Способ спекания концентратов из магномагнетитовых и титаномагнетитовых руд

 

1. СПОСОБ СПЕКАНИЯ КОНЦЕНТРАТОВ ИЗ МАГНОМАГНЕТИТОВЫХ И ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ РУД, включающий их смешивание, увлажнение и окомкование с топливсил и флюсом при двухстадийном введении топлива в шихту и накатывании его на второй стадии окомкования, отличающийс я уем, что, с целью повышения интенсивности спекания и снижения удельного расхода топлива, в агломерационную шихту, содержащую 2560% всего используемого топлива, до первичного смешивания вводят измельченную глиноземистую руду в Количестве 0,08-0,30 мае.ч. на единицу концентрата, при этом количество накатываемого топлива при эквивалентном диаметре гранул , равном 1,2-1,7 мм, составляет 40-50%, а при увеличении крупности гранул на каждые 0,5 мм сверх 1,7 мм количество накатываемого топлива увеличитывают на 10%. 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что перед вводом в агломерационную шихту глиноземистую i руду предварительно измельчают совместно с известью в соотношении, (Л обеспечивающем основность смеси в 1,5-2,5 раза выше основности основной массы шихты, смешивают с топли-, вом в количестве 2,5-3,5% и окомковывают до крупности, превышающей крупность основной массы окомкованной шихты по dj) в 3-5 раз, при этом количество смеси составляет 10-30% от массы шихты. :о о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИМИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblT5O

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 "Ф "УМАМ

"1 Но а;:а (21) 3313731/22-02 (22) 06. 07. 81 (46) 15.02.84. Бюл. Р б (72) С.В. Колпаков, Г.r. Ефименко, -Б.И. Ашпин, Г.В. Коршиков, С.П. Ефимов, Б.И. Колокольцов и М.А. Хайков (71) Липецкий политехнический институт ,,(53) 669.1:622.785(088 ° 8) (56) Патент Швеции Р 4947, кл. С 21 B 1/06, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 435276, кл. С 22 В 1/243, 09.02.73.

3. Патент CGA N 4082539, кл. С 22 В 1/14, 1978. (54) (57) 1. СПОСОБ СПЕКАНИЯ КОНЦЕНТРАТОВ ИЗ МАГНОМАГНЕТИТОВЫХ И

ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ РУД, включающий их смешивание, увлажнение и окомкование с топливом и флюсом при двухстадийном введении топлива в шихту и накатывании его на второй стадии окомкования, î т л н ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения интенсивности спекания и снижения удельного расхода топлива, в агломерационную шихту, содержащую 2560% всего используемого топлива, до первичного смешивания вводят измельченную глиноэемистую руду в количестве 0,08-0,30 мас.ч. на единицу концентрата, при этом количество накатываемого топлива при эквивалентном диаметре гранул d равном 1,2-1,7 мм, составляет 40-50%, а при увеличении. крупности гранул на каждые 0,5 мм сверх 1,7 мм количество накатываемого топлива увеличитывают на 10%.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что перед вводом в агломерационную шихту глиноэемистую руду предварительно измельчают совместно с известью в соотношении, обеспечивающем основность смеси в

1,5-2,5 раза выше основности основной массы шихты, смешивают с топливом в количестве 2,5-3,5% и окомковывают до крупности, превышающей крупность основной массы окомкованной шихты по d>g в 3-5 раэ, при этом количество смеси составляет 10-30% от массы шихты.

1073309 связано с дополнительными затратами на приобретение и подготовку бентонита и, кроме того, добавка бентонита снижает содержание железа в агломерате.

Цель изобретения — повышение эффективности и снижение удельного расхода топлива.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу спекания концентратов из магномагнетитовых и титаномагнетитовых руд, включающему их смешивание, увлажнение и окомкование с топливом,и флюсом при двухстадийном введении топлива в шихту и накатывании его на второй стадии окомкования, в агломерационную шихту, содержащую 25-60% всего используемого топлива, до первичного смешивания вводят измельченную глиноземистую руду в количестве

0,08-0,30 мас.ч. на единицу концентрата, при этом количество накатываемого топлива при эквивалентном диаметре гранул dye равном 1,21,7 мм, составляет 40-50%, а при увеличении крупности гранул на каждые 0,5 мм сверх 1,7 мм количество накатываемого топлива увеличивают на 10%.

