Способ подготовки сидеритовых руд к доменной плавке

 

О П- И-"- 6 "А -"-Й Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ 726199

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.06.77 (2I ) 2499848/22-02 (5) ) М. Кл.

С 22 В 1/02 с присоединением заявки J%

Гееударстввииый комитет

СССР ив делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 05.04.80. бюллетень ¹ 13 (53) УДК 669.1:

: 622. 782.4 (088.8) Дата опубликования описания05.04.80

М. Э. Бланк, В. В. Червоткин, Б. А. Бокбвиков, А. И. Ахлюстина, А. М. Комлев, Л. И. Медведев, Г. A. Пермяков и Б. Н. Зверев

Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической . теплотехники и Научно- исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых

Уралмехвнобр (72) Авторы изобретения (7I) Заявители (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СИДЕРИТОВЫХ РУД

К ДОМЕННОЙ ПЛАВКБ

Изобретение относится к области чер-ной металлургйи и может быть использовано при подготовке к доменной плавке сидеритовых руд.

Известны способы подготовки сидеритовых руд, включающие магнетизирующий обжиг в окислительной атмосфере в шахтных печах 1 и на агломерационных машинах И . Эти способы неэкономичны.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является способ подготовка к доменной плавке сидеритовой руды.

Бакальского месторождения 31.

Способ включает дробление исходной руды на фракции до 60 мм, грохо.чение на фракции 60-$0 мм и 10-0 мм, окислительный обжиг руды фракции 6010 мм в шахтных печах при температуре 800-1000 С в течение 270 мин, rpo хочение обожженного продукта на фракции 60-8 и 8-0 мм, магнитную се2 парацию каждой фракции иа сепараторах слабого поля.

Окислительный обжиг крупнокусковой руды в шахтных печах ведут продуктами сгорания природного газа " "коэффициентом расхода воздуха c(= 1,8-2,0., К недостаткам способа относится выде-, ление при магнитной сепарации крупноокускованных концентратов (60-8 мм), бедных по содержанию железа (47-49%), так как в процессе окислительного обжига железосодержащий карбонатный минерал - ондер (ео Мрое ) СΠ— разлагается и преобразуется в магнезиоферрит (Ге 0 HgO), содержащий 5760,2% железа, количество которого в продуктах обжига не превышает 80%. Кроме того, при окислительном обжиге гидроокислы железа не магнетизируются и при магнитной сепарации вместе с пустой породой удаляются в хвосты, вследствие этого хвосты содержат 26-28% железа и потери металла при обогащении достигают 13%.

3 7261

Другим недостатком способа является незначительная (25-30%) степень десульфурации обожженной руды, поэтому при переработке по этой технологии руд; содержащих более 0,3% серы, получают концентраты,, некондиционные по содержанию серы.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса эа счет увеличения содержания железа металлического в руде 10 и уменьшения потерь его с хвостами, а также снижение содержания серы в концентрате.

Поставленная цель достигается тем„ что руду вначале обжигают в течение 1s

250-300 мин в нейтральной или слабовосстановительной среде продуктами сгорания природного газа, содержащими 5-9% окиси углерода, с коэффициентом расхода воздуха 0,9-1,0 в присутствии рециркулирую-10 щих газов, а затем довосстанавливают в той же печи в течение 60-90 мин смесью газов, содержащей 70-80 об.% водорода и 15-25 об.% природного газа. i

При обжиге сидероплеэита в нейтральной или слабовосстановительной среде продуктами сгорания природного газа в присутствии газов, образовавшихся от разложения карбонатов, отсутствует свободный кислород, поэтому только часть закиси железа окисляется до МЯО еО и в рей 3 эультате степень восстановления обожженного продукта доходит до 20% по . кислороду.

Процесс диссоциации сидероплеэита (ео Hgo ) СОэ, являющегося основ ным железосодержащим минералом сидеритовых руд Бакальского месторождения, при нагревании описывается уравнением: 4(е „,нд со =фе„,нд„ о.асо (ц !! родукты диссоциации, образовавшиеся по уравнению (1), взаимодействуют между собой с образованием магнеэиоферрита

+QО е Оз и вюстита (закиси железа FeO)

Суммарный процесс диссоциации сидеро4 плезита описывается уравнением:

eovg NgO.le>Q>+FeQe5СО,+6О ф).

При последующем довосстановлении обожженного продукта смесью водорода и природного газа часть железа восстанав ливается до металлического состояния и одйовременно происходит восстановление гидроокислов железа.

Степень восстановления продуктов об ,кига достигает 70-90% (по кислороду), а содержание железа в концентрате после магнитного обогащения повышается до

65-75%. Кроме того, за счет восстанов99 4 ления гидроокислов железа снижается содержание железа в хвостах магнитной сепарации.

Использование восстановительного газа, содержащего значительное количество водорода (80%), способствует эффектив ному удалению серы из обожженной руды, На.чертеже показана схема реализации. -. способа.

