Способ термообработки железорудных окатышей из сернистых концентратов
Использование: термообработка на обжиговой конвейерной машине окатышей из сернистых концентратов скарнового типа, содержащих 0,1-1.5% серы. Сущность: подогрев и обжиг окатышей проводят сначала при температуре горных газов 600-900°С/ затем при температуре, на 100-150°С превышающей начальную температуру плавления наиболее легкоплавкого минерала нерудной части шихты, и далее при 1150- 1250°С с выдержкой 2-6 мин после каждого изменения температуры горновых газов. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 В 1/20
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4832495/02 (22) 30.05.90 (46) 07.05.92. Бюл. № 17 (71) Институт металлургии им, А.А. Байкова (72) В.П, Падалка, Т.Я. Малышева, А.А, Роянов, Г.В, Чеснокова, П,Н. Докучаев, А.А, Клюшин, В,И, Мехонцев, В.Е. Хмылев, О.А.
Долицкая и В.М. Абзалов. (53) 622.788.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1096292, кл, С 22 В 1/20, 1981.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1068517, кл. С 22 В 1/20, 1982, Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве окатышей.
Известен способ обжига окатышей из сернистых концентратов, в котором для окатышей, содержащих от 0,2 до 2,50/ серы в шихте, скорость нагрева в температурном диапазоне 600-1100 С рассчитывают в зависимости от содержания серы в шихте по математическим формулам с известными коэффициентами регрессии, Данный способ предусматривает повышение металлургических свойств окатышей только за счет удаления серы, находящейся в сульфидной форме, и поэтому может быть эффективно использован только для получения неофлюсованных окатышей. Это и является его основным недостатком.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ термообработки серосодержащих железорудных окатышей, \
„„5U 1731845 А1 (54) СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОКАТЫШЕЙ ИЗ СЕРНИСТЫХ
КОНЦЕНТРАТОВ (57) Использование: термообработка на обжиговой кон.вейерной машине окатышей из сернистых концентратов скарнового типа, содержащих 0,1-1.5 серы. Сущность: подогрев и обжиг окатышей проводят сначала при температуре горных газов 600 900ОС i затем при температуре, на 100-150 С пре-. вышающей начальную температуру плавления наиболее легкоплавкого минерала нерудной части шихты, и далее при 11501250 С с выдержкой 2 — 6 мин после каждого изменения температуры горновых газов. 1 табл. предусматривающий выдержку окатышей после сушки при температуре теплоносителя в горне 500 — 650 С в течение 3 — 7 мин и последующее увеличение температуры теп.лоносителя в 2,0 — 2,4 раз.
При реализации известного способа снижения содержанйя серы добиваются только за счет торможения реакций сульфатизации оксидов кальция и магния без учета физико-химических преобразований, протекающих в окатышах в указанном диапазоне температур. Это влечет за собой недостаточное увеличение степени десульфурации. .А скачкообразное увеличение температуры теплоносителя в горне отрицательно сказывается на прочностных характеристиках окатышей. В этом заключаются основные недостатки данного способа.
Целью изобретения является увеличение степени десульфурации и прочностных характеристик окатышей.
1731845
Поста влен ная иел ь достигается тем, что в способе.термообработки желез орудных окатышей из сернистых концентратов, включающем сушку, подогрев, обжиг и охлаждение окатышей, подогрев окатышей из концентрата скарнового типа, содержащего 5 от 1,0 до 1,5 серы, ведут сначала при тем- . пературе горновых газов 600-900 С, затем при температуре, на 100 — 150 С превышающей начальную температуру плавления наиболее легкоплавкого минерала нерудной 10 части шихты, и далее при 1150 — 1250 С с выдержкой 2 — 6 мин при каждом изменении температуры горновых газов.
