Способ производства железорудныхуглеродсодержащих брикетов

 

О П И С А Н И Е ц852952

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Саюе Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.09.79 (21) 2823241/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) M. Кл.

С 22В 1/24

Гасударственный комитет ссср (43) Опубликовано 07.08 81. Бюллетень № 29 (53) УДК 669.1:622.782 .42 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.08.81

/

1 ( (72) Авторы изобретения

3. И. Некрасов, Б. Н. Маймур, Б. А. Нижегород и В. И. Ковтун (71) Заявитель

Институт черной металлургии (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ

УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ БРИКЕТОВ

Изобретение относится к металлургии, преимущеcTBcHHQ к доменному производству и может быть использовано при выплавке чугуна и стали.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ производства брикетов для доменной плавки, получаемых горячим прессованием частично восстановленных железорудных концентратов с добавкой 4 — 7 вес. % (по углероду) углеродсодержащего компонента, заключающийся в том, что восстановление железорудных концентратов осуществляется до 33 — 40% при 850 — 900 С, а углеродсодержащий компонент вводят предварительно нагретым до

850 †10 С (11.

По этому способу получают прочные бриксты, хорошей восста нови мости которых при 900 1050 С в восстановительной среде способствует запрессованный измельченный антрацит с высоким (93% ) содержанием углерода.

Недостатками такого способа являются относительная сложность процесса производства брикетов, снижающая его производительность, и невозможность использования рсзервов повышения качества брикетов за счет углеродистой добавки.

Прп известном способе не может быть комплексно использована углеродистая добавка в виде длиннопламенного угля с высоким содержанием летучих веществ, хотя такая добавка является ценной с точки зрения как процесса получения, так и качества брикетов.

Целью изобретения является увеличение производительности процесса и повышение

10 качества брикетов.

Зто достигается тем, что в способе, включающем предварительное восстановление железорудного компонента до 33 — 40%, нагрев углеродсодержащего компонента, их

15 смешивание и горячее прессование, нагрев углеродсодержащего компонента, в качестве которого используют уголь с содержанием летучих веществ 35 — 40 вес. %, осуществляют до температуры начала выде20 ления летучих.

Предлагаемый углеродсодержащий компонент (длиннопламенный уголь) характеризуется тем, что в процессе нагрева из него, начиная с температуры 275 С, выде25 ляются газообразные продукты, обладающие достаточным восстановительным потенциалом для перехода высших окислов в вюстит.

Интенсивность восстановления обеспечи20 вается тем, что первичное реагирование

852952

15 происходит на поверхности нагретых до высокой температуры железорудных частиц. Газообразные продукты восстановления при фильтрации через слой железорудного материала реагируют с частицами твердого нелетучего остатка термического разложения угля, обладающего развитой поверхностью, а следовательно, высокой активностью.

Происходит вторичное обогащение газовой фазы восстановителями. При этом реализуется высокоскоростной механизм комбинированного восстановления.

Благодаря тому, что углеродсодержащий материал при его подаче в слой нагретого железорудного материала, являющегося теплоносителем, термически обрабатывается в режиме скоростного пиролиза, достигается новое качество углеродистой добавки — повышенный выход активных восстановительных газов и более развитая, энергетически активная поверхность углерода твердого остатка.

Удельная поверхность этого углеродсодержащего материала значительно выше, чем удельная поверхность антрацита. Кроме того, в результате термической деструкции происходит нарушение его кристаллической структуры. Благодаря этим особенностям запрессованного углерода повышается одно из важнейших качеств брикетов — их восстановимость, В настоящее время длиннопламенный уголь не используется в качестве технологического топлива вообще и при производстве железорудных углеродистых брикетов в частности. Предлагаемое техническое решение позволяет комплексно использовать при производстве брикетов как физико-химически активные летучие компоненты длиннопламенного угля для восстановления концентратов, как и твердый остаток для повышения восстановимости брикетов.

Использование летучих обеспечивается тем, что углеродистая добавка смешивается при комнатной температуре или при температуре до 275 С, когда еще не начали выделяться летучие, с нагретым до 850 — 1000 С железорудным концентратом. Если греть смесь длиннопламенного угля с концентратом до температуры восстановления или греть уголь отдельно до 850 — 1000 С, как в известном способе получения брикетов, летучие вещества не будут работать в качестве восстановителя. При совместном нагреве они уйдут раньше, чем концентрат достигнет температуры, при которой развивается восстановительный процесс. При отдельном нагреве на смешение с железорудным компонентом будет подан углеродистый материал, уже не содержащий летучих. При смешении же с нагретым до

850 — 1000 С концентратом длипнопламенный уголь прогревается за счет тепла концентрата, и выделяющиеся летучие компо О

25 зо

55 со

G5 ненты активно восстанавливают магнетитовый концентрат до вюстита. При этом не происходит нежелательного перевосстановления (свыше 40%), которого нельзя избежать при использовании в качестве восстановителя водорода.

Следовательно, при применении длиннопламенного угля за счет ускорения процесса восстановительно-тепловой обработки концентрата перед брикетированием повышается производительность всего процесса получения брикетов, а за счет специфических свойств запрессовываемого углерода твердого остатка повышается качество брикетов.

Предназначенный для производства брикетов богатый железорудный концентрат (как правило, это магнетитовый концентрат крупностью меньше 100 мкм) нагревают до 850 †10 С, например, в вихревой камере, в которой требуемый нагрев обеспечивается за время не более 3 мин. Нагретый материал подают в агрегат для восстановления, например во вращающуюся печь.

