Брикет экструзионный (брэкс) - компонент шихты шахтных печей прямого получения железа


 


Владельцы патента RU 2579706:

Бижанов Айтбер Махачевич (RU)
Уакиль Эмед Халид (QA)

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам окускования железорудного сырья, и может быть использовано при подготовке шихты шахтных печей прямого получения железа. Брикеты экструзионные БРЭКСы, полученные по технологии жесткой вакуумной экструзии из смеси материалов, включающей минеральное связующее, мелкодисперсные отходы шахтной печи прямого получения железа, окалину прокатного производства, мелочь окисленных железорудных окатышей и пыль аспирации электродуговых печей, применяют в качестве компонента шихты шахтных печей прямого получения железа. Причем в качестве минерального связующего БРЭКС содержит гранулированный гептагидрат сульфата магния MgSO47H2O и, при необходимости, бентонит. Изобретение обеспечивает минимальный расход связующего в брикете, его высокую горячую прочность и восстановимость, а также возможность использования совместно с другими компонентами шихты без разбухания и настылеобразования. 2 пр.

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам окускования железорудного сырья, и может быть использовано при подготовке шихты для шахтных печей прямого получения железа.

Известно техническое решение - «Способ брикетирования железосодержащих отходов в виде окалины для плавки» (патент RU №2321647, д.пр. 06.07.2006), включающий смешивание предварительно подготовленной окалины с измельченным углеродсодержащим материалом и связующим, включающим кремнийсодержащей материал в виде спеченного и измельченного керамзита, карбонат щелочного металла и гидрокарбонат щелочного металла. Осуществляют обработку полученной смеси раствором, включающим жидкое стекло, кремнефтористый натрий (отвердитель) и наполнитель в виде пылевидного материала, например керамзитовой пыли, прессование и последующую сушку. При использовании замасленной окалины ее предварительно обрабатывают силикатно-известковым раствором, содержащим известь в количестве 0,5-2,5 мас. % на 1 мас. % масла, которую добавляют к водному раствору жидкого стекла плотностью 1100-1150 кг/м3, при их соотношении 1:2-1:3 с последующим гранулированием и сушкой при температуре от 200 до 250°C. Недостатками способа являются использование токсичного кремнефтористого натрия, добавляемого в качестве отвердителя для жидкого стекла при обработке смеси, что не отвечает экологическим требованиям при изготовлении брикетов, а также невысокая прочность полученных брикетов. Этому препятствует также наличие в брикете щелочных металлов (жидкое стекло), способствующих настылеобразованию в шахтных печах.

Указанный недостаток устраняется в другом известном техническом решении, которым является способ подготовки железорудного материала в виде брикетов для процесса прямого получения железа, в котором шихта для производства брикета изготавливается из железорудного материала и 3-5% глины путем смешивания, обработки полученной смеси водным раствором хлорида железа с добавкой энзима в количестве, обеспечивающем получение смеси с влажностью 15-20%. В качестве железорудного материала используют смесь обогащенных грохочением 85-90 мас. % железослюдковомартитовой руды и 10-15 мас. % гидрогематитовой руды, мелкодисперсных железосодержащих отходов, тонкоизмельченного углеродсодержащего материала и связующего, в качестве которого используется механическая смесь природных материалов - суглинка, глины или полевого шпата и карбоната натрия [патент РФ №2451096, МКИ С22В 1/242, 12.04.2010 г. Опубликован 20.05.2012. Бюл. №14]. Брикет для выплавки металла по известному техническому решению получают путем прессования смеси указанных материалов с последующей сушкой полученного брикета. Недостатком данного известного технического решения является то, что брикет для выплавки металла, получаемый по описанной технологии, не обладает достаточной горячей прочностью, что не позволяет его использовать в качестве компонента шихты в печах прямого получения железа.

Указанный недостаток устраняется в другом известном техническом решении [патент США №4597790, МКИ С22В 1/242, 21.05.85 г. Опубликован 01.07.1986 г.], в котором для производства безобжиговых брикетов из смеси, включающей от 5 до 30% железного порошка, окалины прокатного производства, мелочи окисленных железорудных окатышей, для шахтных печей прямого получения железа в качестве связующего применяется цемент или гранулированный доменный шлам. Недостатком данного известного технического решения является то, что такие брикеты проявляют аномальное разбухание в процессе их восстановления, что объясняется образованием сферических частичек железа, отделяющихся друг от друга, что и вызывает разбухание. Степень разбухания менее 20% способствует восстановлению вследствие увеличения пористости брикета. Аномальное разбухание (свыше 20% от объема), наоборот, приводит к значительному снижению прочности брикетов и к ухудшению их восстановимости. Тенденция к аномальному разбуханию усиливается в присутствии цемента (М. Singh, В. Bjorkman, “Effect of Reduction Conditions on the Swelling Behaviour of Cement-bonded Briquettes, ISIJ Int. Vol. 44 (2004), No. 2, pp. 294-303).

Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков известных технических решений - аналогов и обеспечение получения окускованного компонента шихты шахтных печей прямого получения железа, требуемого химического состава при минимальном расходе связующего, обладающего оптимальными для шахтных печей прямого получения железа размерами, высокой горячей прочностью и восстановимостью, а также возможностью использования в шахтных печах прямого получения железа совместно с другими компонентами шихты, т.е. окатышами с учетом их гранулометрии и химического состава, без разбухания и настылеобразования.

Решение данной технической задачи достигается тем, что в качестве компонента шихты шахтных печей прямого получения железа применяют брикет экструзионный (БРЭКС), получаемый методом жесткой вакуумной экструзии, изготовленный из смеси мелкодисперсных отходов шахтной печи прямого получения железа, окалины, мелочи окисленных железорудных окатышей, пыли аспирации электродуговых печей и гранулированного гептагидрата сульфата магния (MgS047H20) в качестве связующего.

Технология окускования дисперсных материалов методом жесткой вакуумной экструзии известна. Эта технология, в частности, широко применяется при производстве кирпичей из шихтовой смеси на основе глины (А.Я. Хавкин, Р.З. Берман. Кирпичные заводы малой мощности. Строительные материалы. 2000, №4, с. 18-19). Сущность ее заключается в приготовлении влажной шихтовой смеси на основе глины, в непрерывной подаче смеси в экструдер, в удалении воздуха из смеси вакуумированием и в продавливании смеси под давлением через прямоугольное одиночное отверстие в фильере экструдера сечением (40-50)×(60-80) мм, из которого непрерывно выходит плотный пластичный брус. Сырые кирпичи получают путем периодического мгновенного разрезания бруса, выходящего из фильеры, многопроволочным резаком на равные части длиной 160-200 мм. Таким образом, по принципу действия эта технология является непрерывной и обеспечивает прочность «сырых» кирпичей, необходимую для их многослойной укладки на поддоны и транспортировки в печи для упрочняющего обжига. Это принципиально отличает технологию жесткой вакуумной экструзии от дискретной технологии брикетирования методом вибропрессования.

Лабораторные исследования показали возможность применения технологии прессования методом жесткой вакуумной экструзии для окускования смеси минерального связующего, и/или железосодержащих дисперсных отходов.

Использование технологии окускования методом жесткой вакуумной экструзии по отношению к техногенным железосодержащим материалам в смеси с минеральным связующим с целью получения брикетов экструзионных (БРЭКСов) для применения их в качестве компонента шихты шахтных печей прямого получения железа, имеющего заданные размеры, химический состав и металлургические свойства, обеспечивающие его эффективное использование совместно с любыми другими известными компонентами шихты шахтных печей прямого получения железа, заявителю не известно.

Сущность изобретения заключается в следующем. Применение метода и технологии жесткой вакуумной экструзии для окускования смеси мелкодисперсных отходов шахтной печи прямого получения железа, окалины, мелочи окисленных железорудных окатышей, пыли аспирации электродуговых печей и гранулированного гептагидрата сульфата магния (MgSO47H2O) в качестве связующего обеспечивает получение стержней с плотной и пластичной структурой, обеспечивающей высокую горячую прочность БРЭКСа и исключающей их разбухание при восстановлении.

В процессе лабораторных и полупромышленных исследований выявили новые, в том числе неожиданные, эффекты применения жесткой вакуумной экструзии для окускования техногенных железосодержащих материалов.

Так высокая плотность стержней, достигаемая удалением воздуха из рабочей камеры экструдера, сочетается с достаточно высокой пористостью БРЭКСов, сопоставимой по величине с пористостью окисленных окатышей, что и способствует хорошей восстановимости БРЭКСов.

