Способ термообработки железорудных окатышей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцнапистически к

Рвспубаик (u>870465 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 1Q0180 (21) 2868395/22-02 (51)М. Кл З с присоединением заявки М—

С 22 В 1/04

Государственный комитет

СССР ао делан изобретений и Открытий (23) Приоритет—

Опубликоваио021081, Бюллетень Й9 37 (53) УДК 669.1 :622 ° . 782.42 (088. 8) Дата опубликования описания 071081

С.Г.Меламуд, Е.А.Пахомов, Ю.Н.Лопатин,, ;

Г.А.Топорищев, Б.Ш.Статников и A.Ã.Æóíåâ

Ордена Трудового Красного Знамени научно-йсследоватйльски и проектный институт обогащения и меха ическдй,обработки полезных .ископаемых Уралмеханобр и Уральский ордена

Трудового Красного Знамени политехнический инстйтут " " им. С.М.Кирова (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ

OKATbEIJEA

Изобретение относится к области черной металлургии н может быть использовано при производстве окатышей.

Известен способ получения окисленных окатышей, включающий частичное окисление при 400-500 С на 35-45%, обжиг пои 1250-1350 С и охлаждение до 800-900 С в безокислительной атмосфере (1) .

Способ позволяет существенно сни/ вить разрушение окатышей в ходе восстановления.

Недостатком способа является повышенный расход топлива при обжиге в связи с неполным использованием хими- 15 ческого тепла при окислении магнетита.

Кроме того, их пониженная восстановимость вызывает увеличение расхода кокса в доменной плавке.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ обжига железорудных окатышей, о включающий сушку, окатышей до 150-300 С по высоте слоя, нагрев верхней части слоя со стороны продувки до температуры обжига со скоростью 200250 С/мин,обжиг при 1200-1350 С в окислительной атмосфере и охлаждение воздухом (2).

Способ позволяет повысить производительность обжиговой машины, однако прочность окатышей в исходном состоянии и прн восстановлении невысокая. Это объясняется тем, что интенсивно нагретые, обожженные в окислительной атмосфере окатыши состоят из магнетитового ядра и окисленной оболочки, расплав которой более т„ гоплавок и кристаллизуется в зоне охлаждения при температуре на 100150 С выше температуры кристаллизации расплава ядра. В момент кристаллизации расплава в ядре усадка его превышает таковую для застывшей оболочки, разница деформаций вызывает напряжение на границе ядра и оболочки с образованием концентрических трещин. Такие окатыши при транспортировке и перегрузках разрушаются и являются источником образования мелочи, а уцелевшие при транспортировке разрушаются в доменной печи при восстановлении.

Целью изобретения ячляется повышение прочности окатышей в исходном состоянии и при восстановлении.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем сушку, нагрев верхней части слоя со скоростью

870465

20

1300 1200

Прочность, Кr/îêатыш

75 107

200-250 С/мин, высокотемпературный обжиг при 1200-1350 С в окислительной атмосфере, окатыши охлаждают до

900-1000 С в бескислородной атмосфере до образования на поверхности окатышей диссоциированного до магнетита слоя, причем толщина его составляет

15-40% от толщины окисленной оболоч;си .

Сущность способа заключается в том, что снижение парциального давления кислорода во время охлаждения интенсивно нагретых окатьпаей с 12001350ОC до 900-1000ОC сопровождается диссоциацией гематита окисленной оболочки. Формирование частично диссоциированного слоя в оболочке окатыша способствует перераспределению напряжений по сечению окатыша и уменьше Йию их на границе магнетитового ядра и окисленной оболочки. Проведенные нами расчеты показали, что в случае,если толщина диссоциированного слоя составляет 15-40% от толщины окисленной оболочки, величина напряжений на границе магнетитового ядра и окисленной оболочки становится ниже предела прочности железоокисных фаз.

Это исключает развитие трещин и раэупрочнение. интенсивно нагретых окатышей. Для образования непрерывного диссоциированного до магнетита слоя необходимо, чтобы диссоциация гематита протекала в окисленной оболочке на глубине, равной суммарному диаметру 5-10 зерен или более.

Учитывая, что средний диаметр окатыша 13 мм,средний размер зерен 0,05мм, а толщина окисленной оболочки при интенсивном нагреве составляет 0 5 диаметра окатыша, толщина.непрерывного диссоциированного слоя не может быть менее 15% толщины окисленной оболочки.

Увеличение толщины диссоциированного слоя более 40% нецелесообразно, так как это ведет к снижению скорости охлаждения и уменьшению производительности обжиговых машин, а значения прочности окатышей не изменяются.

Магнетито-гематитовая структура диссоциированного слоя окатыша способствует формированию шлаковой связки, состоящей из железо-кальций-силикатного стекла, восстанавливающегоТемпература до которой охлаждали окатыши в бескислородной среде, С

Из проведенных результатов следует, что бескислородную атмосферу при охлаждении для получейия прочных окатышей нужно поддерживать до 90025

50 ся при 700-900 С. Стекло экранирует рудные зерна от непосредственного соприкосновения с восстановительным газом и сдвигает начало восстановления гематита с 500-600ОC до 700800 С. Восстановление в этом температурном интервале не сопровождается разбуханием и разрушением гематитовых зерен. Окисленная оболочка окатышей с частично диссоциированным слоем слабо резрушается при восстановлении, образуя меньше мелочи.

