Способ обжига железорудных окатышей

 

СПОСОБ ОБЖИГА. ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОКАТЬШЕЙ, включающий двухступенчатую обработку в контролируемой атмосфере , отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса без. снижений степени десульфура ЦИК, экономии твердого топлива и повышения прочности окатышей, на первой ступени тобжиг осуществляют в окислительной атмосфере при JLOOO1300°С в течение 4-8 мин, а на вторай - при 115Р-1350 С в течение 310 мин слабоокислительным газом, содержащим 0,1-4,0% кислорода. (Л САд О 4 4::

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

>(.д). С 22 В 1/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3230836/22-03 (22) 31.12 ° 80 (46) 23.07.83. Бюл. У 27 (72) С.Г.Меламуд, Ф.A.Pÿáîêîíü, E.A,Ïàõoìîâ, A.Ë.Åôèìîâ,Á.Â.Êà÷óëà,, Д.И.Крылов, В.И.Мехонцев и Л.Е.Гершовйч. (71). Ордена Трудового Красного Знамени научно- исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработкИ полезныХ ископаеьых, Уральский научноисследовательский институт, черных металлов и Соколовско». Сарбайский ордена Октябрьской Революции .и ордена Трудового Красного Знамени горно-обогатительный комбинат им. В.И.Ленина (53) 669 ° 1:622.785.5(088.8) (56) 1.. Авторское свидетельство

СССР 9 403733 кл, С 22 В 1/20 .

1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9 755866, кл. С 22 В 1/24 1978 °

„.Я0„„1030414 А (54) (57) СПОСОБ .ОБЖИГА ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ

ОКАТЫШИ, включающий двухступенчатую обработку в контролируемой атмосфере, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса без.снижений степени десульфурации, экономии твердого топлива и повышения прочности окатышей, иа первой ступени. обжиг осуществляют в окислительной атмосфере при 10001300 С в течение 4-8 мин а на втоо рой — при 1150-1350 С в течение 3, 10 мин слабоокислительным газом, содержащим О, 1-4,0В кислорода.

1030414

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при получении офлюсованных ока-.. тышей из сернистых железорудных концентратов.

Известен способ получения окаты- 5 шей из сернистых концентратов, включающий нагрев окатышей до 1380 С в о течение 3-10 мин с одновременным просасыванием газа-теплоносителя с содержанием свободного кислорода 3Q не менее 1,5 и не более 2% 1).

Недостатком этого способа является невозможность промыаленного применения его для получения полностью офлюсованных окатышей, так как при нагреве до 1380 С имеет место образование спеков из-за плавления окатышей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ обжига железорудных материалов, включающий двухступенчатую обработку в контролируемой. атмосфере, причем на первой стадии производят обжиг в нейтральной атмосфере при 800-1200оС в течение

2-14 мин, а на второй — в окислительной атмосфере при 1000-1300 С в течение 5-20 мин. Этот способ позволяет достичь высокой саепени десульфации слоя окатышей .(94%), 30 прогреваемого до 1000-1300ОС,при введении в шихту окатышей твердого топлива Г2 J .

Недостатками известного способа являются сложность процесса, 35 об1(словленная необходимостью измельчения твердого топлива во взрыво-;: безопасном оборудовании и создания технологических линий для его до зировки и подачи в шихту, исполь- 40 ,зование дефицитного .топлива и низкая прочность обожженных окатыаей.

Целью изобретения является упроще ние процесса без снижения степени 45 десульфурации,экономия твердого топлива и повышение прочности окатышей, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обжига желеэорудных окатышей, включающему дзухступенчатую обработку в контролируемой атмосфере, на первой ступени обжиг осуществляют в окислительной атмосфере при 1000-1300 С в течение

4-8 мин, а иа второй — при 1150- 55

1350 С в течение 3-10 мин слабоокислительным газом, содержащим

0,1-4,0% кислорода.

Предлагаемая последовательность технологических операций позволяет 60 без применения твердого топлива достигать той же степени десульфурации.

