Способ металлизации магнийсодержащих карбонатных железорудных материалов


 


Владельцы патента RU 2489494:

Учреждение Российской академии наук Институт металлургии Уральского отделения РАН (ИМЕТ УрО РАН) (RU)

Изобретение относится к черной металлургии, к процессам прямого получения железа во вращающихся печах. В способе металлизации магнийсодержащих карбонатных железорудных материалов, включающем окислительный обжиг в шахтной печи, восстановление совместно с восстановителем и десульфуратором, охлаждение, измельчение и магнитную сепарацию, согласно изобретению исходную руду крупностью 10-60 мм предварительно подвергают гравитационному обогащению, окислительный обжиг проводят при температуре 1100-1200°С, после чего обожженную руду в горячем виде загружают непосредственно во вращающуюся печь и восстанавливают, а восстановленную руду измельчают с последующим выделением металлизованного продукта. При этом при измельчении до крупности (-5 мм) проводят сухую магнитную сепарацию, а при измельчении до крупности (-0,1 мм) - мокрую. Горячий газ из вращающейся печи подают в шахтную печь окислительного обжига для утилизации его физического и химического тепла. Реализация способа позволяет снизить энергетические и материальные затраты на процесс. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к черной металлургии, к процессам прямого получения железа во вращающихся печах.

Отсутствие эффективной технологии обогащения и подготовки к плавке бедных труднообогатимых магнийсодержащих железных руд с получением материала, богатого железом, с низким содержанием магнезии и вредных примесей препятствует их широкому использованию. Основная порода сидеритов - изоморфная смесь карбонатов железа, магния, марганца. Минеральные включения представлены кремнийсодержащими сланцами, алюмосиликатами, сульфатами, карбонатами. Содержащийся в сидерите оксид магния химически связан с железом, поэтому при обычном обогащении почти целиком переходит в концентрат. Единственный реализованный в настоящее время способ переработки бакальских сидеритов - доменная плавка. Поэтому пирометаллургическое обогащение таких руд с получением губчатого железа или крицы для доменных печей и сталеплавильных агрегатов является актуальной проблемой.

Наиболее распространенным процессом получения металлизованных концентратов из труднообогатимых руд является кричный процесс (Савельев Г.П. Производство крицы. - М.: Металлургия, 1972. 272 с.).

Производство крицы осуществляется во вращающихся печах при температурах 1250-1350°С. В зоне крицеобразования пустая порода частично расплавляется и образуется вязкий тестообразный шлак, в котором находятся частицы железа, укрупняющиеся при вращении печи. Выходящий из печи полупродукт охлаждается водой, измельчается и подвергается магнитной сепарации. Кричный металл представляет образования крупностью до 10 мм округлой формы с включениями шлака и содержит 80-90% Fe, ~1% С, значительное количество серы и фосфора, вносимых, главным образом, твердым восстановителем.

Недостатками кричного процесса являются большой расход тепла, низкая производительность и загрязнение металла вредными примесями.

При переработке сидеритов данный процесс неприменим, так как требует наличия вязкого "длинного" шлака (100-200 Па·с), обычно соответствующего составу: 50-60% SiO2; 10-20% Al2O3; 15-25% (CaO+MgO), а пустая порода сидеритов, наполовину состоящая из MgO, имеет высокую температуру плавления, вследствие чего при характерной температуре кричного процесса она будет находиться в твердом состоянии.

Известен способ прямого получения железа путем его восстановления во вращающейся печи твердым углеродом, при котором металл и шлак находятся в твердом состоянии (Князев В.Ф., Гиммельфарб А.И., Неменов A.M. Бескоксовая металлургия железа. - М.: Металлургия, 1972. 272 с.). Процесс ведут при температуре около 1000°С.