Пример осуществления способа. Сырые окатыши диаметром 12-14 мм получали на лабораторном окомкователе из концентрата с содержанием железа

62,4%, офлюсованного известняком до

1,3. Обжиг окатьпаей проводили в вертикальной печи электрического нагрева, помещая их в корзину иэ жаростойкой проволоки. Состав газовой атмосферы для продувки окатышей менялся в различные периоды термообработки (см. табл. 1) . Температуру измеряли платина — платинородиевыми термопарами.

Интенсивность нагрева окатышей осуществляли опуская корзину в рабочую зону печи с повышением температуры в центре окатыша со скоростью

225ОC/Mèí до температуры 1320. С, время обжига б мин, скорость "охлаждения

100 С/мин.

Температуру обжига и скорости нагрева окатышей, представляющих верхнюю, среднюю и нижнюю части слоя, выбирали в соответствии с полученными в промьпаленных условиях интенсивностями нагрева.

Скорость охлаждения должна выбираться с тем расчетом, чтобы время пребывания окатышей при охлаждении в диапазоне 900-1000 С было достаточно для формирования диссоциированного слоя толщиной 15-40% от толщины окисленной оболочки. Для офлюсованных окатышей из концентрата с содержанием железа 62,4% этому условию отвечают скорости охлаждения, равные

100 С/мин или ниже.

При охлаждении окатышей в бескислородной атмосфере до определенной температуры, а затем на воздухе,прочность окатышей меняется следующим образом.

1100 1000 900 800 600

180 260 274 266 270

1000ОС. Дальнейшее охлаждение можно проводить в окисленной среде.

Изменение соотношения магнетита и гематита по сечению окатыша„. толщину

870465 окисленной оболочки и диссоциирован-. ного слоя, а также радиус магнетитового ядра определяли на структурном анализаторе Эпиквант фирмы КарлЦейс-Иена, ГДР.

Обожженные окатыши испытывали на прочность при сжатии в токе газа, Способы

Часть слоя

Температура обжига, С

Содержание кислорода, Свойства обожженных

Ъ окатышей

Скорость нагрева, С/мин

Прочность на раздавливанне, кг/окатыш.

Разбухание при во сот новлении

При При наг- охлажреве и денни обжиге

FeO, % олщина диссоциированного слоя в

В от толщины кисленной обоочки

Середы- 1270 на

125

6,0 0,0

3 51 175

15 0 21,0

Низ 1230 100

4,4

5,68 150

3 75 134

2,02 270

2,12 274

3,44 252

0i0

6q5 ОсО

Среднее

100

225

25,0

10,0

125

6,8

15,0 0,0

Низ 1230

100

4,8 15

7,2

5,23 230

3,6 252

Среднее.Полученные данные свидетельствуют о том,что предлагаемый способ позволяет поднять среднюю по слою прочность окатышей со 134 до 252 i

Способ может быть осуществлен на конвейерных обжиговых машинах без изменения производительности агрегата, так как скорость нагрева, температуры обжига и скорость охлаждения в опытах не отличались от полученных в промышленных условиях. В зоне рекуперации верхнюю часть слоя необходимо охлаж дать до 900-1000 С бескислородными продуктами сгорания; Последние могут быть получены сжиганием топлива с . 40 коэффициентом избытка воздуха 1, а также при использовании известного способа охлаждения кусковых материалов в охладителе с нейтральной атмосферой. В случае охлаждения продуктаФормула изобретения

Известный Верх 1320 225 (прототип) Предлагае- Верх 1320 мый

Предлагае- Середи- 1270 мый на содержащего 33-35% СО и 65-67% СО при нагреве со скоростью 10 С/мин до

1000 С.

Результаты сравнительных испытаний известного и предлагаемого сносо бов даны в табл. 1.,9 0 0 0 2,15 75 ми сжигания газа понизить их температуру до требуемой (900-1000 С) можно смешивая воздух, идущий на горение, с дымовыми газами зоны обжига или паром.

Внедрение предлагаемого способа вместо используемого интенсивного нагрева с охлаждением воздуха позволит получить экономический эффект около 570 тыс. руб в год.

Способ термообработки железорудных окатышей,, включающий сушку, нагрев верхней части слоя со скоростью 200250 С/мин, высокотемпературный обжиг при 1200-1350 С в окислительной атмосфере и охлаждение, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения прочности окатышей в исходном состоянии и при восстановлении, ока870465

Составитель Л.Савицкая

Редактор T.Ìîðäîâà Техред A.Càâêà Корректор Г.Огар

Заказ 8680/54 Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, тьааи охлаждают.до 900-1000 С в бескислородной атмосфере до образования на поверхности окатыаей диссоциированного до магнетита слоя, причем толщина его составляет 15-40% от толщины окисленной оболочки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. йвторское свидетельство СССР

В 502058, кл. С 22 В 1/24, 1976.

2. Майзель Г.М. и др. Применение интенсивного режима нагрева окатышей на обжиговых машинах конвейерного типа. Обзорная информация института Черметинформация, M.,- 1978, сер.

3, вып. 3, с 14 (прототип) .