./FeO при высоте слоя 300 мм,
4,0-4,8 значение Feобщ./FeO при основности 1,6 ед.
В требуемая по условиям производства основность агломерата.
Основность шихты изменяют в интервале 1,6-2,2 ед. а толщину слоя на агломашине в интервале 300-500 мм.
При изменении слоя шихты на 1 мм сверх 300 мм Feобщ./FeO в готовом агломерате увеличивают на 0,007-0,015.
Сущность изобретения заключается в том, что конечное содержание закиси железа в готовом агломерате из титаномагнетитового концентрата при постоянных содержаниях железа, высоте слоя шихты и крупности ее компонентов определяется совместным протеканием реакций:
2(FeO Fe2O3)магн. + 1/2 02 3Fe2O3 (1)
3Fe2O3 2(FeO Fe2O3)магн. + 1/2 О2 (2)
Fe2+ (шлак) + O2- Fe3+ + O- + 2e- (3)
Реакция (1) протекает в твердой фазе при взаимодействии магнетита концентрата с кислородом воздуха в зоне охлаждения. Как правило, увеличение расхода твердого топлива снижает объемную долю О2 в слое и поднимает температуру. Это приводит к торможению окисления по реакции (1) и активизации диссоциации гематита по реакции (2). В результате повышение расхода топлива приводит к увеличению массовой доли FeO в готовом агломерате.
Однако значительная часть оксидов железа ассимилируется в кальций-силикатном расплаве и ионы Fe2+ окисляются свободными ионами кислорода по реакции (3) с образованием связанного в комплексы иона кислорода O-. Активность иона О2- растет с добавлением основных соединений (СаО), сдвигая равновесие реакции (3) в сторону образования иона трехвалентного железа. Иными словами, рост основности приводит к снижению содержания закиси железа (иона Fe2+) в готовом агломерате при неизменном тепловом уровне процесса.
Сохранение содержания FeO на определенном уровне независимо от основности, согласно известным способам, приводит к необходимости неоправданно поднимать температуру в слое при повышении основности, чтобы за счет реакции (2) скомпенсировать убыль FeO (Fe2+) по реакции (3). В результате неоправданного увеличения оксидного расплава агломерат становится малопористым с широким развитием стеклообразной фазы, образующейся при интенсивном охлаждении спека. Такая структура обуславливает низкую прочность и восстановимость агломерата, при получении которого имеет место перерасход топлива.
Снижение FeO (подъем отношения Feобщ./FeO), пропорционально основности, позволяет получать прочный высоковосстановимый агломерат за счет оптимального количества расплава, обеспечивающего пористость и содержание стекла достаточными для производства прочного восстановимого агломерата при минимальном количестве топлива.
Повышение отношения Feобщ./FeO (снижение FeO при постоянном Feобщ.) более, чем на 0,12 при снижении основности на 0,1 ед. приводит к недостаточному тепловому уровню процесса и, соответственно, агломерат приобретает высокую пористость и сильно истирается в исходном состоянии и при восстановлении. Повышение отношение Feобщ./FeO менее, чем на 0,06 при повышении основности на каждые 0,1 ед. приводит к избыточному количеству расплава и, соответственно, разупрочнению агломерата, снижению его восстановимости и перерасходу топлива.
Аналогично величина отношения Feобщ./FeO при основности шихты СаО/SiO2 1,6 ед. выше 4,8 приводит к пористой структуре и высокой истираемости агломерата, а при отношении Feобщ./FeO меньше 4,0 к перерасходу топлива и снижению восстановимости и прочности.
Способ осуществляют следующим образом.
Для требуемой по условиям потребителя основности агломерата и высоте слоя Н 300 мм строят график зависимости величины отношения Feобщ./FeO в готовом агломерате от массовой доли углерода в шихте при заданной производительности агломашины.
В соответствии с формулой изобретения определяют отношении Feобщ./FeO в готовом агломерате при высоте слоя Н 300 мм по расчетному уравнению:
(Feобщ./FeO)H=300 (4,0-4,8) + (0,06-0,12)(В-1,6), (4)
где В требуемая по условиям потребителя основность агломерата.
По графику в соответствии с п.1 определяют содержание углерода в шихте.
В случае, если высота слоя отличается от 300 мм, то для нее вновь строят график зависимости отношения Feобщ./FeO от массовой доли углерода, затем определяют отношение Feобщ./FeO для заданной высоты слоя Нi по расчетному уравнению:
(Feобщ./FeO)Hi(Feобщ./FeO)H=300+(0,007-0,015)(Н-300), (5)
по известной величине (Feобщ./FeO)Hi и графику определяют расход углерода.