Перед вводом в агломерационную шихту глиноземистую руду предварительно измельчают совместно с известью в соотношении, обеспечивающем основность смеси в 1,5-2,5 раза выше основности основной массы шихты, смешивают с топливом в количестве 2,5-3,5% и окомковывают до крупности, превышающей крупность основной массы окомкованной шихты по ф» в 3-5 раз, при этом количество смеси составляет 10-30% от массы шихты.

Критерием пригодности руды для использОвания ее в качестве интенсифицирующей добавки рекомендуется считать отношение SiO .А1 0 и содержание сидерито-лептохлорито-гидрогетитовых формаций, тонкие частицы которых обладают коагуляционной способностью. В качестве добавок следует использовать руды с отношением SiOZ. А1 0з<3,5.

Количественные пределы добавления глиноземистоц руды установлены, исходя из результатов исследования магномагнетитовых концентратов. Начало роста прочности гранул отвечает 7% глиноземистой измельченной руды, что соответствует нижнему пределу рекомендуемого количества

0,08 части на одну часть концентрата.

Изобретение относится к окускованию железорудного сырья для черной металлургии.

Известен способ подготовки шихты, по которому с целью повышения эффективности окомкования и прочности гранул 2/3 рудного материала измельчают до содержания 80% частиц фракции менее 0,4 мм и 1/3 - до содержания 80% частиц фракции менее

0,08 мм. В качестве связующего ис- 1О пользуют тонКоизмельченный сталеплавильный шпак в количестве 2-20, извести до 10% и цемента до 10% от веса шихты (1j .

Известен т: кже способ подготовки 15 шихты, по которому с целью повышения прочности офлюсованных окатышей в шихты добавляют глиноземистую руду и флюс в соотношении 0,51,5% (2) .

Однако известные способы повышения эффективности окомкования и увеличения прочности окатышей вполне приемлемы для производства окатышей, но малоэффективны для агломера- 75 ционного производства, так как при спекании шихты ее крупность имеет четко выраженный предельный размер, превышение которого приводит к отрицательным результатам.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ предварительной обработки агломерационной шихты, включающий смешивание, увлажнение и окомкование железорудных концентратов с топливом и флюсом при двухстадийном введении топлива в шихту и накатывании его на второй стадии окомкования $3J . Промышленные испытания показыва- 4О ют высокую эффективность раздельного введения топлива: когда 50% топлива вводится с грубозернистой шихтой, не подвергающейся окомкованию, достигается самая высокая удельная 45 производительность — 39,9 т/максут.

Это на 20,5% больше, чем когда все топливо вводится в первичный смеситель (удельная производительность в этом случае — 31 7 т/м сут.). 5p

Недостатком известного способа является его низкая эффективность применительно к магно- и титаномагнетитовым концентратам.. Выделение этих концентратов в отдельный поток не повьыает степени их окомкования и не позволяет получить иэ них 75% окатышей размером 1-7 мм, так. как зерновой состав этих концентратов совершенно не соответст- 6О вует требованиям высокой скорости грануляции. Кроме того, необходимо использовать специальные связующие вещества, например бентонит, в количестве 1,0-1,5% от массы шихты. Это

Верхний предел — 0,3 части на одну часть концентрата — отвечает началу уменьшения кривой роста прочности гранул в зависимости от количества

1073309

1,2-it7

1,7-2,2

2,2-2,7,10-15

5-10

40-50 ,50-60

60-75

ТребованИе по содержанию топлива (2,5-3,5%) продиктовано тем, что-, бы усилить эффективность смеси, как источника образования расплава при

0-5

65 измельченной глиноэемистой руды, Однако обычная агломерационная добавляемой к магномагнетитовому шихта, содержащая в качестве желе кон ент ат железорудной части 65-85% магномагнетитоСтепень окомкования шихты, обус- вых концентратов, не способна окомлавливающая ее крупность,определя- . коваться до крупности и =1,7-2 2.мм

Р ется не только эффективностью режи- 5 из-за недостаточного количества нама окомкования, но.также условиями катываемой массы (частиц меньше тепло- и массообмена.. При спекании 0,05 мм). И только дабавка измельконцентратов из магно- и титано- ченного материала (лучше всего глиномагнетитовых руд, требующих более земистой руды) придает шихте способвысоких тепловых напряжений, опти- 10 ность окомковываться до больших размальная крупность не превыаает, меров. Таким образом, рекомендуемые (д )@ =1,2-1,5 мм. При такой параметры предлагаемой технологии оптимальной круйности содержание по количеству измельченной руды и фракции 0-0,5 мм в окомкованной накатываемого топлива жестко, взаимошихте составляет 10-15%. Это в . 15 связаны и продиктованы условиями

