Способ металлизации железорудного сырья с получением гранулированного чугуна

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для повышения эффективности производства гранулированного чугуна. Способ включает дозирование железорудного сырья, твердого топлива, связующего и флюсующих добавок, смешивание и окомкование исходной шихты, сушку и термическую обработку окатышей в печи с вращающимся подом с получением гранулированного чугуна, охлаждение, дробление и отделение гранулированного чугуна от шлака. В пустой породе шихты обеспечивают соотношения соединений CaO/MgO, SiO2/Al2O3 в пределах 2-5 и 4-6 соответственно, чтобы температура плавления первичного шлака не превысила 1400°С. Реализация способа позволяет увеличить производительность агрегата за счет снижения потерь железа и снизить энергетические затраты по теплу на обогрев печи. 1 табл.

 

Изобретение относится к области черной и цветной металлургии и может быть использовано при производстве гранулированного чугуна.

Известен способ металлизации руднотопливных окатышей в печи с вращающимся подом при температурах 1300-1350°С в течение 6-12 минут [1].

Способ позволяет получать металлизованный продукт как из железных руд, так и из отходов металлургического производства с удалением из последних цинка, свинца и щелочей. В качестве восстановителя используются рядовые марки углей. Недостатком данного способа является низкое качество металлизованного продукта, что ограничивает его потребление в качестве лома в сталеплавильном производстве. Низкое содержание железа (до 70%) при средней степени металлизации 92% обусловлено тем, что в металлизованном продукте остается пустая порода и зола кокса.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения гранулированного чугуна, включающий дозирование железосодержащего сырья, твердого топлива, связующего и флюсующих добавок, смешивание и окомкование полученной шихты, сушку, термическую обработку руднотопливных окатышей в печи с вращающимся подом в течение 9-15 минут при температурах 1250-1550°С, охлаждение, дробление и отделение гранулированного чугуна от шлака. При этом расходы компонентов шихты регулируют с образованием шлака основностью (CaO+MgO)/SiO2, равной от 1,3 до 2,3 при содержании MgO в пределах от 5 до 13% [2].

Недостатком данного решения является то, что заявленные параметры шлака по химическому составу не учитывают влияние Al2O3 на важнейшие характеристики шлака: температуру плавления и текучесть шлака. Известно, что при получении чугуна наилучшей подвижностью обладает шлак, в котором содержание Al2O3 лежит в пределах от 10 до 15%. Пустая порода железных руд различного минералогического типа содержит Al2O3 до 10 и более процентов. Во избежание выхода из строя оборудования печей в описании данного способа указан профиль рабочих температур в пределах от 1250 до 1550°С. Расчеты и данные диаграмм состояния шлаков показывают [3], что с учетом заявленных параметров химического состава шлака при содержании в шлаке Al2O3 от 5 до 10% температуры плавления шлака составят 1400-1500°С при основности шлака 1,3 и 1700-1900°С при основности 2,3. При таких температурах ухудшаются условия эксплуатации оборудования, растут энергетические затраты, а в окатышах образуется каркас из тугоплавких соединений, что затрудняет отделение чугуна от шлака, приводя к росту потерь металла. Это свидетельствует о том, что заявленные параметры шлака по химическому составу отражают особенности лишь одного определенного вида железорудного сырья.

Задачей изобретения является повышение производительности печи с вращающимся подом за счет снижения потерь металла, снижения энергетических затрат на обогрев печи путем оптимизации состава шихты из различных минералогических типов руд, обеспечивающей температуры плавления первичных шлаков не выше 1400°С.