На схеме изображены: шахтная печь 1 с выносной топкой 2; система очистки колошникового газа, включающая циклоны 3, аппараты Ь мокрой газоочистки, газодувки 5, рекуператоры 6 для подогрева смеси водорода с природным газом система очистки водорода, включающая циклоны 7, аппараты 8 мокрой газоочистки, газодувки 9; грохот 10, магнитный сепаратор 1 1.

Способ осуществляется следующим образом. Крупнокусковую сидеритовую руду загружают в шахтную печь 1 в зону обжига.. Туда же через выносную топку 2 подают продукты сгорания природного газа при коэффициенте расхода воздуха

0,9-1,0. Обжиг ведут в течение 250ЗОО мин при температуре 950-1050 С в нейтральной или сл абов осст ановительной среде, содержащей 5-9% окиси углерода, в противотоке продуктов сгорания природного газа в присутствии raaoa, образовавшихся в процессе разложения карбонатов. Эти газы выводят иэ печи через ,циклоны 3 и аппараты 4 газоочистки, часть их рециркуляционной газодувкой 5 подают в выносную топку 2 шахтной печи

1, а остальную часть сбрасывают в дымовую трубу. Использование газа, образовавшегося при разложении карбонатов, позволяет создать слабовосстановительную, атмосферу и снизить температуру продуктов сгорания прйродного газа. Обожженный продукт, восстановленный в зоне обжига до 20% (по кислороду) и разогретый до 950-1050ОС, через разделительную зону поступает в зону восстановления, где в прямотоке смеси газов, содержащей 70-80 o6.% водорода и 15-25 o6.% природного газа, происходит окончательное восстановление обожженного продукта до 70-90% (по кислороду) и удаление серы из него.

При разложении природного газа в зоне восстановления на углерод и водород компенсируются затраты водорода на восстановление руды с учетом перетока водорода в зону обжига. Переток части

726199

Т абли

Температура, С а) в зоне обжига 950-1050 б) в зоне восстановления 950-650

Температура водорода/ и природного газа, подаваемого в печь, С 600-650

950-1050

Температура продуктов сгорания,оС 1 100-1200 1 100-1200

Продолжительность обжига, мин

a) в зоне обжига б) в зоне восстановления, Расход тепла на тонну сырой руды, ккал/т

300

300

1200000 290000.Расход природного газа на тонну сырой руды, нм /т: в том числе: а) на отопление зоны обжига

138,2

66,0 газа из эоны восстановления предотвращает накопление в циркулпруемом водороде двуокиси углерода, сероводорода и азота, /

Разогрев обожженного продукта в зоне обжига до 950-1050 С обеспечивает о высокую скорость восстановительного йроцесса в зоне восстановления. Процессы восстановления обожженной руды и разложения природного газа в этой зоне осущес«п твляют при снижении температуры с 950 1050 С до 650 С. Для обеспечения не-, обходимого теплового режима зоны восстановления смесь водорода и природного газа нагревают до 600-650 С в рекуператоре 6. Металлиэованный продукт, образующийся в процессе восстановления, является катализатором раэложенйя природного газа.

Обработанный водород с парами влаги 20 выводят иэ печи через системы очистки водорода и рециркуляционной газодувкой

9 подают в зону восстановления и зону охлаждения шахтной печи, где обожженный продукт охлаждают до 50 С. Затем о продукт направляют на грохот 10, кото-, рый разделяет его на фракции 60-8 и

8-0. мм.

Обожженный продукт фракции 8-0 мм и исходную руду фракции 10-0 мм направляют на агломерацию.

Обожженный продукт крупностью 608 мм направляют на сухую магнитную сепарацию, осуществляемую на сепараторах

11 с напряженностью магнитного поля

1000 Э. Магнитный концентрат является готовым продуктом для доменной плавки.

Способ проверен в лабораторнЫх услови- . ях на установках ВНИИМТ производительностью 30-70 кг/ч и в промышленных условиях в шахтной печи Белорецкого металлургического комбината производитель постыл 30 т/сут. М-агнитная сепарация восстановленного продукта осуществляf лась в институте Уралмеханобр на сухом барабанном сепараторе промышленного образца при напряженности магнитного поля 1000 Э.

Испытывалась сидеритовая руда Вакальского месторождения.

Параметры и показатели процессов обжига и магнитной сепарации по предлагаемому способу и прототипу приведены в табл . 1-3.

П олжение табл 1

726199

6) на смешейие с . водородом в цикле рециркуляции в) на отопление газоподогревателя

Коэффициент расхода воздуха при отоплении эоны обжига

60,6

0,95-1,00 1,8-2,0

Восстановительная

84-87

Среда

Степень восстановления

Окислительная

33,8

Степень десульфурации

Грохочение Фракция

60-10мм 69 21 31,27 исходной Отсев 10О мм 30,79 29,96 руды Исходная руда 100, 0 30,87:

70, 11 75,0 31,90 75,78

29,89 25,0

30,38 24,22

100,0 100,0 3 1,51 100,0

Окислитель- Обожженный обжиг в ный шахтной пе- Пыль I чи Летучие

Фракция

60-10 мм

38,44 59, 38 72,28

1,88 58,80 3,50

48,73

1,50

43,24

38,60

68,23

1,88

18,98

34, 68

69,21 31,27

70, 1 1 75,0 3 1,90 75,78

=-=-: -Ppoxoee8He Фракция обожженной 60-8 мм руды Отсев 80 мм

Пыль Ò

Обожженный

42,32 43,40

59,50 30,25 59,20 56,73

6,27 42,44

О, 14 30,95

48,73 43,24

- 8,19 59,95

38,44 59,38

8,62

0,11

68,23

15,55

72,28

Сухая ма Концентрат нитная сепа- фракции 60рация фрак- 8 мм 31,85 48,66 ции 60-8 мм Хвосты фракции 60-8 мм 10,34 27,37

Пыль Э О, 13 30,95

Фракция

60-8 мм 42,32 43,40

25,06 67, 10 53,26

50,20

2,61

0,86

4,73 - 17,30

0,46 58,70

9,17

0,13

59,50

30,25 59,20 i

56,73

Таблиц а 2

- Технологические показатели обжиг-магнитного обогашения исходной руды

726199

Продолжение табл. 2

По предлагаемому способу

По способу-прототипу

Операции Продукты выход от содержа- извлечеруды, % ние Fe, % ние Fe,%

Суммарные Концентрат показатели фракции 608 мм

Отсев на

31,85 48,66

37,06 32,08

50,20

25,06 67, 10 53,26

33, 19 37,67 39 77

93,03

2,61

4,36

50,33

17,30

57,77

39, 74

27,37

36,97

68,9 1, 10;34

1,77

18,98

58,25

4,73

2,34

34,68

100 3 1, 5 1 100,0

100,0 30,87

100,0

Т аблица

Химический состав сырой руды фракции 60-10 мм, продуктов обжига и магнитной сепарации

Сырая руда фракция 6010 мм

31,90

31,27

"еаО т с

2,30

38,00

0,220

6,50

37,60

0,207

Обожженная pypa Fe е Oз

Реме ппп

Концентрат фракции 608 мм

48,66

67,35

2 00

0,18 с крупнокусковыми,(60-8 мм) хвостами снизились с 9,17 до 2,61%.

Степень десульфурации по предлагаемому способу достигла 90-92% (22-33,8% при окислительном обжиге).

Технико-экономические расчеты, выполненные Гипрьмезом, показали, что применение металлизованпого концентрата вместо концентрата, полученного из, Предлагаемый способ позволяет получать восстановленный продукт, содержащий 30-60% металлического железа, при сухой магнитной сепарации которого выделяются концентраты с содержанием

67,1% железа (48,66% при окислительном обжиге). Хвосты выделяются с содержанием 17,3% железа (27,37% при окислительном обжиге). Потери железа агломерацию

Суммарная продукция

Хвосты

Пыль

Летучие

Исходн. . руда

Fe немет е Оз

Fe0

43,40

56,80

6,20,О, 188

38,51

88,71

9,17

2,12 выход от содержа- извлече руды, % ние I e, % ние Fe %

59,38 6,00

37,0

3,50

О, 180

67, 10

36 64

4,30

35,30

0,15

199"" "

РуУа А7- /Онм

БНИИПИ Заказ 609/24 Тираж 694 Подписное

Филиал ППП Патейт, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

11

"сидерита при окислительном обжиге, позволит снизить себестоимость 1 т чугуна на 0,30 руб.Годовой экономический эффект при переводе 9 шахтных печей 1 очереди Бакаль ского рудоуправления на восстановительный обжиг за счет сокращения потерь железа с хвостами, увеличения содержания железа в концентрате-, сокращения расхода кокса и увеличения производительноо- О ти доменных печей Челябинского металлургического завода составит 690000руб, Формула изобретения

f5

:. Способ подготовки сидеритовых руд к доменной плавке, включающий обжиг классифицированной крупнокусковой руды в шахтных печах с последующим магнитным обогащением обожженного про- >0 дукта, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса за счет увеличения содержания железа металлического в руде и умень; шения потерь его с хвостами, а также снижения содержания серы в концеитрате, руду вначале обжигают в течение

250-300 мин в нейтральной или слабовосстановительной среде продуктами сгорания природного газа, содержащими 59% окиси углерода, с коэффициентом расхода воздуха 0,9-1,О в присутствии рециркулирующих газов, а затем довосстанавливают в той же печи в течение 6090 мин смесью газов, содержащей 7080 об.% водорода и 15-25 обA при родного газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Обогащение сидеритовых руд за рубежом";Информация, 5, сер. 2, ЦН И ИЧМ, 196 2, с. 6. г. квасков Л. П., Х Д.r.иЛ, тина Л. И. Технология обогащения магнезиальных карбонатных руд.-Труды УШ Международного конгресса по обогащению no l лезных ископаемых, Ленинград, 1968, с. 219.

3. Федоренко Н. В., Жунев A. Г. идр.

Обогащение обожженных бакальских. сидеритовых руд. "Горный журнал", 1976, No. 7, с. 58-61 (прототип).