Особенности и эффективность удаления серы из слоя окатышей на обжиговой 15 машине во многом зависят от термообработки окатышей в зоне подогрева. Привести в соответствие процессы удаления серы с физико-химическими превращениями в окатышах за счет создания оптимальных усло- 20 вий термообработки в зоне подогрева и является сущностью данного изобретения, Процесс удаления сульфидной серы из окатышей. начинается при температуре
350 — 400 С за счет окисления серосодержа- 25 щих минералов концентрата (пирита, пирротина, троилита). Наиболее интенсивно этот процесс идет при температурах выше . 600 С. Неблагоприятное воздействие на процесс удаления сульфидной серы из ока- 30 тышей оказывает железосиликатный расплав, который при определенных условиях блокирует серосодержащие фазы концентрата и ухудшает доступ кислорода к ним, Оксиды серы взаимодействуют с компо- 35 нентами шихты и образуют сульфаты, наиболее прочными из которых являются соединения М9$04 и CaS04, приуроченные к включениям флюса. Железосиликатный расплав ассимилирует включения флюса и 40 способствует таким образом разложению сульфатов кальция и магния, что улучшает дес льфурацию..Однако интенсивный рост низкотемпературного расплава в окатышах может привести к противоречию реакций 45 шлакообразования и окисления.. Расплав, блокируя рудные зерна окатышей, затрудняет доступ кислорода к ним. В результате образуются зональные окатыши с низкими прочностными характеристиками. 50
Таким образом, режим термообработки в зоне подогрева необходимо осуществлять с учетом физико-химических превращений, протекающих в окатышах. На первом этапе температурно-временные характеристики 55 подогрева должны быть оптимальными с точки зрения удаления сульфидной формы серы. На втором этапе для борьбы с серой, связанной в сульфаты, необходимо образовать в окатышах железосиликатный расплав в таком количестве, чтобы он не препятство вал окислению рудных зерен, На третьем этапе подогрева режим термообработки должен обеспечить появление в окатышах железосиликатного расплава, способного ассимилировать включения остаточного флюса, представляющего собой механическую смесь оксида и сульфата кальция. Этим согласно предлагаемому способу термообработки окатышей из сернистых концентратов обеспечивается повышение степени десульфурации, . Согласно предлагаемому способу, по-. догрев предусматривает постепенное увеличение расплава, что.обеспечивает полное окисление окатышей и благоприятно сказывается на их прочностных характеристиках.
В известном способе термообработка . окатышей рассчитана на замедление реакций сульфатообразования и увеличения таким образом степени десульфурации окатышей, В предлагаемом способе увеличение степени десульфурации и прочностных характеристик окатышей добиваются путем достижения соответствия между режимом термообработки в зоне подогрева и последовательностью фазовых превращений в окатышах. . Предлагаемый способ применим только для окатышей иэ концентратов скарнового типа, где оксид кремния представлен минералами с большим температурным диапазоном плавления, Для окатыШей из концентратов железистых кварцитов, где оксид кремния в основном представлен тугоплавким кварцем, осуществление данного способа невозможно.
На первом этапе подогрева необходимо максимально окислить в окатышах серу, находящуюся в сульфидной форме. Из этих соображений нижний предел температуры горновых газов принят равным 600 С, ниже которого интенсивность окисления сульфидной серы резко снижается. В окатышах скарнового типа при температурах выше о
900 С на первом этапе подогрева степень десульфурации понижается вследствие образования железосиликатного расплава, который блокирует серосодержащие фазы и затрудняет доступ кислорода к ним. Поэтому верхний предел температуры горновых газов принят равным 900 С.
На втором этапе подогрева основная масса серы в окатышах находится в сульфатной форме в виде соединения CaS0p и приурочена к включениям остаточного флюса.
