Способ производства металлизованного агломерата

 

Использование: изобретение относится к черной металлургии и предназначено для окускования железных руд и концентраторов , в частности для производства металлизованного агломерата. Сущность: способ включает раздельную подготовку, последующее окомкование двух шихт: первой - в виде крупных гранул из тонкодисперсных вюститсодержащих материалов, например окалины или ее смеси с концентратом и высокореакционными видами топлива, вторую - в виде смеси топлива с железосодержащими материалами при отношении Ре/+/Реобш 0,33. После чего гранулы одновременно укладывают на аглоленту при массовом соотношении шихт 1:1 и спекают Показатель степени окисленности первой шихты окисленности Fe +/Рвобщ. 2:0,5, а количество высокореакционного топлива - 0,08 - 0,1 массы шихты при размере гранул 8-9,5 мм. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 С 22 В 1/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 !

Сл)

j+ (21) 4857494/02 (22) 06.08.90 (46) 23.10.92. Бюл. М 39 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) Т. Е. Нижегородова, А. Н.Праздник, А,И.Багрий, А.П,Монарщук, В.А.Демидов, В,И,Тимошенко, В.Н,Власенко и А.М,Гришин (56) Вегмон Е.Ф. Теория и технология агломерации — M.; Металлургия, 1974.

Зинягин Г.А., Пыриков А.H. Технология, производство и обработка стали — Алма-Ата, 1987, с. 12 — 19. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛИЗОВАННОГО АГЛОМЕРАТА (57) Использование: изобретение относится к черной металлургии и предназначено для окускования железных руд и концентратоИзобретение относится к черной металлургии и предназначено для окускования железных руд и концентратов, в частности для производства металлизованного агломерата.

Известны способы получения металлизованного агломерата за счет увеличения количества топлива в аглошихте до 20% и более (11. Избыток топлив- обеспечивает сооздание восстановительного потенциала в зоне горения и повышенный приход тегла.

Готовый агломерат содер>кит до 20% металлического железа. Недостатком способов является повышение температурного уровня процесса, особенно на ни>кчих горизонтах спекания и образование большого

„„Я „„1770361 А1 ров, в частности для производства металлизованного агломерата. Сущность: способ включает раздельную подготовку, последующее окомкование двух шихт: первой — в виде крупных гранул из тонкодисперсных вюститсодержащих материалов, например окалины или ее смеси с концентратом и высокореакционными видами топлива, вторую — в виде смеси топлива с железосодержащими материалами при отношении

Fe /Fennel„. 0,33. После чего гранулы одновременно укладывают на аглоленту при массовом соотношении шихт 1:1 и спекают.

Показатель степени окисленности первой шихты окисленности Fe /Ре >Бщ. 0,5, а количество высокореакционного топлива—

0,08 — 0,1 массы шихты при размере гранул

8-9,5 мм. количества жидких фаз. Переоплавление шихты резко ухудшает газопроницаемость слоя и приводит к снижению производител ьн ости аглоустановки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ получения металлизованного агломерата, заключающийся в раздельном окомковании тонкодисперсного концентрата и крупнозернистых составляющих аглошихты (железной руды. возврата, флюса) (21. Полученные из смеси концентрата и части топлива окатыши размером 10 — 20 мм, в которых отношение

Fe /FeoI><, составляло 0,33, загружали вместе с оставшейся рудоугольной смесью.

1770361

Наилучшие результаты наблюдались в опытах при среднем содер>кании топлива в аглошихте 8,8 мас./,, eт,,ч,,в окатышах—

12,7-, в рудоугольной смеси — 3,5 мас. /, что обеспечивало степень металлизации агломерата до 27,1 — 27,8 . Получение металлического железа оказалось возможным в результате локального развития восстановительньlx процессов во внутренних объемах окатышей с поддержанием в них высокого парциальйого давления СО вследствие затрудненного доступа кислорода воздуха в центральные зоны, Недостатком способа является повышенное содержание углерода в окатышах, вызванное необходимостью поддержания высокого восстановительного потенциала в ядре окатышей. При низком содержании (Fe /Feob . 0,33) суммарный расход углерода определяется количеством удаляемого кислорода как на стадии FeO Fe, так и

Рег04 - FeO. Кроме того, часть вводимого углерода в периферийных зонах расходуется на реакцию горения, сопрово>кдающуюся образованием СО .