Основным недостатком данного метода при использовании его для восстановления сидеритов является низкая производительность. В процессе обжига при температуре 700-800°С куски обжигаемой руды теряют прочность и разрушаются, что приводит к большому пылевыносу. Получаемый восстановленный продукт содержит железо в мелкодисперсном состоянии, вследствие чего отделить его от пустой породы затруднительно. Для хорошей раскрываемости зерна материал необходимо подвергать тонкому измельчению, но при этом частички металла куются в чешуйки. Кроме того, данная технология требует сложной многоступенчатой мокрой магнитной сепарации.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение технико-экономических показателей процесса пирометаллургического богащения магнийсодержащих железных руд (сидеритов) с получением высокометаллизованного концентрата, пригодного для применения в сталеплавильном производстве.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является снижение энергетических и материальных затрат на подготовку материала и на процесс восстановления.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе металлизации магнийсодержащих карбонатных железорудных материалов, включающем окислительный обжиг, восстановление совместно с восстановителем и десульфуратором, охлаждение, измельчение и магнитную сепарацию, согласно изобретению, исходную руду крупностью 10-60 мм предварительно подвергают гравитационному обогащению, окислительный обжиг проводят при температуре 1100-1200°С, после чего обожженную руду в горячем виде загружают непосредственно во вращающуюся печь и восстанавливают, а восстановленную руду измельчают с последующим выделением металлизованного продукта.

При этом при измельчении до крупности (-5 мм) проводят сухую магнитную сепарацию, а при измельчении до крупности (-0,1 мм) проводят мокрую магнитную сепарацию, а горячий газ из вращающейся печи подается в шахтную печь окислительного обжига для утилизации его физического и химического тепла.

Сидеритовую руду подвергают окислительному обжигу в шахтной печи. При крупности кусков менее 10 мм газопроницаемость слоя руды резко снижается, что отрицательно сказывается на ходе процесса. При крупности кусков более 60 мм для полной декарбонизации требуется длительное время, что снижает производительность.

Обжиг при температуре выше 1200°С приводит к оплавлению кусков, их спеканию. Кроме того, возможно настылеобразование в печи. При температуре менее 1100°С обжиг идет при низкой скорости декарбонизации, что отрицательно сказывается на производительности печи.

Пример.

20 килограммов исходной руды крупностью 10-60 мм подвергли обогащению в тяжелых средах (смесь FeSi:Fe3O4=70:30). Полученный концентрат обожгли при температуре 1150°С в муфельной печи в течение 4 часов.

После декарбонизирующего обжига концентрат восстановили в печи Таммана в смеси с коксиком крупностью менее 3 мм при условиях, характерных для вращающейся печи (нагрев со скоростью 10 град./мин до температуры 1350°С, изотермическая выдержка при этой температуре 3 часа, охлаждение с печью). После отделения восстановителя путем отсева на грохоте восстановленный концентрат разделили пополам, измельчали и подвергли магнитной сепарации (измельченный до крупности (-5 мм) сухой, до (-0,1 мм) - мокрой). Результаты переработки представлены в таблице.

Применение предложенного способа металлизации магнийсодержащих карбонатных железорудных материалов за счет ведения процесса обжига в непрерывном режиме повысит удельную производительность вращающейся печи с 0,12 до 0,3 т/м3. Кроме того, за счет загрузки во вращающуюся печь обожженной руды в горячем виде непосредственно из печи обжига и подачи горячего газа из вращающейся печи в шахтную для утилизации его физического и химического тепла, уменьшаются тепловые затраты на получение металлизованного продукта с 3,5 до 3,0 Гкал/т.

Таблица
№ п/п Вес, кг Выход, % Извлечение, % Feобщ., % φ, %
1 Исходная руда 20,0 100,0 100,0 29,5 0,0
2 Гравитационное обогащение Концентрат 14,9 74,5 87,1 34,5 0,0
Хвосты 5,10 25,5 12,9 14,8 0,0
3 Ообжиг Концентрат 10,73 53,7 87,1 47,91 0,0
4 Восстановление Концентрат 8,68 43,4 87,1 59,23 91,5
5 Сухая магнитная сепарация (-5 мм) Концентрат 3,38 33,9 84,5 73,92 93,2
Хвосты 0,96 9,5 2,4 7,2 56,8
7 Мокрая магнитная сепарация (-0,1 мм) Концентрат 2,97 29,8 85,8 85,1 95,8
Хвосты 1,36 13,6 1,3 2,8 28,3