Поставленная задача решается тем, что в способе металлизации железорудного сырья с получением гранулированного чугуна, включающем дозирование железорудного сырья, твердого топлива, связующего и флюсующих добавок, смешивание и окомкование исходной шихты, сушку и термическую обработку руднотопливных окатышей в печи с вращающимся подом с получением гранулированного чугуна, охлаждение, дробление и отделение гранулированного чугуна от шлака, в отличие от ближайшего аналога дозирование компонентов исходной шихты ведут с обеспечением соотношений соединений CaO/MgO, SiO2/Al2O3 в ней в пределах 2-5 и 4-6 соответственно.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что компонентный состав шихты из любых типов руд для производства руднотопливных окатышей формируется из расчета получения химического состава первичного шлака с температурой плавления не выше 1400°С. Для этого, используя диаграммы состояния шлаков в системе CaO-MgO-SiO2-Al2O3, определены области пироксена (Al2O3 - 5-15%, SiO2 - 45-60%, CaO - 10-30%, MgO - 5-20%) и мелилита (Al2O3 - 5-15%, SiO2 - 35-50%, CaO - 30-50%, MgO - 5-20%) с температурами плавления шлаков в пределах 1300-1400°С. В областях пироксена и мелилита оптимальные соотношения основных шлакообразующих компонентов CaO/MgO, SiO2/Al2O3 находятся в пределах 2-5 и 4-6 соответственно. Зная расход руды и твердого топлива на металлизацию, рассчитывают средневзвешенный химический состав из шлакообразующих компонентов пустой породы руды и золы твердого топлива. Решая систему уравнений, находят расход необходимой флюсующей добавки (известняк, известь, доломитизированный известняк, боксит или кварцит), обеспечивающей указанные соотношения основных шлакообразующих компонентов CaO/MgO, SiO2/Al2O3 в исходной шихте для формирования первичного шлака. Предложенные соотношения основных шлакообразующих компонентов в исходной шихте для определения химического состава первичного шлака с температурой плавления не выше 1400°С позволяют для всех типов руд выбирать флюсующую добавку и ее расход с целью снижения выхода шлака (увеличения производительности агрегата для получения гранулированного чугуна), а также учитывать стоимость той или иной добавки с целью снижения затрат на производство гранулированного чугуна. Таким образом, высокотемпературное восстановление железа до металлизованного состояния с образованием гранул чугуна за счет науглероживания железа в сочетании с низкой температурой плавления первичных шлаков позволяет легко разделять чугун от шлака, снижая потери железа.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Контролируют химический состав компонентов шихты для производства окатышей. Задаются определенным экспериментальным путем расходом твердого топлива и связующего материала от общей массы шихты. Расчетным путем, используя информацию о температуре плавления шлаков из диаграмм состояния в системе CaO-MgO-SiO2-Al2O3, определяют расход флюсующей добавки с соблюдением требований по соотношениям CaO/MgO, SiO2/Al2O3 в исходной шихте в пределах 2-5 и 4-6 соответственно. Дальнейшее смешивание, окомкование шихты, сушку и термическую обработку окатышей, охлаждение, дробление и отделение гранулированного чугуна от шлака производят известным способом.

Эксперименты по получению гранулированного чугуна из железорудного сырья проводили в камерной нагревательной печи «Nabertherm», позволяющей контролировать заданный темп нагрева до 1800°С. Изменение соотношений CaO/MgO, SiO2/Al2O3 в исходной шихте регулировали расходом кварцита и известняка, определенным расчетным путем с использованием диаграмм состояния шлаков в системе CaO-MgO-SiO2-Al2O3.

Результаты исследований приведены в таблице.

Анализ представленных результатов показывает не только принципиальную возможность получения гранулированного чугуна из железорудного сырья по предлагаемому решению (А), но и улучшение технико-экономических показателей процесса получения гранулированного чугуна по сравнению с прототипом (Б):

- снизить энергетические затраты по теплу на обогрев печи для производства гранулированного чугуна;

- увеличить производительность агрегата по производству гранулированного чугуна за счет снижения потерь железа.

Выход за заявленные пределы ухудшает технико-экономические показатели процесса получения гранулированного чугуна

Источники информации

1. J Jumbo, H. Tanaka, Y. Kuwata, New coal-based ironmaking Fastmet/Fastmelt. 4th European Coke and Ironmaking Congress. June 19-22, 2000, Paris La Defanse, France/ Proceedings, Volume II, p.492-497.

2. Патент РФ №2301834, МПК С21В 13/08.

3. Формирование и свойства доменных шлаков. Жило Н.Л., М., «Металлургия», 1974, 120 с.

Способ металлизации железорудного сырья с получением гранулированного чугуна, включающий дозирование железорудного сырья, твердого топлива, связующего и флюсующих добавок, смешивание и окомкование исходной шихты, сушку и термическую обработку руднотопливных окатышей в печи с вращающимся подом с получением гранулированного чугуна, охлаждение, дробление и отделение гранулированного чугуна от шлака, отличающийся тем, что дозирование компонентов исходной шихты ведут с обеспечением соотношений соединений CaO/MgO и SiO2/Al2O3 в ней в пределах 2-5 и 4-6 соответственно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к подготовке сырья для металлургического передела, а именно к металлизации железорудных сырьевых материалов в виде окатышей или брикетов. .
Изобретение относится к черной металлургии, к процессам прямого получения железа во вращающихся печах. .

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

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

Изобретение относится к черной металлургии и литейному производству, а именно к способам плавки железосодержащего материала . .
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