Необходимостью создания высокого парциального давления СО во внутренних объемах окатышей обусловлен и другой недостаток метода — их повышенный размер, поскольку преимущественное участие углерода 80 взаимодействии с оксидными фазами и появление металлической фазы оказывается возможным только на достаточном удалении от наружной окислительHov зоны окатыша.

При использовании для спекания крупных окатышей ухудшаются газодинамические показатели шихты, в том числе ее газопроницаемость, уменьшаются скорость прогрева окатышей, вертикальная скорость спекания и производительность процесса в целом.

Целью настоящего изобретения является повышение содержания металлического железа в агломерате при одновременном снижении расхода топлива, улучшении газопроницаемости слоя и повышении производительности аглоустановки, Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем раздельную подготовку, последующее раздельное окомкование двух шихт, первая из которых состоит из тонкодисперсных железосодержащих материалов и топлива, а вторая — из крупнозернистых материалов и топлива при отношении Fe /Реоьщ. < О,ЗЗ, одновременную укладку их на аглоленту при массовом соотношении шихт 1:1 и последующее спекание, первую шихту готовят из тонкодиснерсных

55 вюститсодержащих материалов — окалины или ее смеси с концентратом, в которой показатель степени окисленности

Fe /Ее>бщ. 0,5, — и высокореакционных видов топлива в количестве 0,08 — 0,10 массы шихты и окомковывают до размера гранул 8,0 — 9,5 мм, Наличие вышеуказанных отличительных от прототипа признаков свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". Поскольку заявляемая совокупность существенных признаков позволяет достичь поставленную цель — повышение содержания металлического железа при одновременном снижении расхода топлива, улучшении газопроницаемости слоя и повышении производительности аглоустановки, — обусловленную отличительными существенными признаками, изобретение соответствует критерию

"положительный эффект" по наличию разницы в результатах при использовании известного и заявляемого решения.

Для определения соответствия заявляемого технического решения критерию "существенные отличия" по каждому отличительному признаку был проведен поиск по научно-технической литературе и патентной документации (основные индексы

МКИ ).

Поскольку среди известных не обнаружено технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными признаками, и выполняющих заявленную функцию, предлагаемое решение соответствует критерию "существенные отличия", Сущность способа заключается в том, что использование в гранулированных компонентах аглошихты высокореакционных видов топлива обеспечивает создание в гранулах повышенного восстановительного потенциала при сравнительно низком содержании углерода в них. При этом температура взаимодействия углерода с оксидными фазами оказывается на 100-200 С ниже по сравнению с использованием традиционных видов топлива, т,е. процессы восстановления и металлизации предшествуют жидкофазному спеканию. Необходимый для развития твердофазного восстановления температурный .уровень обеспечивается горением низкореакционного топлива шихты П, Металлизация гранул облегчается также за счет сокращения при повышенном содержании FeO восстановительной работы на этапе ГезΠ— FeO, что достигается вводом s шихту 1 прокатной окалины. В связи с указанными особенностями повышается степень металлизации .7 0361 агломерата, уменьшается расход топлива, снижается перегрев шихты и повышается производительность аглоустановки, Наибольший эффект обеспечивается при размере гранул не менее 8 мм. В противном случае развитие ступени металлизации затрудняется вследствие преимущественного расходования топлива на реакцию его горения и создание в целом по обьему гранул окислительного потенциала по отношению к ступени FeO - Fe. Увеличение их размера более 9.5 мм сопровождается ухудшением газопроницаемости слоя. Кроме того, использование крупных гранул затрудняет прогрев внутренних зон, ухудшает тепловой режим, снижает вертикальную скорость спекания и производительность аглоустансвки.

Для поддержания восстановительного потенциала в гранулах содержание высокореакционного топлива в них должнс составлять не менее 0,08 массы шихты.

Увеличение расхода топлива свыше 0,1 массы шихты. практически не влияя на степень металлизации, является нецелесообразным вследствие повышения температуры в слое. ухудшения газопроницаемости и снижения производительности установки.

Положительный эффект наблюдается при повышенном содержании в гранулах двухвалентного железа, присутствие которого можно трактовать как предвосстановление, вынесенное за пределы агломерационной ленты. Степень окисленности гранулированной шихты, выраженная критерием Fe / е гщ., должна быть не г+ менее 0,5, Такой показатель обеспечивается вводом в гранулированную шихту 1, помимо концентрата, до 25% окали -.ы.

Увеличение содержания окалины от 25% до

100%, т.е. вплоть до полной замены ею концентрата, создает благоприятные условия для развития метаRëviçàöèè без ухудLLlения основных показателей процесса.

