Способ получения окатышей из железорудных материалов

 

Изобретение относится к подготовке металлургического сырья в черной металлургии, в частности к производству окисленных окатышей, предназначенных для дальнейшей их металлизации в шахтной печи. Способ включает формирование ядра, не содержащего флюсующей добавки, и нанесение на него покрытия из СаО- и/или MgO-содержащего материала. Нанесение покрытия осуществляют непосредственно перед загрузкой на обжиговую конвейерную машину в количестве, определяемом количеством железа в железорудном концентрате, из которого сформировано ядро, равным 0,3-0,8% от веса сырых окатышей, и с созданием поверхностного слоя после их обжига основностью 1,0-2,5, что позволяет получить окатыши с оболочкой, препятствующей разупрочнению и разрушению окатышей в верхней части агрегата металлизации, предотвращающей слипание окатышей при интенсивном образовании металлического железа в средних и нижних горизонтах шахты. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области подготовки металлургического сырья в черной металлургии, в частности к производству окисленных окатышей, предназначенных для дальнейшей их металлизации в шахтной печи.

Известно, что основные требования к железорудным материалам, направляемым на металлизацию, касаются их химического состава и их поведения при восстановлении и сводятся к следующему: сохранение целостности при восстановлении на стадии гематит - магнетит в верхних горизонтах печи, отсутствие их слипания на стадии интенсивного формирования свежевосстановленного железа, а также сохранение их формы и отсутствие деформации в средних и нижних горизонтах агрегата (Юсфин Ю. С. и др. "Новые процессы получения металла", М., "Металлургия", 1994, 320 с.). Из этого источника известно, что офлюсование окатышей до основности 0,4 - 0,5 препятствует разупрочнению и разрушению окатыша в верхних горизонтах шахты и способствует их целостности за счет присутствия в окатышах образуемой с участием CaO связки. С другой стороны, для окатышей с основностыо 0,4 - 0,6 и больше характерна деформация в средних и нижних горизонтах слоя, что ведет в свою очередь к затруднениям хода восстановительного процесса. Одним из методов решения проблемы получения окатышей, не слипающихся и не деформирующихся в средних и нижних горизонтах слоя, является нанесение покрытий из мела, цемента, их смесей с добавками глин на обожженные окатыши перед загрузкой в шахтную печь. Нанесение подобных покрытий на обожженные неофлюсованные окатыши предотвращает их слипание и деформацию в средних и нижних горизонтах шахты, однако не устраняет их разупрочнения и разрушения с выходом большого количества мелочи (- 5 мм) на стадии восстановления гематит - магнетит в верхних горизонтах шахты.

Таким образом, обычно используемые на практике производства металлизованных окатышей способы, включающие в себя и офлюсование до основности 0,4 - 0,6 и создание защитных покрытий на обожженных окатышей, с одной стороны, не устраняют из размягчение и деформации в средних горизонтах шахты, а с другой - требуют большого количества флюсующих добавок, уменьшая тем самым содержание металлического железа в конечном продукте.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения окатышей из железорудных материалов для металлизации в шахтной печи, включающий формирование ядра и нанесение на сырые окатыши покрытия из CaO и/или MgO-содержащего материала, в качестве материала которых предусмотрено использование известняка, доломита, извести, цемента крупностью < 40 мк или смесь шлакообразующих материалов (заявка DE N 2061346, МКИ 1 С 21 В 1/08, опубл. 10.10.74). Согласно информации, изложенной в данной заявке, нанесение такого покрытия на сырые окатыши, которые затем либо в сыром виде, либо после обжига используются для прямого восстановления, позволяет беспрепятственно выгружать их после восстановления.

Недостатком данного технического решения является отсутствие обоснования соотношения объемов ядра и оболочки, что усложняет разработку технологии их изготовления и не позволяет оптимизировать время нанесения оболочки, а также отсутствие зависимости вещественного состава ядра и оболочки от параметров технологии нанесения покрытия.