Железосиликатный расплав ассимилирует включения флюса, разрушает сульфат кальция и интенсифицирует десульфурацию ока1731845 тышей. Поэтому на втором этапе подогрева необходима температура горновых газов, обеспечивающая образование в окатышах железосиликатного расплава. Температурный градиент по высоте слоя окатышей на обжиговых машинах как правило составляет 100 — 150 С. Поэтому нижний предел температуры теплоносителя в горне принят равным на 100 С выше температуры плавления наиболее легкоплавкого минерала нерудной части шихты, т;е. таким образом, чтобы обеспечить появление расплава по всей высоте слоя обжигаемых окатышей.
Параллельно процессам удаления сульфатной серы и образования железосиликатного расплава в окатышах на втором этапе подогрева согласно способу продолжается процесс интенсивного окисления рудных зерен концентрата. При повышенном содержании расплава в окатышах вследствие ухудшения диффузии кислорода к зернам замедляется процесс окисления магнетита.
Из этих соображений верхний предел температуры теплоносителя в горне принят равным на 150 С выше температуры плавления наиболее легкоплавкого минерала нерудной части шихты. При превышении данного показателя получают зональные окатыши с пониженными прочностными характеристиками.
После окончания окисления рудных зерен.в окатышах, обжигаемых по предлагаемому способу,. для удаления серы, находящейся в сульфатной форме, необходимо иметь значительное количество железосиликатного расплава. 1150 С вЂ” это температура, при которой в окатышах из концентратов скарнового типа в процесс плавления вовлекается преобладающая часть силикатных фаз и новообразования алюмосиликоферрита, Увеличение температуры горновых газов выше 1250 С существенно не влияет на степень десульфурации готового продукта, но сои ровождается рекристал лиза цией рудн ых зерен окатышей, что приводит к снижению их прочностных характеристик.
При длительности выдержки менее 2 мин в каждой из зон подогрева в окатышах не успевают завершаться реакции фазообразования, Такие окатыши имеют повышенное содержание серы и низкие прочностные характеристики. Увеличение длительности выдержки свыше 6 мин существенно не сказывается на десульфурации и не целесообразно.
; При содержании серы в концентрате менее 0,1 использование данного режима обжига не целесообразно. В этом случае для максимального удаления серы из готового!
О
50 продукта применение режима, направленного только на увеличение степени десульфурации, не обязательно, Достичь заданные значения серы в окатышах в этом случае экономически целесообразнее при помощи режимов, направленных на достижения других технологических целей, например снижения расхода технологического топлива на про-. цесс, повышение производительности обжиговых агрегатах, увеличение холодной прочности окатышей и т.д. При содержании серы в концентрате более 1,5% предлагаемый способ термообработки не обеспечивает. необходимое содержание серы в готовом продукте и поэтому использован быть не может.
Испытания по реализации данного способа проводились в цехе производства окатышей ССГПО в течение года, когда для получения окатышей подавался концентрат с повышенным содержанием серы, Температуры, соответствующие предлагаемому способу, устанавливались на обжиговых машинах в технологических зонах; подогрев !; подогрев !! и подогрев III: Продолжительность термообработки в каждой иэ зон подогрева регулировали скоростью движения палет. Температуры в зоне подогрев II устанавливались с учетом термических свойств силикатных фаз концентрата, Результаты и "следований приведены в таблице.
Наименьшее содержание серы в окатышах и наибольшая прочность окатышей при восстановительно-тепловой обработке достигнуты в.окатышах, соответствующих предлагаемому способу (опыты 2 — 4; 7 — 12), Так содержание серы s готовом продукте в данных опытах колеблется от 0,070 до
0,103%, что соответствует по техническим условиям ССГПО высшей категории качества (содержание серы до 0,11%). Прочность при восстановительно-тепловой обработке составляет при этом по классу — 0,5 мм—
10,4 — 11,9%, по классу+ 10 мм — 33,0 — 36.,1%.