1. Способ металлизации магнийсодержащих карбонатных железорудных материалов, включающий окислительный обжиг в шахтной печи, восстановление совместно с восстановителем и десульфуратором, охлаждение, измельчение и магнитную сепарацию, отличающийся тем, что исходную руду крупностью 10-60 мм предварительно подвергают гравитационному обогащению, окислительный обжиг проводят при температуре 1100-1200°С, после чего обожженную руду в горячем виде загружают непосредственно во вращающуюся печь и восстанавливают, а восстановленную руду измельчают с последующим выделением металлизованного продукта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при измельчении до крупности (-5 мм) проводят сухую магнитную сепарацию.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при измельчении до крупности (-0,1 мм) проводят мокрую магнитную сепарацию.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что горячий газ из вращающейся печи подают в шахтную печь окислительного обжига для утилизации его физического и химического тепла.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве гранулированного чугуна и комплексного флюса для сталеплавильного производства.

Изобретение относится к восстановительной обработке для восстановления цинкосодержащего оксида железа или оксида железа. .

Изобретение относится к производству железа из материала, содержащего оксид железа. .

Изобретение относится к получению железа прямого восстановления. .

Изобретение относится к получению гранулированного металлического железа восстановлением сырьевой смеси, включающей материал, содержащий оксид железа и углеродсодержащий восстановитель, в печи термического восстановления.

Изобретение относится к обогащению руд, содержащих оксиды титана, а именно к энергосберегающему процессу на вращающемся поде для извлечения легко отделяемых металлического железа и оксидов титана из продуктов восстановления низкосортных руд.

Изобретение относится к способу получения брикетированного восстановленного железа. .

Изобретение относится к получению горячебрикетированного железа путем восстановления при нагревании агломератов с включенным в них углеродистым материалом. .

Изобретение относится к подготовке сырья для металлургического передела, а именно к металлизации железорудных сырьевых материалов в виде окатышей или брикетов

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для повышения эффективности производства гранулированного чугуна
Изобретение относится к технологии приготовления шихты для получения гранулированного металлического железа в печи с вращающимся подом. Способ включает дозированное смешение железорудного концентрата с углеродистым восстановителем в виде угля, с компонентом, содержащим карбонат кальция, и с кремнеземсодержащим компонентом, окускование материала шихты, его сушку и подачу окускованного материала в печь с вращающимся подом, термообработку в восстановительной атмосфере с получением металлического железа и шлака, охлаждение и разделение продуктов. На смешение в качестве углеродистого восстановителя подают каменный и/или бурый уголь, в качестве кремнеземсодержащего компонента - природный кремнеземсодержащий материал, содержащий не менее 95% вес. SiO2. Соотношение компонентов в шихте, вес.%: каменный и/или бурый уголь - 18-24, карбонат кальция - 3,8-13,7, природный кремнеземсодержащий материал - 1-7, железорудный концентрат - остальное. Окускованный материал предварительно термообрабатывают в сушильной камере при температуре 140-250°C. Окончательную термообработку материала ведут в обжиговой печи с вращающимся подом при температуре 1150-1350°C. Способ позволяет снизить энергетические затраты, повысить эффективность использования шихтовых материалов и снизить их потери. 10 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к производству металла прямым восстановлением в печи с подвижным подом и может быть использовано для получения сплава железа с углеродом восстановлением брикетов из железорудного материала с углеродистым восстановителем. Способ включает загрузку на под печи смеси, содержащей углеродистый восстановитель, оксиды железа и фторсодержащий ускоритель когезии, нагрев, восстановление и плавление смеси с получением гранул металлического железа. В качестве фторсодержащего ускорителя когезии используют фторсодержащие отходы и/или вторичные фторсодержащие продукты алюминиевого производства в количестве, обеспечивающем содержание фтора в исходной смеси 0,1-0,5% вес. Упомянутую смесь загружают на под печи в виде брикетов. Техническими результатами являются снижение температуры и продолжительности восстановления железа, повышение извлечения железа в продукт, улучшение разделения восстановленного металла и шлака и снижение загрязнения металла побочными продуктами реакции. 11 з.п. ф-лы, 10 табл., 1 ил.

