ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕГО АГЛОМЕРАТА Российский патент 1994 года по МПК C22B1/16 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при агломерации железорудных материалов.

Известна шихта для производства марганцевого агломерата, состоящая из марганецсодержащего сырья, возврата агломерата и коксика.

Недостатком известного технического решения являются низкие удельная производительность агломерационной установки, качественные показатели агломерата, что обусловлено ухудшением газопроницаемости из-за большого количества мелких фракций 3-0 мм рудной части шихты.

Известен также состав шихты, содержащий марганцевый концентрат, железорудный концентрат, возврат агломерата, шлам и коксик при следующем соотношении компонентов, мас.%: Марганцевый концентрат 56-71 Шлам 5-20 Железорудный концентрат 4 Возврат агломерата 20
Количество углерода в этой шихте 5,5%, содержание влаги 8%.

Недостатком данного состава шихты являются использование дорогостоящего марганцевого концентрата, а также высокий расход топлива в шихту. Агломерат, полученный из предлагаемой шихты, имеет значительное содержание фосфора.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является шихта для производства марганцевого агломерата, содержащая марганцевый концентрат, шлам, возврат агломерата, коксик, пыль марганцевых ферросплавов и марганцеворудную пыль при следующем соотношении компонентов, мас.%: Шлам 0,2-3,5 Возврат агломерата 20-35 Коксик 7-9 Пыль марганцевых ферросплавов 0,2-2,5 Марганцеворудная пыль 0,2-2,5 Марганцевый кон- центрат Остальное
Ввод в состав шихты пыли марганцевых ферросплавов в количестве 0,2-2,5% , в состав которой входит известь, обеспечивает некоторое увеличение производительности, однако в связи с небольшим количеством добавки роль ее и влияние на показатели агломерационного процесса незначительна.

Приведенная шихта имеет ряд недостатков: высокий расход твердого топлива в шихту; значительное количество компонентов шихты, что затрудняет ее качественную подготовку; большое количество тонкодисперсных составляющих шихты с высоким содержанием SiO₂ и низким содержанием CaO, для осуществления нормального процесса подготовки шихты требует дополнительного количества Сa-содержащего связующего, что приводит к изменению заданного химического состава агломерата.

Целью изобретения является увеличение прочности агломерата, снижение расхода твердого топлива и повышение производительности агломерационной установки.

Поставленная цель достигается тем, что в известной шихте для получения агломерата, включающей твеpдое топливо, флюс, марганецсодержащую добавку и железорудный материал, марганецсодержащая добавка введена в виде высокоуглеродистого дегидратированного офлюсованного сырья с содержанием CaO 8-16% и С 8-25% при следующем соотношении компонентов, мас.%: Твердое топливо 3-5 Флюс 10-20 Высокоуглеродистое дегидратированное офлюсованное марга- нецсодержащее сырье с содержанием CaO 8-16% и C 8-25% 10-30 Железорудный материал Остальное
В предлагаемой шихте предусмотрено использование в качестве марганецсодержащей добавки дегидратированного материала, содержащего 10-20% Mn, 8-16% CaO и 8-25% С, в отличие от использования в известной шихте в качестве марганецсодержащей добавки низкофлюсованной смеси материалов, что обеспечивает достижение поставленной цели с новым положительным эффектом.

Известен способ повышения качества агломерата за счет использования в составе шихты шлама, марганцеворудной пыли и пыли марганцевых ферросплавов. Низкое содержание CaO в шламе и марганцеворудной пыли ухудшает условия комкуемости аглошихты. Кроме того, из-за недостатка CaO затруднено образование легкоплавких эвтектик в агломеруемом слое, что приводит к повышению расхода твердого топлива. Это, в свою очередь, понижает производительность агломерационной установки. Наличие гидратной влаги в марганецсодержащих добавках известной шихты также повышает расход твердого топлива в шихту и снижает технико-экономические показатели процесса в отличие от агломерирования предлагаемой шихты.

При содержании CaO менее 8% положительные свойства добавки проявляются незначительно вследствие недостатка связующего при окомковании шихты, что вызывает необходимость ввода дополнительного количества известняка. Это, в свою очередь, приводит к изменению заданной основности алгомерата и повышению расхода твердого топлива в шихту для осуществления реакции
CaCO₃ ->>CaO+CO₂ - Q.

При содержании CaO свыше 16% вследствие увеличения количества CaO и, следовательно, Ca(OH)₂ возрастает степень комкуемости шихты. При этом образование гранул размером больше 3-5 мм приводит к резкому ухудшению показателей агломерационного процесса.

Влияние содержания CaO высокоуглеродистой дегидратированной марганецсодержащей добавки на прочность агломерата и производительность агломерационной установки приведена в табл. 1. В качестве высокоуглеродистой дегидратированной марганецсодержащей добавки использовали технологические отходы ферросплавного производства Косогорского металлургического завода (Mn - 10-20%, CaO - 6-20%, C - 8-25%).