При запредельных значениях признаков изобретения условия способа не выполняются, Так в опытах б и 14; где значения температур подогрева, времени выдержки и содержания серы в концентрате выше верхней границы ингридиентов, .степень десульфурации готового продукта имеет примерно такие же значения как и в экспериментах, проведенных согласно предлагаемому способу (около 89%). Однако
55 прочность при восстановительно-тепловой обработке в опытах б и 14 имеет низкие значения: выход класса — 0,5 мм — 15,8 и
15, I%; выход класса+ 10 мм — 27,3 и 28,1%, соответственно. При значениях показателей процесса ниже нижней границы wrpe1731845 чугуна за счет проплавки в доменной печи высокопрочных малосернистых окатышей.
Влияние изненення температур в зонах подогрев«Т ческие покаэателм получения окатышей + обжиговых навин на технологиОпыт Наиболее
Температура плавлен. минерала, С
Температура в технологическим зонах, C
Оремя выдержки, мин
Вх»
Прочность при восстановлении
В, 2 легкоплавким
Подогрев Подогрев
I1 I I I
Выход фр.+10 нм, 8
Подогрев
Выход фр.-0,5 мм
8 минерал
r 930
550 930
Та»
2 скаполчт
4
>»
7 полевой
8 ипат
9 l0 амфибол
11
12
13
1250 !
Т270
1150.
Т270
1000 ! 030
1 100
l 250
1270
2
G
1,75
6,25
4
2
G
1,75
6,25 н,д
900 н,д, 0;3
0,6
1,5
0,25
1,6
0,3
0,6
1,5
0,3
0,6
1>5
0,05
1,6 н.д °
0,075
0,088
О, 103
0,099
0,175
0,077
0»089
0,102
0,070
0,085
0,101
0,099
О, 18С н.д.
75,0
8S,33
93,13
60,40
89,О6
74,33
65,70
93»20
76,66
8S,83
93,27
60,40
86.75 н,д.
36,1
35. 5
33,1
25,6
28,1
35,9
35.6
33,0
35,8
35 0
33,2
24,2
27,3 н.д.
10,4
11,0
1l,8
16,9
15,8
10,8
11,1
11 9
10,9
11,2
11,7
17,0
15,1
«>
° >
»>
»\
1000
>»
l»
1100
> °
° »
>I
>l а опыты 14; 7-12 - ««o предлагаемому способу. прототип. содержание серы в концентрате, мас.2
П р и и е ч а н и е. Вва.»
Вол содержание серы в готовон продукте, мас.ь (- степень десульфурации, 8.
Составитель О.Столяр
Техред M.Mîðãåíòàë
Корректор И.Муска
Редактор M.ßíêîâè÷
Заказ 1559 Тираж Подписное
ВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГККТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 диентов (опыты 5; 13), готовый продукт имеет самые низкие из всех опытов степень десульфурации (60, 40%) и прочность при восстановительно-тепловой обработке (выход класса — 0,5 мм — 16;9 и 17,0%; выход класса+ 10 мм — 24,2 и 25,6%), В известном способе нет данных о степени десульфурации и качестве готового продукта. Однако можно предположить, что скачкообразное повышение температуры с
600 С до 1260 С приведет к быстрому появлению значительного количества расплава, который, блокируя серосодержащие фазы, ухудшит процесс десульфурации окатышей.
Скачкообразное повышение температуры отрицательно также скажется на прочностных характеристиках окатышей..
Технико-экономическая сущность предлагаемого изобретения — снижение содержания удельного расхода кокса до 5 кг/т. Формула изобретения
5 Способ термообработки железорудных окатышей из сернистых концентратов, преимущественно скарнового типа, содержащего от 0,1 до 1,5% серы, включающий сушку, подогрев, обжиг и охлаждение ока10 тышей, отличающийся тем.что,с целью увеличения степени десульфурации и прочностных характеристик, подогрев проводят при температуре горновых газов 600—
900 С, затем при температуре, на
15 100-150 С превышающей начальную температуру плавления наиболее легкоплавкого минерала нерудной части шихты, и далее . при 1150-1250 С с выдержкой 2-6 мин после каждого изменения температуры горно20 вых газов.
