ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ОКАТЫШЕЙ Российский патент 1994 года по МПК C22B1/243 

Изобретение относится к черной металлургии.

Известна шихта для получения железорудных откатышей, состоящая из железорудного концентрата, кальцийсодержащего флюса и отходов металлизованных окатышей, в которой отношение содержаний оксида кальция к железу общему в смеси и отходов изменяют от 0,4-1,2 [1] .

Недостатком указанного технического решения является низкая прочность окисленных окатышей из-за осуществления процесса упрочнения в твердой фазе при образовании ферритов кальция из смеси кальцийсодержащего флюса и отходов металлизованных окатышей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является шихта, содержащая железосодержащий концентрат, известняк, бентонит и железосодержащие отходы металлургического производства в виде шлама, образующегося при промывке руды [2] . Указанные шламы содержат ≈60% фракции - 0,074 мм и ввиду выгодного отношения SiO₂/Al₂O₃≈ 1, его добавки улучшают металлургические свойства окатышей, т. е. повышается прочность сырых окатышей на сбрасывание в холодном состоянии, прочность обожженных окатышей на раздавливание в холодном состоянии и после восстановления. Как показали проведенные эксперименты, недостатком данного решения является увеличение пустой породы в шихте за счет ввода шлама в количестве до 20% и снижение восстановимости окатышей.

Цель изобретения - повышение прочности окатышей при восстановлении и повышение содержания железа в железорудном сырье.

Указанная цель достигается за счет ввода в состав шихты смеси углеродсодержащих шламов металлургического производства в количестве 4-10 мас. % , причем соотношение доменных, сталеплавильных и прокатных шламов в смеси равно 1 (0,11-0,25) : (0,09-0,15) соответственно.

Один из основных видов железорудного сырья, использующегося в доменном переделе, являются окисленные окатыши, основным недостатком которых является низкая прочность при восстановлении. Снижение прочностных характеристик окатышей при восстановлении в доменной печи приводит к снижению технико-экономических показателей доменных печей и загрязнению окружающей среды.

Низкие прочностные свойства окатышей заложены уже в процессе их получения, а именно в процессе окислительного обжига.

Процесс упрочнения окатышей на конвейерной обжиговой машине происходит главным образом за счет процесса твердофазного спекания зерен гематита и частично за счет жидкофазного спекания с участием волластонитового расплава. Обеспечивая достаточно высокую "холодную" пpочность железорудного сырья, данный процесс не может обеспечить высокую "горячую" прочность окатышей, так как при данном виде упрочнения основными фазами окисленных окатышей являются гематит и волластонитовая связка, а на основании проведенных исследований установлено, что наибольшее разрушение окатышей происходит на стадии восстановления гематита в магнетит.

Ввод шламов в шихту повышает прочность обожженных окатышей за счет снижения степени окисляемости материала, т. е. снижения содержания гематита и перехода от волластонитовой связки к оливиновой. Это происходит в результате того, что шламы, имеющие температуру плавления 1140-1180^оС, плавятся, образуя расплав, равномерно распределенный по объему окатыша. Образовавшаяся жидкая фаза на основе закиси железа, оксидов кальция и кремнезема, с одной стороны, препятствует окислению магнетика, с другой стороны, по своему составу и свойствам качественно отличается от расплава, образующего на основе ферритов кальция, обеспечивая высокую конечную пpочность железорудного сырья.

Результаты проведенных исследований позволили установить, что "холодная" и "горячая" прочность шламосодержащих окатышей возрастает.

Регламентирование пределов содержания компонентов шихты вызвано тем, что при снижении содержания смеси шламов ниже 4 мас% количества образующегося расплава на их основе недостаточно для предотвращения процесса окисления магнетита в гематит, в результате чего конечное содеpжание окиси железа в окатышах высоко, что приводит к снижению прочности окатышей при восстановлении их в доменных печах.

Увеличение содержания шламов в шихте выше 10 мас. % приводит к снижению содержания железа в окатышах и, кроме того, количество расплава, образующегося на их основе, превышает критическое, при котором окатыши расплавляются в процессе обжига. В результате этого резко снижается производительность процесса.

Снижение содержания известняка в шихте ниже 0,5 мас. % приводит к ухудшению показателей доменного процесса, так как на офлюсавание пустой породы железорудного сырья требуется дополнительно вводить сырой известняк, что приводит к дополнительному расходу кокса.

Увеличение содержания известняка выше 15 мас. % резко снижает температурный интервал обжига окатышей на конвейерной машине, что приводит к снижению производительности процесса обжига.