Другим новым, обнаруженным в промышленном эксперименте, эффектом применения жесткой вакуумной экструзии для окускования техногенных железосодержащих материалов в смеси с гранулированным гептагидратом сульфата магния в качестве связующего является образование силикатной связки, упрочняющей тело БРЭКСа при его нагреве в восстановительной атмосфере до температуры 800-1000°C.

Таким образом, применение технологии брикетирования методом жесткой вакуумной экструзии по отношению к железосодержащим материалам обеспечивает получение БРЭКСа с высокой горячей прочностью, который сохраняет свою целостность в процессе восстановления до высокой степени металлизации, без какого-либо разбухания, что является следствием получения плотной и пластичной структуры стержней, выходящих из вакуумированной рабочей камеры экструдера через отверстия в фильере и применения гранулированного гептагидрата сульфата магния в качестве связующего.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

БРЭКСы для промышленной шахтной печи Мидрекс были произведены путем смешивания 5% (вес.) гептагидрата сульфат магния (MgSO47H2O) в качестве связующего, 50% отсева железорудных окисленных окатышей, 25% шлама печей прямого получения железа, 15% окалины прокатного производства, 5% пыли ДСП. После перемешивания смесь подавали в жесткий вакуумный экструдер и продавливали через фильеру (диаметр отверстия 18,75 мм) под давлением 3,4 МПа. Значения прочности брикетов на сжатие, после упрочняющего вылеживания, находились в диапазоне 4,5-5,0 МПа. Образцы были доставлены на предприятие, оснащенное промышленной шахтной печью процесса Мидрекс, и были введены в состав ее шихты. Для этого БРЭКСы поместили в мягкую (деформируемую) стальную корзину, что благодаря наличию так называемой «холодной выгрузки» в печи позволило извлечь восстановленные БРЭКСы по завершении процесса. Все образцы сохранили целостность и практически не образовали мелочи. Также не наблюдалось видимого разбухания. Величина средней прочности на сжатие восстановленных БРЭКСов составила 131,2 кгс/см2. Общее содержание железа в извлеченных образцах было в среднем 86.86%; металлического железа -84%; Металлизация - 96.71%.

Пример 2

БРЭКСы для промышленной шахтной печи Мидрекс были произведены путем смешивания 5% (вес.) портландцемента в качестве связующего, 50% отсева железорудных окисленных окатышей, 25% шлама печей прямого получения железа, 15% окалины прокатного производства, 4,75% пыли ДСП и 0,5% бентонита. После перемешивания смесь подавали в жесткий вакуумный экструдер и продавливали через фильеру (диаметр отверстия 18,75 мм) под давлением 3,4 МПа. Значения прочности брикетов на сжатие, после упрочняющего вылеживания, находились в диапазоне 4,5-5,0 МПа. Образцы были доставлены на предприятие, оснащенное промышленной шахтной печью процесса Мидрекс, и были введены в состав ее шихты. Для этого БРЭКСы поместили в мягкую (деформируемую) стальную корзину, что благодаря наличию так называемой «холодной выгрузки» в печи позволило извлечь восстановленные БРЭКСы по завершении процесса. Извлеченные корзины содержали достаточно большое количество мелочи, образовавшейся при восстановлении БРЭКСов. БРЭКСы имели низкие значения прочности на сжатии. Они также отличались выраженным разбуханием, приведшим к растрескиванию поверхности. Общее содержание железа в извлеченных образцах было в среднем 65,15%; металлического железа - 2,6%; металлизация 3,99% всего лишь.

Единственное различие в составах БРЭКСов в приведенных примерах - в использованных связующих. Применение гептагидрата сульфата магния (MgSO47H2O) в качестве связующего помогло избежать набухания и привело к высокой степени металлизации конечного продукта.

Таким образом, применение БРЭКСа, получаемого методом жесткой вакуумной экструзии, в качестве компонента шихты шахтных печей прямого получения железа, в соответствии с изобретением, обеспечивает окускованным продуктам высокую горячую прочность и не сопровождается их разрушением и разбуханием в процессе нагрева и восстановления.

Применение брикета экструзионного, полученного методом жесткой вакуумной экструзии, содержащего минеральное связующее и смесь мелкодисперсных отходов шахтной печи прямого получения железа, окалины прокатного производства, мелочи окисленных железорудных окатышей и пыли аспирации электродуговых печей, в качестве компонента шихты шахтных печей прямого получения железа, причем минеральное связующее состоит из гептагидрата сульфата магния MgSO4·7H2O и при необходимости бентонита.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переработке металлической стружки и шламовых отходов металлургической промышленности. Металлическую стружку, состоящую из стружки черных металлов и алюминиевых сплавов, дробят, очищают, добавляют связующий материал, перемешивают и уплотняют в пресс-форме.