Измельченный или раздробленный до необходимой крупности длинно пламенный уголь, имеющий естественную температуру или предварительно подогретый любым известным способом до температуры не выше

275 С, для удаления влаги и адсорбированных газов также подается во вращающуюся печь в таком количестве, чтобы остающийся после ухода летучих твердый остаток обеспечивал содержание углерода в брикетируемой шихте 4 — 7%. Во вращающейся печи происходит смещение угля с горячим концентратом, прогрев его за счет тепла концентрата, вызывающий выделение летучих веществ, скоростное восстановление концентрата до 33 — 40% за счет летучих и частично за счет углерода твердого остатка. Затем углеродсодержащая шихта подается в бункер-накопитель, из которого через дозирующее устройство выдается на валковый пресс с удельным давлением прессования 300 — 1200 кг/см . Спрессованные брикеты охлаждаются и складируются или горячими подаются на дальнейшую переработку.

Степень восстановления 33 — 40% выбрана из соображений получения пластичного, легко деформируемого материала, обеспечивающего при брикетировании тесный контакт частиц. Из окислов железа только вюстит обладает высокими пластическими свойствами. Степень восстановления 33% как раз соответствует переводу железорудного материала в вюстит. Степень восстановления 40% соответствует образованию до 10% металлического железа. Более высокая степень металлизации шихты из богатых мелкодисперсных концентратов нерациональна, так как усложняются условия работы восстановительного агрегата за счет

852952

5 слипания частиц, возможны настылеобразования и т. д.

Добавки длиннопламенного угля из расчета 4 — 7 /о углерода в брикетах за счет твердого остатка обеспечивает быстрое восстановление нагретого до 850 †10 С концентрата до требуемой степени и наибольший приоритет восстановимости брикетов на единицу веса запрессованного углерода.

Выше 7 /, прирост восстановимости брикетов уже незначителен, в то же время наблюдается снижение их прочностных свойств.

При добавках меньше 4o углерода прирост восстановимости также уменьшается.

Предлагаемый способ производства железорудных углеродсодержащих брикетов опробован в Институте черной металлургии на лабораторной установке. Для получения брикетов использовали магнетитовый концентрат Курской магнитной аномалии (КМА) и длиннопламенный уголь Западного Донбасса.

Отработан режим получения брикетов, изучены их прочностные свойства и восстановимость. Полученные результаты показывают возможность повышения производительности по сравнению с известным способом производства брикетов и повышения качества брикетов.

Пример. В лабораторных условиях производили брикеты по известному и предлагаемому способам.

По известному способу магнетитовый концентрат КМА с содержанием железа

68 /о восстанавливали до вюстита на вращающейся печи (загрузка — 3 кг концентрата) при температуре 850 С газовой смесью, обеспечивающей интенсивное восстановление концентрата до оптимальной степени — 33 — 40 . Концентрат нагревался до 850 С вместе с печью за 100 мин, после чего подавалась восстановительная газовая смесь. Восстановление до вюстита происходило за 120 мин. Затем в смесь вводили 160 г предварительно нагретого до

850 С антрацита (93 /о С) крупностью меньше 400 мкм (из расчета 5о/о углерода в вюститно-угольной шихте) . Смешивание восстановленного до вюстита концентрата и антрацита происходило при вращении печи в течение 10 мин. Горячую шихту прессовали в брикеты диаметром и высотой

14 мм при давлении 1100 кг/см . Полученные брикеты имели прочность на раздавливание 1600 — 1700 кг/образец. При восстановлении их в атмосфере водорода при

900 С степень металлизации 95 — 96о/о достигалась за 30 мин.

По предлагаемому способу в ту же вращающуюся печь, предварительно разогретую до 950 С, загружали 3 кг концентрата

КМА. Нагрев концентрата до 850 С происходил за 10 мин. После этого, не прекращая вращения печи, вводили 400 г измель5

Зо

65 ченного до 400 мкм неподогретого длиннопламенного угля комбината «Павлоградуголь», шахта 6/42 (содержание углерода—

66о/о, летучих — 35о/о, золы — 6о/о). При таком соотношении концентрата и угля в получаемой после восстановления вюститно-угольной шихте содержалось 5 /о углерода. Восстановление магнитового концентрата до вюстита при этом происходило за

15 — 20 мин с момента подачи в печь угля.

Брикеты горячего прессования из полученной таким образом шихты при такой же прочности как у полученных по известному способу брикетов металлизировались в атмосфере водорода при 900"С до степени

95 — 96 /о за 17 — 20 мин.

Использование предлагаемого способа производства железорудных углесодержащих брикетов обеспечивает по сравнению с известным способом следующие преимущества: — возможность использования в качестве углеродсодержащей добавки вместо высококачественного антрацита более дешевого угля, не применяющегося в настоящее время в качестве технологического топлива; — упрощение технологической схемы производства брикетов за счет того, что процесс восстановления концентрата, термической обработки угля и смешение их производится в одном агрегате; — повышение производительности процесса производства брикетов за счет сокращения времени восстановительно-тепловой подготовки шихты к брикетированию, которое обеспечивается быстрым нагревом концентрата (например, в вихревой камере) и скоростным его восстановлением продуктами термической деструкции длиннопламенного угля; — повышение качества брикетов за счет повышения их восстановимости, сокращение в 1,5 раза времени восстановления брикетов приводит к повышению производительности доменных печей и сокращению расхода кокса при их проплавке.

Формула изобретения

Способ производства железорудных углеродсодержащих брикетов, включающий предварительное восстановление железорудного компонента до 33 — 40 /о, нагрев углеродсодержащего компонента, их смешивание и горячее прессование, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увсличения производительности процесса и повышения качества брикетов, нагрев углеродсодержащего компонента, в качестве которого используют уголь с содержанием летучих веществ 35 — 40 вес. /о, осуществляют до температуры начала выделения летучих.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 2500489, кл. С 22В 1/24, 1978.