По заданным: основности, содержанию углерода, количеству возврата и составу компонентов рассчитывают их содержание в шихте известным способом по уравнениям материального баланса.
Подготовленную к спеканию шихту загружают слоем заданной толщины, зажигают в горне и спекают. После охлаждения и сортировки спека в годном агломерате определяют содержание Feобщ., FeO и отношение (Feобщ./FeO). Величину последнего сравнивают с рассчитанной по формуле (5) и проводят корректировку расхода топлива: при большем повышают, а при меньшем снижают, ориентируясь по графикам зависимости (Feобщ./FeO) от содержания углерода в шихте.
В случае, если основность задается в широком интервале, то за базовую принимается СаО/SiO2= 1,6 ед. при отношении Feобщ./FeO 4,0 и толщине слоя шихты 300 мм требуемая основность, а также соответствующие расходы компонентов аглошихты устанавливаются по соотношению Feобщ./FeO, рассчитанному по соотношению изменения основности на 0,1 ед. и соответствующему ему увеличению Feобщ./FeO в интервале 0,06-0,12 при общем отношении, не выходящем за пределы 4,0-4,8 в.
Способ опробован в промышленных условиях на агломашине производительностью 190 т/ч. Шихта содержала титаномагнетитовый концентрат (Feобщ. 60,4%), известняк и коксовую мелочь.
Пример. Спекают шихту следующего состава:
Концентрат КГОК 80%
Известняк 14,4%
Коксик 5,6%
Основность (СаО/SiO2) 2,2 ед.
Расход природного газа на зажигание, н.м3/т 9,08
Высота слоя, мм 300
Доля возврата 23%
Это обеспечило отношение Feобщ./FeO в готовом агломерате, равным 5,2 при Feобщ. 54,5% и FeO 10,5%
Прирост отношения Feобщ./FeO по отношению к (Feобщ./FeO)B=1,3 4,5 составил 0,08.
Характеристика агломерата по прочности:
выход кл. более 5 мм 72%
выход кл. менее 0,5 мм 5,3%
Прочность после восстановления и восстановимость определяли в установке Линдера по ГОСТ 19576-88.
Прочность агломерата после спекания определяли в стандартном барабане по ГОСТ 15137-77.
Был проведен ряд испытаний при различных составах шихты и параметров ее спекания.
Результаты испытаний известного и предлагаемого способа приведены в таблице. Из нее следует, что при базовой основности 1,6 ед. превышение отношения Feобщ../FeO сверх 4,8 (FeO менее 12,6%) приводит к сильному истиранию агломерата, особенно после восстановления, что делает неэффективным его плавку в доменной печи. Снижение отношения Feобщ./FeO менее 4,0 приводит к перерасходу топлива при агломерации более, чем на 7% без существенного улучшения прочностных свойств. Для основностей 2,2 и 2,6 ед. установлено, что повышение отношения Feобщ./FeO более, чем на 0,12 при росте основности на каждые 0,1 ед. приводит к сильному истиранию агломерата при восстановлении, а повышение менее, чем на 0,06 к перерасходу топлива, снижению прочности и восстановимости.
Следовательно, выход за заявляемые пределы снижает металлургическую ценность агломератов.
Применение изобретения позволяет достичь экономии топлива в аглопроцессе 3 кг/т агломерата и в доменных печах 15 кг/т чугуна, увеличения восстановимости агломерата без ухудшения его прочностных характеристик.
Формула изобретения: 1. Способ производства агломерата, включающий загрузку на агломашину слоя шихты, состоящей из железорудного материала, флюса и топлива, зажигание, спекание, охлаждение и сортировку спека, контроль отношения массовых долей общего железа к закиси железа (Feобщ/FeO) в готовом агломерате и корректировку этого отношения в процессе спекания путем изменения расхода топлива в зависимости от высоты слоя, отличающийся тем, что в качестве железорудного материала используют титаномагнетитовый концентрат, а в качестве флюса известняк, при этом осуществляют дополнительную корректировку (Feобщ/FeO) с учетом изменения основности по следующей зависимости:
(Feобщ/FeO)H=300 (4,0-4,8) + (0,06-0,12)(В-1,6),
где (Feобщ/FeO)H=300 - отношение Feобщ/FeO при высоте слоя 300 мм; 4,0-4,8 значение Feобщ/FeO при основности 1,6 ед;
В требуемая по условиям производства основность агломерата.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что основность шихты изменяют в интервале 1,6-2,2 ед, а толщину слоя на агломашине в интервале 300-500 мм.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что при изменении слоя шихты на 1 мм сверх 300 мм отношение Feобщ/FeO в готовом агломерате увеличивают на 0,007-0,015.