На первой .ступени обжига в окислительной атмосфере окатыаи достатОчнО пОлнО Окисляются кислОрОдОм 65 по всей высоте слоя для придания им однородной структуры, обеспечивающей высокую прочность после обжига, а часть серы удаляется при взаимодействии пирита или пирротина с кислородом согласно следующим реакциям:

4FeS 2+1102=2Fe20 3+8 SO2 (1)

4FeS+70> =2Fe>O3+4SO2 . (2)

Однако в офлюсованных окатышах большая доля сернистого газа усваивается с образованием термостойкого сульфата кальция:

Сао+яо +1/2О2=саяО (3)

Прогрев слоя окатышей до 11501350 С s окислительной атмосфере позволяет достаточно полно разложить сульфаты кальция только в верхней пой ловине слоя, имеющей температуру

1250-1350оС, согласно реакции

Саяо +Ге О =СаГе О,+ВО2+1/20 (4)

В нижней же части слоя, вследствие более низкой температуры обжига, содержание серы остается высоким.

Обработка слоя на второй ступени обжига безокислительным или слабоокислительным газом»теплоносителем способствует понижению парциального давления кислорода в газовой смеси и смещает. равновесие реакции (4) в сторону диссоциации сульфата кальция, Это позволяет осуществить практически полную десульфурацию всего

:лоя окатышей даже при нагреве его нижней части до температур не более

ll50 1200ьС

Нижняя граница температурного интервала первой ступени обжига в окислительной атмосфере обусловлена тем, что при меньшей температуре скорость окисления магнетита существенно снижается. Это приводит к Образованию зональной структуры окатыаей и уменьшению их прочности. Верхний предел температуры обжига на этой ступени ограничен 1300оC так как выше этой температуры начинается интенсивное спекообразование окатышей.

При выдержке окатышей на первой ступени обжига менее 4 мин не достигается достаточно полного окисления, и их прочность снижается..

В течение 8 мин происходит практически полное окисление окатышей с образованием однОродной структуры.

Увеличение продолжительности термообработки более 8 мин нецелесообразно иэ-эа повышения расхода тепла и снижения .проиэводнтельйости установки.

На второй ступени обжига в безокислительной или слабоокислитель1030414 ной атмосфере нижняя граница температурного интервала обусловлена тем, что при температуре, меньшей

1150 С, скорость реакций диссоциа о ции сульфата кальция резко снижается, и степень десульфурации окатышей 5 заметно уменьшается. Увеличение температуры на этой ступени обжига выше 13500С приводит к расплавлению шихты и снижению гаэопроницаемости слоя окатышей. 10

Выдержка окатышей в беэокислительной RJIH слабоокислительной атмосфере продолжительностью менее

3 мин не обеспечивает полного протекания реакции диссоциации сульфата кальция. В течение 10 мин достигается практически полное обессеривание окатышей, поэтому такая про. должительность обжига на втОрой сту=. пени является предельной.

Увеличение содержания кислорода в газе-теплоносителе выше 43 на второй ступени обжига недопустимо, так, как приводит к резкому снижению степени десульфурации окатышей,, .Способ испытан в лабораторных условиях. В качестве шихтовых материалов использовали железорудный концентрат Соколовско-Сарбайского

ГОКа (Ре@ 65,8%| Я 0,45%у S1O 30

4,28%1CaO,1%) известняк, бентонит. Окатыши диаметром 12-13 мм нагревали.со скоростью 80-100 C/ìèí и обжигали в трубчатой печи угольного сопротивления при. различных составах 35 газовой атмосферы. Охлаждение окатышей осуществляли в токе воздуха ° со скоростью 80-1000С/мин, °

Пример 1. Шихта для изготовления окатышей состоит иэ 100 ч. концентрата, 8 ч. известняка,0,5 ч. бентонита и 3 ч. древесного угля.

В соответствии с оптимальными условиями известного способа окатыши сначала обжигают в нейтральной . атмосфере при 10000С в течение 2 мин, а затем в токе. воздуха при 1150 С в течение 5 мин. Степень десульфурации окатышей составила 96,8Ъ, их прочность на сжатие — 130 кгс/ок.

Пример 2. Окатьвж из шихты по примеру 1, но беэ добавки твердого топлива, обжигали на первой ступени в окислительной атмосфере (в токе воздуха при 1000еС в течение 4 мин, а на второй ступени — в 55 беэокислительной среде при 1200 С в течение 3 мин. Степень десульфурации окатышей составила 98,0%, а их прочность при сжатии — 360 кгс/ок.