Изобретение относится к области подготовки сырья к металлургическому переделу. Способ производства железорудных окатышей включает подготовку шихты для сырых окатышей, окомкование шихты с получением сырых окатышей, сушку, обжиг и охлаждение окатышей.
Изобретение относится к области подготовки сырья к металлургическому переделу. Железорудные окатыши для металлургического производства содержат железосодержащий материал и связующее вещество, а также отсев кокса.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к области подготовки железорудного сырья к металлургическому переделу, и может быть использовано в технологии окускования шихты при получении железорудных окатышей.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к окускованию железорудного сырья. Шламовый брикет экструзионный, полученный методом жесткой вакуумной экструзии, содержащий минеральное связующее, железо- и/или железоуглеродсодержащие отходы, включая шламы, и, при необходимости, железорудный концентрат и/или железную руду, флюсующие добавки и углеродсодержащие материалы, применяют в качестве компонента доменной шихты.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам окускования железорудного сырья, и может быть использовано при подготовке шихты для доменной плавки.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам окускования железорудного сырья. Брикеты экструзионные для выплавки металла получают методом жесткой вакуумной экструзии из шихтовой смеси, содержащей железорудный концентрат и/или руду, углеродсодержащие материалы, минеральное связующее и, при необходимости, железо- и/или железоуглеродсодержащие отходы и флюсующие добавки.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам окускования железорудного сырья, и может быть использовано при подготовке шихтовых материалов для выплавки металла в электропечах, включая рудотермические печи, индукционные печи и дуговые электросталеплавильные печи.
Брикет экструзионный металлический, полученный методом жесткой вакуумной экструзии, содержащий дисперсные отходы металлов, минеральное связующее и, при необходимости, флюсующие добавки, применяют в качестве компонента шихты в печах для выплавки металлов.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам окускования железорудного сырья, и может быть использовано при подготовке шихтовых материалов для доменной плавки.
Изобретение относится к применению невулканизируемой полимерной композиции в изолирующем слое силового кабеля постоянного тока, к силовому кабелю постоянного тока и способу его получения.

Изобретение относится к способу получения сополимеров или гомополимеров этилена в присутствии инициатора свободнорадикальной полимеризации и, по меньшей мере, одного агента передачи цепи.

Изобретение носится к экструзионной установке для экструзионного формования пластической оболочки вокруг трубчатой структуры. Техническим результатом является повышение качества пластической оболочки и уменьшение количества дефектов.

Изобретение относится к способу изготовления армированного волокном экструзионного профиля. Техническим результатом изобретения является повышение механической прочности при уменьшении веса.

Изобретение относится к мультимодальной полиэтиленовой смоле, экструзионной композиции, ее содержащей, и изделиям, которые могут быть использованы для изготовления экструзионных покрытий, экструзионных профилей и пленок.

Изобретение относится к способу изготовления трубопровода с теплоизоляцией, гофрированному трубопроводу с теплоизоляцией, установке для изготовления гофрированного трубопровода с теплоизоляцией.
Изобретение относится к металлургии, в частности к переплаву брикетов экструзионных, содержащих оксидные материалы и твердый углерод, в индукционной тигельной печи.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к окускованию железорудного сырья. Шламовый брикет экструзионный, полученный методом жесткой вакуумной экструзии, содержащий минеральное связующее, железо- и/или железоуглеродсодержащие отходы, включая шламы, и, при необходимости, железорудный концентрат и/или железную руду, флюсующие добавки и углеродсодержащие материалы, применяют в качестве компонента доменной шихты.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам окускования железорудного сырья, и может быть использовано при подготовке шихты для доменной плавки.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам окускования железорудного сырья. Брикеты экструзионные для выплавки металла получают методом жесткой вакуумной экструзии из шихтовой смеси, содержащей железорудный концентрат и/или руду, углеродсодержащие материалы, минеральное связующее и, при необходимости, железо- и/или железоуглеродсодержащие отходы и флюсующие добавки.

Предложены экструдированный пластмассовый профиль со встроенной изоляцией, способ экструзии такого изделия, а также способ изготовления окон и дверей из таких пластмассовых профилей.
Наверх