Способ обжига карбонатных марганцевых концентратов

 

ЬП ИСАНИЕ

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()968091 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.04.81 (21) 3279800/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

С 22 В 47/00

Гееударетвеииый комитет сесе (53) УДК 669.743, . 11 (088.8) Опубликовано 23.10.82. Бюллетень № 39 с

Дата опубликования описания 28.!0.82 ло делам изобретений и открытий

В, В, Червоткин, М. Э. Бланк, Б. А. Боковиков, В. P. Кончаковский, Н. В. Федоренко, И. А. Копырин, В. Г. Мизин, g:И-.Воакобойник, С. Г. Грищенко, Н. М. Деханов, А. А. Чайченкф 3. Ц;,Каргина, М. В. Райгородецкий, А. М. Кучер и О. Ф. рЦестаковский .

Всесоюзный научно-исследовательский институт мет ффргйческой теплотехники, Научно-исследовательский институт Малуургии, Украинский научно-исследовательский институт спе иальных сталей, сплавов и ферросплавов и Научно-исследовательс и и Щй ектный. институт по обогащению и агломерации руд черйыхйетвллов: .., 1 (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ ОБЖИГА КАРБОНАТНЫХ МАРГАНЦЕВЫХ

КОНЦЕНТРАТОВ

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам подготовки марганцевого сырья к электрометаллургическому переделу.

Известен способ обжига кусковых карбонатных концентратов во вращающихся печах (1).

Недостатком указанного способа является относительно низкий тепловой КПД вращающихся печей, обусловленный малым коэффициентом заполнения печного барабана, дополнительное истирание материалов при обжиге в пересыпающемся слое, образование повышенного количества пыли, сравнительно большой выход мелких фракций обожженного продукта, которые нуждаются в дальнейшем окусковании перед метал- )s лургическим переделом.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ обжига карбонатных марганцевых концентратов в шахтных печах, включающий окислительный и декарбонизирующий обжиги, осуществляемые нагревом слоя концентрата продувкой теплоносителем. Нагрев шихтовых материалов ведут до 1110 — 1140 Ñ со скоростью 5 — 10 град/мин, а в интервале температур 950 — 1100 С продувают смесью природного газа и колошникового газа ферросплавиого производства, взятых в соотношении 1:1 (2).

Недостатками известного способа являют ся необходимость поддержания относительно высоких температур (до температуры

1140 С), что требует дополнительного расхода тепла, тогда реакция декарбонизирующего обжига практически полностью завершается в интервале температур до 950 С, неоправданное ограничение скорости нагрева 5 — 10 град/мин во всем интервале температур, что снижает возможную производительность термических агрегатов и отсутствие конкретных теплотехнических и технологических параметров, позволяющих обеспечить качественную подготовку карбонатных марганцевых концентратов к электрометаллургическому переделу, в частности продолжительности обработки концентратов в зоне активной декарбонизации и расходу теплоносителя на единицу массы обожженного продукта, а также условий использования физического тепла охлаждаемого материала.

968091

Цель изобретения — повышение эффективности использования тепла и производительности печи.

Эта цель достигается тем, что согласно способу обжига карбонатных марганцевых концентратов, включающему окислительный и декарбонизирующий обжиги, осуществляемые нагревом слоя концентрата продувкой теплоносителем, окислительный обжиг ведут с нагревом до 500 — 600 С со скоростью нагрева 11 — 15 град/мин, а декарбонизирующий обжиг ведут при 600 — 900 С в течение 250 — 300 мин нагревом концентрата смесью продуктов сгорания природного газа, сжигаемого с .коэффициентом избытка воздуха 1,8 — 2,2 и при удельном расходе природного газа на процесс 55 — 65 Нм /т обожженного продукта, и воздуха с температурой 500 †8 С в количестве 400—

800 Нм /т.