5-7 раз больше, чем допускается интенсивного тепло- и массообмена при спекании концентратов из прн.спекании. добавка тоикоизмельжелезистых кварцитов, и является ченной глиноземистой руды обеспеодним из основных факторов, огра- чивает увеличение крупности окомко.ничивающих интенсивность спеканйя 20 ванной шихты до d m 1,7 мм, которая

Для снекания шихты с большей может спекаться при единственном крупностью предлагается часть топ- условии: если более половины топлилиза (40-75Ъ от общего количества) ва вводится в конце окомкования вводить в шихту в конце окомкова- путем накатывания. ния путем накатывания на предва- 25 Глнноземистая руда измельчается рительно сформированные гранулах. . в шаровой мельнице вместе с известью, Накопленный опыт подачи топлива а затем подвергается окомкованию. в конце окомкования показывает, Добавка таких гранул эффективна с что при таком способе введения точки зрения газопроницаемости топлива температура в. зоне горения слоя, начиная с 15-20% (от массы повышается, а зто интенсифицирует шихты). При этом максимальная круптепло- и массообменные процессы. ность окомкования должна отвечать

В отличие от других шихт при спе- условию, чтобы эквивалентный диакании магно- и титаномагнетитовых метр гранул (d )измельченной смеси концентратов максимальное количест- не превышал (3-5) d основной мас.во накатываемого топлива не превыша- сы шихты. Однако при спекании грает 75%. При этом требуется, чтобы нулы из измельченной смеси не пре: степень окомкования шихты соответст- терпевают полного усвоения основной вовала полному отсутствию в ней фрак- массой шихты и остаются в спеке в ции 0-0,5 мм. При обычной технологии виде обожженных окатышей. С целью подготовки шихты, когда содержание 40 лучшего усвоения гранул расплавов этой фракции равно 10-15%, оптималь- шихты их основность следует повыное количество накатываемого топли- сить выше основности основной массы ва составляет. 40-.50% от общего рас- . шихты в 1,5-2,5 раза и добавить хода. И только повышение степени . 2,0-3,5% (по массе) топлива. При окомкования.шихты, т.е. ее крупности 45 такой основности главной структурдо уровня d =2,2-2,7 .мм сдвигает ной составляющей закристаллизовав. абсолютное значение оптимального ко- шегося расплава является алюмоличества накатываемого топлива в ферритная Фаза (твердый раствор сторону больших значений (65-75(). алюмоферритов кальция разного сосУстановлена следующая взаимосвязь 50 таза),. обеспечивающая прочное сценмежду гранулометрическим составом ление всех составляющих фаз аглоокомкованной шихты и оптимальным мерата. количеством накатываемого топлива Добавляемая смесь глиноземис(за критерии гранулометрического той руды (концентрата из нее) и состава шихты приняты Й и содер- 5 извести вследствие высокой основжание, Ъ, фракции 0-0,5 мм): ности (в 1,5-2,5 раза выше основнОС» ти основной массы шихты) благоприятствует более полному расплавлению всей массы шихты и этим самьм способствует получению высококачественного агломерата.

1073309

Анализ представленных данных показывает, что отклонение параметров добавляемой в шихту смеси топлива и совместно измельченных глиноземистой руды (окисленная стойленская руда с западного крыла карьера) и

65 спекании шихты. Вследствие того, что смесь добавляется в шихту в виде крупногранулированного материала (в 3-5 раз выше, чем крупность основной массы шихты d=3,6-8,5 мм), то при отсутствии топлива процессы массообмена для нее лимитируются теплопроводностью. Исследования показали, что при отсутствии топлива частицы (гранулы) смеси остаются в спеке непрореагировавшими в виде обожженных окатышей. При таком способе ввода смесь выполняет роль лишь только интенсификатора процесса спекания, но не способствует повншению прочности спека. 15

Значения содержания топлива в смеси (2,5-3,5Ъ) установлены экспериментальным путем. Обозначенный интервал соответствует рекомендуемому размаху крупности гранулирован- 2О ной смеси. Это соотношение крупности смеси установлено на основаниМ данных газодинамики сыпучих материалов, предписывающих оптимальные соотношения по количеству и крупности смешиваемых смесей с точки зрения максимального свободного объема.