Технической задачей предлагаемого изобретения заключается в формировании структуры окатышей, обеспечивающей максимальную степень завершения массообменных реакций в ядре и оболочке, что способствует достижению, в частности, максимальной степени металлизации без разрушения окатышей в печи.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе получения окатышей из железорудных материалов для металлизации в шахтной печи, включающем формирование ядра и нанесение на него покрытия из CaO- и/или MgO-содержащего материала непосредственно перед загрузкой на обжиговую конвейерную машину, шихта для формирования ядра не содержит флюсующей добавки, а нанесение покрытия осуществляют в количестве, определяемом содержанием железа в железорудном концентрате, из которого сформировано ядро, с созданием поверхностного слоя после обжига окатышей основностью 1,0 - 2,5.

Предлагаемый способ позволяет получить окатыши, удовлетворяющие одновременно всем трем требованиям для их последующей металлизации. В его основе лежит нанесение покрытий, содержащих CaO и/или MgO на сырые окатыши непосредственно перед загрузкой на обжиговую машину. В качестве CaO и/или MgO-содержащих добавок может быть использован доломит, известняк, мел, известь и т. п. После термообработки структура обожженных окатышей представляет собой неофлюсованное ядро, покрытое оболочкой, имеющей толщину 0,3 - 0,5 мм и основность 1,0 - 2,5. Количество наносимых покрытий зависит от содержания железа в концентрате, из которого сформировано ядро, определяется необходимостью создания прочной ферритной связки и колеблется в пределах 0,3 - 0,8. Такая оболочка препятствует разупрочнению и разрушению окатышей в верхней части агрегата металлизации, предотвращает слипание окатышей при интенсивном образовании металлического железа в средних и нижних горизонтах шахты, а также поскольку ее толщина незначительна (0,3 - 0,5 мм) по сравнению с размером окатыша, не приводит к размягчению и деформации в области температур 850 - 950^oC. Такое покрытие, наносимое на сырые окатыши перед их обжигом на конвейерной машине, обеспечивает хорошую газодинамику шахтного агрегата и его высокую производительность и требует в 5-7 раз меньше CaO- и MgO-содержащих добавок по сравнению с офлюсованными окатышами, увеличивая тем самым содержание железа металлического в конечном продукте, и имеет отмеченные выше преимущества по сравнению с ними.

Примеры осуществления способа. Готовили окатыши, ядро которых было изготовлено из шихтовых материалов, содержащих концентрат Лебединского ГОКа, имеющий в своем составе 69% FeO_общ, 3,5% SiO₂ и менее 0,001 S, и бентонит. На поверхность сырых окатышей наносили кальцийсодержащую добавку, в качестве которой в данном случае использовали мел, в количестве от 0,2 до 2,0% (мас. ). Далее окатыши проходили термообработку на обжиговой конвейерной машине, после чего их охлаждали, помещали в пробники и загружали в шахтную печь для их металлизации. Свойства обожженных при температуре 1240^oC и металлизованных окатышей представлены в таблицах 1 и 2.

Из таблицы 1 видно, что значения холодной прочности и содержание монооксида железа у окатышей с покрытием до 0,8% практически неразличимы (находятся в пределах ошибки измерения, которая для холодной прочности составляет + 9 кг/ок, а для содержания FeO + 0,2%). Дальнейшее повышение содержания материала покрытия приводит к уменьшению прочности окатышей и увеличению содержания монооксида железа в них.

Из таблицы 2 видно, что с позиций степени металлизации, слипаемости и деформации окатышей при температурах металлизации, а также выхода мелочи (-5 мм) наиболее эффективной является добавка в количестве 0,3 - 0,8%. Добавка больше 0,8% приводит к уменьшению степени металлизации и росту деформации окатыша. Количество добавки менее 0,3% приводит к росту выхода мелочи и увеличению слипаемости окатышей при их металлизации.

Формула изобретения

1. Способ получения окатышей из железорудных материалов для металлизации в шахтной печи, включающий формирование ядра, нанесение на него покрытия из СаО- и/или MgO-содержащего материала непосредственно перед загрузкой на обжиговую конвейерную машину и обжиг на обжиговой конвейерной машине, отличающийся тем, что шихта для производства ядра не содержит флюсующей добавки, а нанесение покрытия осуществляют в количестве, определяемом содержанием железа в железорудном концентрате, из которого сформировано ядро, с созданием поверхностного слоя после обжига окатышей основностью 1,0-2,5.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество покрытия составляет 0,3-0,8% от веса сырых окатышей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2