Пример 3. Окатыши по примеру 2 обжигали на 1-й ступени в течение 2 мин. Прочность окатышей и степень десульфурации по сравнению с примером 2 снизилась соответственно с 360 до 175 кгс/ок и с 98,0 до

94,8%. Таким образом, уменьшение выдержки при обжиге на 1-й ступени менее, чем до 4 мин,существенно ухудшает качество окатышей.

Пример 4. Окатыши по примеру 2 обжигали на первой ступени при

1200 Ср а на второй — при 1150 С.

По сравнению с примером 2 прочность окатышей осталась достаточно высокой и составила 290 кгс/ок, но степень десульфурации уменьшилась с 98 до 91В. Поэтому дальнейшее пониже- . ние температуры на втором .этапе обжига нецелесообразно.

Пример 5. Окатыши по примеру 2 обжигали на 1-й ступени в течение 8 мин, а на второй — при 1150 С в течение 10 мин. Степень десульфурации окатышей по сравнению с примером 4 повысилась с 91,0 до 93,4Ъ.

Пример 6. Окатыши по примеру 5 обжигали на 1-й ступени при

1300 С, на 2-й — при 1350 С. Степень десульфурации окатышей по сравнению с примером 2 повысилась только на

0,8%, а общая продолжительность обжига увеличилась в 2,4 раза. Таким образом, повышение температуры и продолжительности обжига соответственно более чем на 1300 С и 8 мин на l-й ступени обжига и 1350 и 10 мин на 2-1 ступени практически не оказывает влияния на степень десульфурации, которая при этих условиях достигает предельной величины.

Пример 7. Окатыши по примеру 2 обжигают на второй ступени в окислительной среде с содержанием кислорода В газовой фазе 4Ъ. "Степень дееульфурации окатышей-состави ла 95,6%. При таком режиме ухудшения прочности окатышей практически не происходит.

Ъ

Пример 8. Окатыши по примеру 2 обжигали на второй ступени в газовой атмосфере с содержанием кислорода 6Ъ. Степень десульфурации окатышей по сравнению с примерами

2 и 7 резко снизилась и составила

88,6%,т.е повышение содержания кислорода в слабоокислительном газе свыше 4Ъ нецелесообразно.

Результаты сравнительных испытаний способов приведены в таблице.

1030414

Показатели качества

ll ступень обжига

I ступень обжига

Способ

Состав атмосферы

Прочность при сжатии, кгс/ок

Степень десульфурации,%

Темпе Продолрату- жительра, С ность, мин

Темпера- Продол тура, С житель ность, мин

Состав атмосферы

Известный 10% СО2

90% N 1000 2 Воздух 1150 5

130

96,8

Предлагаемый

360, 100% CQ .1200 3

То же 1200 3

1150 3

4 ,2

8

1000

175

1000

290

1200

1000

275

1150 10

1350 10

340

1300

4% 02 1200 3

6% 02 1200 3

94% СО

1000

1000

325

Анализ полученных данных показывает, что способ позволяет упростить процесс за счет исключения твер-35 дого топлива и операций его подготов - ки (измельчения твердого топлива во взрывобеэопасном оборудовании, дозировки и подачи его в шихту), сэкономить деФицитное твердое 4p топливо и поднять прочность обожженных окатышей без снижения степени десульфурации. воздухе, разбавленном дымовыми газа-:. ми отсасываемями из-под слоя окатышей на второй ступени обжига. Изменяя соотношение между расходами воздуха и разбавляющих его дымовых газов, можно даже при 50% подсосов на газоотсосном тракте снижать содержание кислорода в разбавленном воздухе, поступающем на горение, до

10,5% и тем самым регулировать температуру газа-теплоносителя в пределах 900-1400 С при сохранении безкислородной атмосферы.

Использование изобретения позволит только эа счет экономии твердого топлива получить зкономический эффект около 400. тыс. руб. при производстве 1 млн. т. офлюсованных окатышей.

Способ может быть реализован на действующих конвейерных обжиговых машинах.

Безокислительный или слабоокис-. лительный газ-теплоноситель с необходимой по условиям температурой .можно получать сжиганием топлива в

Составитель A.Áëèçíþéîâ

Техред И.Метелева Корректор С.Шекмар

Редактор О. Половка

Заказ 5136/30 Тираж 627

ВНИИПИ ГосударственногО комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Воздух

То же

То же

То же

То же

То же

То же

98,0

94,8

91,0

93, 4

98,8

95,6

88,6