Предлагаемое количество смеси (10-30Ъ от массы шихты) обусловлено требованием обеспечить максимальный свободный объем в спекаемом слое с целью достижения более высокой скорости спекания, получить высокопрочный спек и требованием экономического порядка — минимальным рас-. ходом добавляемой смеси.

С точки зрения гаэопроницаемости слоя и качества агломерата расход смеси можно было бы увеличить, Но поскольку эта смесь является продук- . том измельчения, то ее стоимость 4О будет выше, чем стоимость других компонентов шихты. Поэтому предлагаемые параметры соответствуют тем количествам, добавка которых оказывает наибольший эффект. 45

В.табл. 1 приводятся данные, иллюстрирующие эффективность использования предлагаемых параметров способа спекания концентратов из магномагнетитовых и титаномагнети- 5Q товых руд.

В качестве базового варианта использованы результаты спекания ковдорского концентрата при обычной технологии: глиноземистая руда и из- 55 несть задаются в шихту до смешивания а ооббыыччнноом м ввиидде е в в ккооллииччеессттввее, соответствующем 20Ъ добавляемой смеси (варианты 2, 5, 6 и 7) ° извести от предлагаемых приводит к снижению эффективности ее использования.

Пример. Железорудная часть шихты состоит иэ концентрата Ковдор.ского ГОКа, поступающего на аглофабрику ИЛМЗ.

Зерновой анализ концентрата при механическом рассеве следующий:

Содержание Фракции в концентрате, Ъ

Фракции, мм

5,8

9,5

7,4

10,2

22,3

2,1

0,50-.0,315

0,315 0,20

0,20 -0,16

О, 16 -0,10

0,10 -0,063

0,063-0,050

Зерновой анализ концентрата при седиментационном рассеве, Ъ

Фракции, мм Содержание фракции в концентрате, Ъ

30,82

0,050-0,030

0,030«0,010

0,010-0,005

0,005-0,0

1,42

0,22

0,24

Руда, Фракции, мм

Ъ Руда+известь, Ъ

1,0

1,8

12,2

85,0

+0,10

0,100-0,063

0,063-0,050

0,050-0 4,4

6,20

9,30

80,10

Химический состав концентрата, Ъ:

Fe 62,34; FeO 22,97; СаО 1,30;

SiOg 1 40; MgO 4,88.

В качестве связующей добавки используется стойленская руда (KMA) следующего химического состава:

Fe 52,10; FeO 0,80; СаО 0,90;

Si0< 11,48; AlgOg 5,67; MgO 0,50;

SiOg..AIдОэ 2,02.

Иэмельчению подвергаются две порции стойленской руды по, 10 т каждая, Одна из них измельчается без добавок (после сушки), другая - вместе с известью в количестве 100 кг (1 03 по массе) .

Иэмельчение осуществляется в промышленной шаровой мельнице сухого помола в Ферросплавном цехе НЛИЗ.

Руда без извести перед измельчением; высушивается, при добавке извести— не сушится (W=7,7%).

Зерновой анализ измельченной руды и смеси руды с известью при рееханическом рассеве. следующий:

1073309

Фракции, мм

0,05-0,030

0,030-0,010

0,010-0,005

0,005 0,0

Руда, %

11,7

28,9

21,3

18,2

Исследуются следующие варианты подготовки шихты к спеканию.

По первому варианту к шнхте из ковдорского концентрата, флюса (студеновский известняк), извести 2% и 15 топлива 1,9% (35% от общего количества) добавляется измельченная стойленская руда. Все перечисленные компоненты шихты смешиваются, увлажняются и окомковываются. За 20 с до конца окомкования в шихту вводится остальное топливо (65% от общего рас хода).

По второму варианту глиноземистая 25 руда иэмельчается в шаровой мельнице совместно с известью (10000 кг руды+

1000 кг негашеной извести). После измельчения смесь подвергается окомкованию совместно с топливом (2,5% по массе).

Все остальные компоненты шихты дозируются обычным образом, за исключением топлива, количество которого задается на первом этапе до смешивания (50% от общего расхода).