Выбор скорости íà-„— 15 град/мин и температурного интервала 500 — 600 С осуществлен на основе проведенных исследований влияния этих параметров на разрушение кусковых карбонатных концентратов в процессе обжига. Основной причиной разрушения карбонатных концентратов, является интенсивное удаление кристаллогидратной влаги, завершающееся при 500 — 600 С. Относительно умеренные скорости нагрева до

15 град/мин позволяют избежать резкого локального повышения давления пара, образовавшегося в результате испарения кристаллогидратной влаги и тем самым способствует сохранению кусковой структуры концентрата. Скорость нагрева менее

11 град/мин не может быть приемлема, исходя из соображений обеспечения достаточно высокой производительности обжиговой печи. Из этих же соображений нет необходимости лимитировать величину скорости нагрева во всем интервале температур обжига карбонатных концентратов, а вполне достаточно ограничиться регламентацией этого параметра в пределах температур

500 — 600 С (удаление кристалло-гидратной влаги) .

Нижний предел температуры декарбонизации 600 С выбран по результатам исследований, показавшим, что меньшая температура не позволяет достичь степени декарбонизации 80О/р даже при значительном увеличении длительности процесса. Верхний температурный интервал связан с тем, что при

900 С разложение всех карбонатов протекает практически на 100 /О с высокой скоростью, и при повышении температуры выше 900 С в продуктах обжига начинается развитие процессов стеклообразования, что понижает прочность обожженных кусков и снижает их металлургическую ценность.

Продолжительность обжига 250 — 300 мин выбрана с учетом установленного на основании лабораторных исследований времени полной декарбонизации карбонатных концентратов, максимальный размер кусков ко40

Пример 1. В лабораторной шахтной печи проводят исследования по обжигу маргBHцевого карбонатного концентрата. Концентрат загружают в приемный бункер емкостью 1000 кг и самотеком попадаег в зону подогрева и обжига объемом 0,04 м, где проходят процессы дегидратации и декарбонизации марганцевых концентратов. Далее материал поступает в зону охлаждения, где охлаждается до 50 С в режиме противотока воздухом, подаваемым в нижнюю часть печи. Обожженный материал выгружается шнеком в разгрузочные бункеры шахтной печи. Отопление установки производится природным газом при помощи двухпроводной горелки. Так как разгрузочное устройство шахтной печи не позволяет работать на фракции материала более 15 мм, обжигу подвергали руду, просеянную на сите 15 мм следующего гранулометрического состава, класс 15 — 10 мм составлял 67,5 /ц, 10 — 5 мм—

30,3 /o, 5 — 0 мм — 2,2 /0. В режиме окислительного обжига работают в течение !5 ч торых может достигать 50 — 60 мм. Это время составляет при 800 С 150 — 180 мин. Однако учитывая неравномерность тепловых потоков по сечению шахтной печи, продолжительность пребывания в зоне декарбонизации увеличивается на 100 †1 мин, что позволит гарантировать однородность обжига кусковых карбонатных концентратов. Расходные коэффициенты природного газа (55—

65 Нм /т) и воздуха выбраны исходя из условий достижения указанных температурных условий в шахте печи, а также возможной работы печи на марганцевых карбонатных концентратах с различным содержанием карбонатов кальция, причем, чем больше содержание СаО, тем выше удельный расход природного газа. Учитывая наличие в шахтной печи зоны предварительного охлаждения карбонатных концентратов, для повышения теплового КПД установки ис-. пользуют поступающий из этой зоны воздух с температурой 500 —.800 С на процесс де20 карбонизации. Количество такого воздуха составляет 400 — 800 Нмз/т. Кроме того, разбавление продуктов сгорания воздухом снижает парциальное давление С02 в газовой фазе, в результате чего интенсифицируется процесс диссоциации карбонатов;

Оптимальным, с точки зрения декарбонизации (степень 95 — 98О/p) и выхода мелких фракций (содержание фракции 5 мм .—

5 — 8О/0), является следующий режим: скорость нагрева до температуры 550 С 12—

12,5 град/мин, температура декарбонизации 550 — 850 С, продолжительность обжи-. га 280 мин, коэффициент избытка воздуха

2,0, удельный расход природного газа на процесс 60 Нм /т. Расход воздуха, поступающего из зоны предварительного охлаждения

35 с температурой 750 С,— 600 Нм /т.

На чертеже приведена зависимость степени декарбонизации от времени.