Из приведенных в табл. 1 данных следует, что содержание CaO в марганецсодержащей добавки в пределах 8-16% является оптимальной. По меньшем и большем значениях содержания СaO наблюдается снижение производительности агломашины и прочности агломерата.

Расход марганецсодержащей добавки 10-30% и флюсов 10-20% объясняется требуемым содержанием Mn в агломерате и заданной основностью. Причем расход флюсов зависит от количества марганецсодержащей добавки и содержания в ней CaO. Расход твердого топлива в шихту связан с содержанием углерода в марганецсодержащей добавке.

Результаты лабораторных исследований по определению влияния содержания С в высокоуглеродистой дегидритированной марганецсодержащей добавке на расход топлива в шихту, прочность агломерата и производительность агломерационной установки приведены в табл. 2.

Полученные данные показывают, что оптимальным является содержание 8-25% углерода в марганецсодержащей добавке. При содержании С в добавке менее 8% влияние ее на расход твердого топлива в шихту и технико-экономические показатели процесса незначительно вследствие небольшого количества вносимого углерода в общей массе шихты. При увеличении содержания С свыше 25% снижается производительность аглоустановки из-за повышения теплового уровня процесса и появлением значительного количества жидких фаз. В то же время отсутствует возможность дальнейшего снижения расхода твердого топлива в шихту, так как значительная часть С шихты сосредоточивается в местах распределения марганецсодержащей добавки и для создания условий для развития процессов агломерации во всем объеме шихты требуется определенное количество С, вносимое твердым топливом.

Для технологической проверки заявляемого решения на лабораторной установке (площадь спекания 0,032 м²) были проведены опытные спекания агломерата. Химический состав используемых компонентов шихты приведен в табл. 3.

Лабораторные исследования заключались в спекании серий агломерационных шихт на аглочаше диаметром 200 мм. Для того, чтобы максимально приблизить условия спекания к условиям работы агломерационной машины комбината "КМАруда", все опыты проводились при постоянном вакууме 800 мм вод. ст. (8000 Па) с подогревом смешанной, увлажненной и окомкованной шихты до 50^оС. Годный агломерат подвергался испытанию на прочность по ГОСТ 15137-77. По количеству годного агломерата, времени спекания и высоте спекаемого слоя рассчитывалась производительность установки в кг/мин, и т/м² ч.

Влияние количества марганецсодержащей добавки и ее качественных показателей на качество агломерата и производительность аглоустановки приведено в табл. 4.

Анализ данных, представленных в табл. 4, показывает, что оптимальным является ввод в состав шихты 10-30% марганецсодержащей добавки при расходе твердого топлива 3-5%. Причем верхнему пределу количества добавки соответствует нижний по расходу твердого топлива и наоборот. Содержание Mn в полученном агломерате составляет 1,7-5,1% при соответствующем изменении содержания железа.

Для сравнения технологических показателей процесса спекания заявляемого состава шихты С обычной (базовой) агломерационной шихтой комбината "КМАруда" были проведены дополнительные исследования. Базовая шихта включает, мас. % : Железорудный кон- центрат 61,8 Стойленская аглоруда 18,1 Флюс 14,3 Топливо 5,8
Технологические показатели агломерационного процесса имеют следующий вид: Вертикальная скорость спекания 24,5 мм/мин Удельная производи- тельность 1,21 т/м²ч Прочность по барабану 63,1%
Таким образом, использование заявляемого изобретения позволяет повысить качество железорудного агломерата за счет получения агломерата с содержанием Mn до 5%, увеличить прочность агломерата по барабану на 5,1-10,7%, повысить производительность агломерационной установки на 0,05-0,08 т/м²ч, снизить расход твердого топлива в шихту на 0,3-2,3%, решить экологические проблемы, создать pезеpвные сыpьевые базы качественного металлуpгического сыpья.

Использование: в черной металлургии при агломерации тонкоизмельченных железорудных материалов. Сущность: в состав шихты введено в качестве марганецсодержащей добавки высокоуглеродистое дегидратированное офлюсованное марганецсодержащее сырье с содержанием CaO 8 - 16% и C 8 - 25% при следующем соотношении компонентов, мас.%: твердое топливо 3 - 5; флюс 10 - 20; высокоуглеродистое дегидратированное офлюсованное марганецсодержащее сырье 10 - 30; железорудный материал - остальное. Достигается увеличение прочности агломерата, снижение расхода твердого топлива и повышение производительности агломерационной установки. 4 табл.

ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕГО АГЛОМЕРАТА, включающий твердое топливо, флюс, марганецсодержащую добавку и железорудный материал, отличающаяся тем, что, с целью увеличения прочности агломерата, снижения расхода твердого топлива и повышения производительности агломерационной установки, в качестве марганецсодержащей добавки она содержит высокоуглеродистое дегидратированное офлюсованное марганесодержащее сырье с содержанием CaO 8 - 16% и C 8 - 25% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Твердое топливо 3 - 5
Флюс 10 - 20
Высокоуглеродистое дегидратированное офлюсованное марганецсодержащее сырье с содержанием CaO 8 - 16% и C 8 - 25% 10 - 30
Железорудный материал Остальное