Т а б л и ц а 1

Варианты предлагаемого способа

Параметры

Базовый вари ант. 3

Высота слоя, мм

220 280 350 400 450 350 350 350

Количество добавляемой смеси

Крупность окомкованной шихты, 4%, мм

1,28 1,32 1,31 1,28 1,40 1,28 1,28 1,28

3,96 . 4,58 6,01 7,07 7,04 7,04 5,12

Крупность смеси, MM

Коэффициент кратности

3rO 3r5 4r7 5r0 2r5 5r5 4r0

1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25

0 2,0 2,50 3,0 2,50 2,50 2,50 2,50

Основность шнхты (СаО/Sio>) Основность смеси

Зерновой анализ измельченной руды при седиментационном рассеве следующий:

Гранулированный продукт вводится

s шихту преед окомкованием. 3а 20 с до конца окомкования в шихту вводится остаточное количество топлива.

За базовый опыт принимаются показатели спекания шихты, подготовленной по обычной технологии без использования специальных добавок и без применения накатывания топли-. ва. Количество возврата в шихте во всех опытах составляет 35%, извести 2%,.

Показатели спекания представлены в табл. 2.

Анализ результатов опытов показывает, что предлагаемая технология спекания шихты обеспечивает увели-, чение удельной производительности на 20-40% или на 3-5% на каждый процент добавки измельченной глиноземистой руды, снижение удельного расхода топлива на 7-12%, пдвышение прочности агломерата на 10-15%.

Кроме того, значительное снижение

:содержания окислов азота в отсасываемых газах до 0,05 м /т агломерата.

Степень окисления азота, содержащегося в коксике, обратно пропорционально скорости спекания шихты, поэтому увеличение интенсивности спекания, происходящее в результате повыаения крупности окомкованной шихты и .накатывания топлива, способствует снижению выбросов ИОк в атмосферу, что блигоприятствует решению проблемы защиты окружающей . среды.

20 30 40 20 20 20

Продолжение табл.

Варианты предлагаемого способа

Параметры

4 5

О 1,6 2у0 2,4 2,0 2,0 2,0 1p0

Удельная производительность, т/(M2 ч) 1,310 1,441 1,546 1,637 1,703 1,467 1,480 1,415

1,00 1,10 1,18 1,25 1,30 1,.12 1,13 1,08

То же, отн,.ед.

Прочность.агломерата, %

32,00 30,40 29 12 28,16 27,84 28,48 30,72 31,04

1,00 0,95 0,91 0,88 0,87 0,89 0,96 0,97

То же, отн. ед.

М

Количество мелочи 5-0 мм, образуклцейся при работе разрушения, соответствуюшей нагрузкам, которые испытывает производственный агломерат на пути до скипов доменных печей.,Таблица 2

Базовый опыт

Вариант II

Параметры технологии и показатели спекания

Вариант

II 2

I - 2

I 1

II — 1

Количество измельченной добавки, Ъ

10. 15

Насыпная масса шихты, кг/м3

1860

1767

1729

1745

1711

0,310

0,310

0,320

0,320

Высота слоя, м

0,300

Скорость спекання, мм/мин

22,25

24,19

20,32

19,35

1;15

1,25

1,00

1,05

73,2

70,3

70,1

74,6

65,0

1,00

1,13

1,15

1,. 08

1,08

1,630 1, 310

Удельная производительность, .Т (м2.ч) 1,726

1,155 1,433

1,00

1,41

1,13 1,49

1,24

То же, отн. ед.

Содержание Fe в агломерате, Ф

56, 11

57,.73

58, 31

56,62

57,74 Расход топлива, кг/т аглом.

86,3

86,3

81,0

82,5

93,2

Коэффициент кратности по основности

То же, отн.ед.

Выход годного, Ъ

То же, отн ° ед.

25,15

1,30

1073309

12,Продолжение табл. 2

Вариант II Вариант I Базовый опыт

Параметры технологии и показатели спекания

I.I-1

)I-2

То же, отн. ед.

1,00

0,88

0,93

0,93

0,87

Содержание в отходяцих газах:

0,9

СО

0,8

1,3

7,,8

8,6

СО2

6,4

8,3

9,4

Прочность агломерата, Ъ

64,30

74,00

6 9 р 40

72,00

68 20

6,20

5,58

5,33

5,89

Х2

5,27

ГОСТ 15137-77

П р и .м е ч а н и е. Варианты I-1, I-2 и II-1, II-2 соответствуют двум способам предлагаемой технологии спекания магно- и титаномагнетитовых концентратов (п.1 и 2 формулы изобретения).

Составитель Д. Шашенков

Редактор В. Ковтун Техред М.Гергель Корректор О. Билак

» » - -- »Заказ 276/25 Тираж 603 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. УЖгород, ул. Проектная, 4