Изобретение относится к системе подачи восстановленного железного материала в подвижную печь для восстановительной плавки. Система включает множество устройств 4 подачи материала, установленных зигзагообразно в направлении по ширине печи. В состав каждого из устройств входят бункер 10, выполненный с возможностью приема восстановленного железного материала и его выгрузки через порт 10а выгрузки, желоб 14, выполненный с возможностью соединения порта 10а выгрузки и части для загрузки материала, созданной в печи для восстановительной плавки с подвижным подом и с возможностью приема восстановленного железного материала, выгруженного из порта 10а выгрузки, выходную часть на выходной стороне желоба 14 и блок приложения вибрации, выполненный с возможностью обеспечения вибрации желоба в направлении перемещения пода печи. Изобретение позволит уменьшить растрескивание гранул восстановленного железного материала, обеспечить равномерную подачу восстановленного железного материала на под печи вне зависимости от ширины этого пода. 10 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл.

Устройство для получения гранулированного металлического железа помещением загрузки смеси сырьевых материалов, содержащей оксид железа и углеродсодержащий восстановитель, на под нагревательной печи типа печи с подвижным подом и нагреванием загрузки для восстановления оксида железа в загрузке с получением гранулированного металлического железа. Устройство также включает ситовую установку, первый магнитный сепаратор и второй магнитный сепаратор, канал, через который выгруженный из нагревательной печи типа печи с подвижным подом материал подают в ситовую установку, канал, через который крупнозернистые гранулы, которые были отсортированы в ситовой установке, подают в первый магнитный сепаратор, и канал, через который мелкозернистые гранулы, которые просеяны в ситовой установке, подают во второй магнитный сепаратор. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к слоистой огнеупорной футеровке печи, используемой в процессе обогащения титановой руды с образованием обогащенного оксидом титана и оксидом железа жидкого шлака, к стойкому к разрушению средству в присутствии обогащенного оксидом титана и оксидом железа жидкого шлака, к способу его получения и к предварительно сформованной слоистой огнеупорной футеровке. Слоистая огнеупорная футеровка содержит первый слой, содержащий глинозем и диоксид циркония, включая примерно 90-99 мас.% глинозема и примерно 1-10 мас.% диоксида циркония от общей массы первого слоя, и второй слой, содержащий стойкое к разрушению средство в присутствии обогащенного оксидом титана и оксидом железа жидкого шлака. Причем второй слой находится между шлаком и первым слоем, а общее содержание оксида кальция, оксида магния, оксида иттрия и оксида церия составляет менее 1 мас.% от общей массы огнеупорной массы. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил., 4 пр.

Изобретение относится к получению гранулированного металла. Способ включает стадии, на которых агломераты, содержащие оксид железа и углеродсодержащий восстановитель, подают на под восстановительной плавильной печи типа печи с подвижным подом и нагревают агломераты для восстановления и расплавления оксида железа, охлаждают полученное гранулированное железо и выгружают из печи. Во время нагрева в восстановительной плавильной печи предусмотрена зона выше по потоку, обеспечивающая восстановление оксида железа в агломератах в твердом состоянии, имеющая температуру, установленную на уровне от 1300°С до 1450°C, и предусмотрена зона ниже по потоку в печи, обеспечивающая науглероживание, расплавление и коалесценцию восстановленного железа в агломератах, имеющая температуру, установленную на уровне от 1400°С до 1550°С. При этом агломераты, имеющие средний диаметр не менее 19,5 мм и не более 32 мм, подают на под печи для нагрева агломератов при плотности распределения на поде печи не ниже 0,5 и не более 0,8. Изобретение направлено на повышение производительности. 3 з.п. ф-лы, 7 ил., 6 табл., 3 пр.
Наверх