Пример. В идентичных условиях проведены сопоставительные опытные спекания металлизованного агломерата на лабораторной установке со стационарной чашей, Масса спекаемой аглошихты составляла 20 кг, толщина слоя — 350 мм, разряжение — 10 кПа.

Шихты I u II готовились и окомковывались раздельно. Шихты 1. состояла из крупных гранул, полученных на тарельчатом грануляторе из смеси тонкодисперснь;х материалов — железорудного концентрата и прокатной окалины с добавками высокореакционного топлива. В качестве последнего был использован древесный уголь в связи с его относительной дешевизной и достуггностью. Однако можно применять и другие высокореакционные углеродистые материалы, например, буроугольный полукокс, формованный кокс и т.п.

5 Мелкозернистая шихта! I, состоящая из оклсленных железных руд, возврата, флюса и 3,5% (по массе) низкореакционной коксовой мелочи, cMeUJMBBllecb и окомковывалась в барабане, Затем обе шихты в соотноше10 нии 1:1 одновременно укладывались на колосниковую решетку, Были проведены 12 опытов, в каждом из которых варьировали размер гранул и содержание компонентов шихты в них как

15 B указанных в формуле изобретения пределах, так и вне их. Для сравнения проводили опыты с гранулами, полученными из с Iecû концентрата и топлива в виде низкореакционной коксовой мелочи (реакци20 онная способность коксовой мелочи в реакции С+ СО =2СО составила 0,29 — 0,33).

В ходе испытаний определяли удельную производительность установки и содержание металлического железа в шихте.

25 Результаты опытов представлены в таблице.

Данные таблицы показывают. что повышение степени металлизации. снижение расхода топ",ива и увеличение производи30 тельности аглсмашины обеспечиваются пои использовании высокореакционного топли";а в ксличестве 0,09 от массы гранул размег+ ром 9 мм. Уве ичение содержания Ре от

0.5 до 1,0 путем частичной или полной заме35 ны концентрата окалиной сопровождается улучшением показателей процесса.

Предлагаемый способ получения металлизованного агломерат= по сравненлю с известным (опыт 12) обеспечивает повышение

40 ст6пени металлизации на 8,7 — 12,4, сни>кение расхода топлива в гранулах на 3 — 4% и в среднем по слою на 2,5%. повышение производительности агломашины на 0,1

0.25%.

45 Таким образом, проведенные исследования подтвердили возможность получения металлизованного агломерата с повышеннь,м содержанием металлического железа. пониженным расходом топлива и улучшен50 ными показателями спекания. с0ормула изобретения

Способ производства металлизован55 ного агломерата включающий раздельную последующее раздельное окомкование двух шихт, первая из которых состоит из тонкодисперсных железосодер>кащих материалов и топлива. а вторая — из крупнозернистых материалов и топлива

1770361 пр;-:, отношении Ре /Ееоьщ 0,33, одновре2+ менну о укладку их на аглоленту при массовом соотношении шихт 1:1 и последующее спекание, отличающийся тем, что, с целю повышения содер>кания металлического железа в агломерате и при одновременном снижении расхода топлива, улучшении газопроницаемости слоя и повышении производительности установки, первую шихту готовят из тонкодисперсных вюститсодержащих материалов-окалины или ее смеси с концентратом, в которой показатель

5 степени окисленности Fe /Реющ 0,5. и вы2+ сокореакционных видов топлива в количестве 0,08 — 0,10 массы шихты окомковывают до размера гранул 8,0 — 9,5 мм.

) — —

i .омер 1 размер! о и ыта гра нул, мм

Ха акте

Сред расх топли агло те, степе окисле ност

0,5

12

То же

Я (5

1 4 j >

Коксовая мелоч

Составитель Л.Панникова

Редактор Н,Полионова Техред М,Моргентал Корректор Л.Ливринц

Заказ 3713 Тира>к Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

9,5

9! 9 а

9

12

0.5

0;5

0,5

0,5

0,5

0,5

0.75

1,0

0,5

0,5

0,33

9,0

9,0

10,0

8,0

7,0

1 1,0

9,0

9,0

9,0

9,0

12,7

6,25

6,25

6,75

5,75

5,25

7,25

6,25

6,25

6,25

6,25

8,8

0,90

0,95

0,90

1,05

1,00

0,80

1,05

1,10

1,00

0,90

0,85

31,2

31,5

31,6

29.5

26,3

31,3

33,9

35,2

30,3

24,2

22,8