-968091

Табли ца 1

Режим и свойства процесса

Величина

Скорость нагрева до 600 С, град/мин

14,4

Температурный интервал процесса декарбонизации, С

600-900

290

62,5.800-830

Расход охлаждающего воздуха, поступающего из зоны охлаждения, Нм /т. 780

Коэффициент избытка воздуха при сжигании природного газа в топке, ед

1,82

Свойства обжига: Ип, 38,3 (исходный 28,1Й) 0,33 (исходное СО

31, 8i) Степень декарбонизации, Количество мелочи (-5 мм), 99,2

10,7 (исходное 2,2/) Удель ная и роиз води тель ность зоны обжига, т/максут

13,8 ж

Удельный расход природного газа скорректирован с учетом повышенных тепловых потерь лабораторной печи. ганцевого концентрата в промышленной шахтной печи принимается 250 — 300 мин.

Пример 3. В полупромышленной печи

1600 кВА экспериментального цеха УкрНИИспецстали проводят выплавку ферромарганца с использованием сырого и обожженного в шахтных печах карбонатного концентрата. Средний химический состав концентрата следующий:

55 Исходного Мп 27,9О/р, SiOq 14,63О/p, ППП

25 55о/оо/о

Обожженного Мп 34,0 /p, SiOg 14,66 /p, ППП 9,68 /о

5 при производительности шахтной печи

23 кг/ч по обожженному продукту.

Время нахождения материала в зоне обжига, мин

Удельный расход природного газа, Нм з/т

Температура охлаждающего воздуха, поступающего в зону обжига из зоны охлаждения, С

Пример 2. На лабораторной установке с непрерывной записью изменения веса обжигаемой навески слоя исследуют зависимость степени декарбонизации от времени для кусков размером 10,20 и 40 мм при средней скорости нагрева слоя до 600 С 13 град/мин (на фиг. 1). Из графиков видно, что при размере куска 40 мм время полного разложения карбонатного марганцевого. концентрата составляет 175 мин. С учетом возможного увеличения размера кусков обжигаемого материала и неравномерности распределения теплоносителя в слое время обжига мар6

Показатели и параметры работы шахтной печи приведены в табл. 1.

968091

l9

Кокс (влажный), 10О/о

Железная руда

Известняк

17 кг:

1 и

100

100

Табли ца 2

Варианты п

Показатели

1,44

1,0

3,85

3,20

644

466

4450

Удельный расход эл/энергии, кВт.ч/т

Содержание в металле, 4: Nn

3369

78,1

80,2

0,61

1 3

0,58

0,51

Основность шлака

1,32.1, 35

1,06

0,9

60,6

78,9 металл

l4,2 шлак

25,6

6,4 потери

Формула изобретения

Состав шихты по вариантам следующий, Сырой карбонатный концентрат

Обожженный карбонатный концентрат

Длительность кампании, сут

Производительность баз, т/сут

Удельный расход кокса (сухого), к г/т

Кратность шлака

Распределение марганца,i:

Как видно из приведенных в табл. 2 данных, использование обожженного карбонатного концентрата по сравнению с сырым позволяет повысить производительность электропечи на 20%, снизить удельный расход электроэнергии на 100 кВт ч на тонну сплава, снизить расход кокса на 170 кг/т, повысить извлечение марганца на 18,3%.

Экономический эффект составит 24,55 руб/г или около 4 млн. руб. в год.

Способ обжига карбонатных марганцевых концентратов в шахтных печах, включающий окислительный и декарбонизирующий обжиги, осуществляемые нагревом слоя концентрата продувкой теплоносителем, отличающийся тем, что, с целью повышения

Показатели выплавки ферромарганца по вариантам плавок приведены в табл. 2. эффективности использования тепла и производительности печи, окислительный обжиг ведут с нагревом до 500 — 600 С со скоростью нагрева 11 — 15 град/мин, а декарбонизирующий обжиг ведут при 600 — 900 С в течение 250 — 300 мин нагревом концентрата смесью продуктов сгорания природного газа, сжигаемого с коэффициентом избытка воздуха 1,8 — 2,2 и при удельном расходе природного газа 55 — 65 НМ /т обожженого продукта, и воздуха с температурой 500—

800 С в количестве 400 — 800 Нм /т обожженного продукта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

ss 1. Авторское свидетельство СССР № 429111, кл. С 22 В 47/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 459515, кл. С 21 С 7/064, 1973.

968091

/РО >50 1Ю бО УО

Время ойкига, мик, Составитель В. Красина

Редактор Н. Рогулич Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 7263 41 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4