Снижение содержания бентонита в окатышах ниже 0,7 мас. % приводит к снижению прочностных характеристик сырых окатышей, к разрушению их в процессе сушки. Увеличение содержания бентонита выше 1,2 мас. % приводит, с одной стороны, к неоправданному увеличению его содержания в шихте, с другой, увеличивает содержание пустой породы в окатышах, что снижает их качественные характеристики.

Прочностные характеристики окатышей неразрывно связаны с химическим составом жидкой оксидной фазы. Поэтому для интенсификации жидкофазного спекания, приводящего к повышению прочности окатышей, как в холодном состоянии, так и при восстановительной тепловой обработке шламы доменного сталеплавильного и прокатного производства берутся в соотношении 1 : (0,11 - 0,25) : (0,09-0,15) соответственно.

Регламентирование соотношения доменных шламов к сталеплавильным связано с тем, что при соотношении менее 1 : 0,11 резко увеличивается количество углерода в смеси, что приводит к чрезмерному увеличению количества расплава, образующегося в результате горения углерода. При увеличении соотношения между доменными и сталеплавильными шламами выше 1 : 0,25 увеличивается содержание оксидов кальция в смеси, в результате чего увеличивается температура плавления шламов. При вводе такой смеси в окатыши процесс снижения протекает в основном в твердой фазе, снижая прочностные свойства обожженного продукта.

Регламентирование соотношения доменных шламов к прокатным связано с тем, что при снижении соотношения ниже 0,09 резко увеличивается содержание пустой породы в смеси. Ввод данной смеси в шихту для производства окатышей снижает содержание железа в железорудном сырье.

При увеличении соотношения выше 0,15 увеличивается содержание закиси железа в смеси, на основе которой в процессе обжига окатышей образуется чрезмерное количество расплава, приводящего к нарушению структуры слоя материала и снижению производительности процесса.

В качестве исходных материалов использовались железорудный концентрат ЦГОКа, доломитизированный известняк, бетонит и шламы доменного, сталеплавильного и прокатного производства, химический состав которых приведен в табл. 1.

Шламы доменного, сталеплавильного и прокатного производства смешивались в заданном соотношении и вводились в шихту для получения окатышей совместно с известняком и бентонитом. Данная смесь шламов, флюса и связующего совместно измельчалась и смешивалась с железорудным концентратом. Из полученной шихты изготавливались сырые окатыши, которые обжигались на конвейерной обжиговой машине. Шихту по прототипу готовили путем совместного измельчения компонентов шихты, взятых в заданных по прототипу соотношениях. Из полученной смеси изготавливали сырые окатыши, которые обжигали при одинаковых с заявленными технологических параметрах процесса обжига.

Исследование влияния пределов параметров заявляемого состава шихты на качество железосодержащих окатышей проводилось в 3 этапа.

В табл. 2-4 приведены полученные на первом, втором, третьем и четвертом этапах значения контролируемых параметров при варьировании значений содержания компонентов шихты и соотношения доменных, сталеплавильных и прокатных шламов в смеси отходов.

Из табл. 2-4 следует, что отклонение величин граничных значений заявляемых параметров как в стоpону увеличения, так и в сторону уменьшения приводит к ухудшению металлургических свойств окатышей. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1525222, кл. C 22 B 1/16, 1989.

2. "Tisco", 1979, 26, N 2, 37-44.

Использование: изобретение относится к черной металлургии, а именно к подготовке сырья для доменного передела. Сущность: в состав шихты смеси углеродсодержащих шламов при следующем соотношении компонентов, мас. % : смесь шламов 4 - 10; известняк 0,5 - 15; бентонит 0,7 - 1,2; железорудный концентрат - остальное, и соотношением доменных, сталеплавильных и прокатных шламов в смеси 1 : (0,11 0,25) : (0,09 0,15) соответственно. 1 з. п. ф-лы, 4 табл.

1. ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ОКАТЫШЕЙ, содержащая железорудный концентрат, известняк, бентонит и железосодержащие отходы металлургического производства в виде шламов, отличающаяся тем, что в качестве железосодержащих отходов шихта содержит смесь шламов доменного, сталеплавильного и прокатного производств при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Смесь шламов доменного, сталеплавильного и прокатного производств 4,0 - 10,0
Известняк 0,5 - 15,0
Бентонит 0,7 - 1,2
Железорудный концентрат Остальное
2. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что шламы доменного, сталеплавильного и прокатного производств взяты в соотношении 1,00 : (0,11 - 0,25) : (0,09 - 0,15).