СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СИДЕРИТОВ К ДОМЕННОЙ ПЛАВКЕ Российский патент 1995 года по МПК C22B1/04 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при подготовке сидеритовых руд к доменной плавке.

Известны различные способы подготовки сидеритовых руд к доменной плавке, такие как магнитный, гравитационный, обжиг-магнитный.

Основным способом подготовки к доменной плавке сидеритовой руды Бакальского месторождения является обжиг-магнитное обогащение [1]
Способ включает дробление исходной руды до 60 мм, грохочение на фракции 60-10 мм и 10-0 мм, окислительный обжиг крупнокусковой руды класса 60-10 мм в шахтных печах при 900-1000^оС в течение 270-300 мин, грохочение обожженного продукта на классы 60-8 и 8-0 мм, магнитную сепарацию каждого класса на сепараторах слабого поля. Крупнокусковый концентрат направляется в доменную плавку. Сидеритовая руда класса 10-0 мм и высева 8-0 мм подвергаются агломерации в смеси с бурыми железняками.

Недостатком способа является подача на обжиг в шахтную печь необогащенной руды, содержащей большое количество пустой породы, на нагрев которой тратится дополнительная энергия. Кроме того, пустая порода имеет низкую температуру размягчения, что не позволяет поднять температуру обжига выше 900-1000^оС из-за образования настылей и ухудшения газопроницаемости слоя вследствие вспучивания сланцев.

Еще одним недостатком способа обжиг-магнитного обогащения сидеритов является то, что получаемый крупнокусковый концентрат имеет высокий показатель прочности на истирание (выход фракции 0,5 мм по ГОСТ 15137-77 составляет выше 16%).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ подготовки сидеритовых руд к доменной плавке, включающий дробление исходной руды до 40 мм, затем класс 40-10 мм обогащают в тяжелых средах и выделенный концентрат подвергают окислительному обжигу в шахтных печах при температурах 1000-1100^оС в течение 200-240 мин, затем подвергают грохочению на классы 40-8 мм и 8-0. Кусок 40-8 мм предназначен для доменной плавки, а высева класса 8-0 и сырая руда 10-0 агломерируются [2]
Основным недостатком данного способа является низкая прочность получаемого кускового концентрата. При обжиге происходит декарбонизация сидеритов. Это сопровождается разрушением кристаллической решетки, образованием большого количества пор, трещин. Из-за низкой температуры обжига твердофазное спекание зерен в куске происходит медленно и даже длительные выдержки при температурах обжига не приводят к получению куска с удовлетворительным показателем прочности на истирание, который имеет величину не менее 16% При доменной плавке такого кускового концентрата из-за высокого показателя прочности на истирание увеличивается пылевынос, тем самым увеличиваются потери железа, ухудшается экологическая обстановка на предприятиях, использующих данное сырье.

Задачей изобретения является улучшение показателей доменной плавки и экологической обстановки за счет создания способа подготовки сидеритовых руд, позволяющего получать более прочные материалы.

Для достижения указанной задачи в известном способе подготовки кусковых сидеритовых руд к доменной плавке, включающем дробление, грохочение, обогащение и декарбонизирующий обжиг выделенного концентрата, согласно изобретению обжиг ведут при 1200-1350^оС в атмосфере, содержащей не более 4% кислорода.

Сущность изобретения заключается в том, что при обжиге в данных условиях происходит упрочнение кускового концентрата за счет жидкофазного спекания. В атмосфере с содержанием кислорода менее 4 декарбонизация сидерита происходит с незначительным образованием гематита. Низшие окислы железа при температуре 1200-1350^оС взаимодействуют с кремнеземом руды, образуя силикаты железа, которые находятся в жидком состоянии при данных условиях. Наличие жидкой фазы приводит к ускорению спекания зерен материала в куске. Жидкий силикат, смачивая твердый остов, пропитывает его, что также упрочняет кусок.

Обжиг сидеритовой руды при температурах 1200-1350^оС в атмосфере, содержащей не более 4% кислорода, не оказывает большого влияния на показатель прочности на дробление (+5 мм): но значительно снижает показатель прочности на истирание (-0,5 мм ГОСТ 15137-77).

При обжиге в окислительных условиях (О₂>4%) образуется гематит, который не взаимодействует с кремнеземом. Улучшение показателя прочности на истирание при температурах ниже 1300^оС происходит за счет твердофазного спекания и рекристаллизации. При температурах выше 1300^оС гематит начинает диссоциировать с образованием жидких силикатов железа, что приводит к дополнительному снижению показателя прочности на истирание, который все же выше, чем в предлагаемом способе.

Если обжиг проводится в атмосфере с содержанием кислорода менее 4% при температуре ниже 1200^оС, то жидкой фазы не образуется. Упрочнение идет за счет твердофазного спекания, отсюда высокие показатели прочности на истирание.

При обжиге выше 1350^оС в атмосфере с содержанием кислорода менее 4% получается избыточное количество жидкой фазы, а также начинается размягчение руды, что приводит к образованию настылей в печи, ухудшается газопроницаемость слоя, нарушается нормальная работа агрегата для обжига.

Пример осуществления способа по данным испытаний в опытном цехе института металлургии УрО РАН.

Сидеритовая руда трех месторождений Бакальского рудного поля: руда Ново-Бакальского месторождения (Н-Б), руда месторождения Иркускан (Иркуск) и руда шахты "Сидеритовая" Шиханского месторождения (шахта) подвергалась дроблению, грохочению, фракция 40-10 мм обогащалась в тяжелых суспензиях. Химический анализ проб обогащенной руды представлен в табл.1.

После обогащения партиями по 30 кг фракция 40-10 мм сидеритовая руда обжигалась на колосниковой решетке со скоростями нагрева выше 20^о/мин и изотермической выдержкой при различных температурах не более 10 мин. Содержание кислорода определялось непрерывно автоматическим газоанализатором. После окончания обжига проводили испытания прочности руды по ГОСТ 15137-77. Результаты опытов приведены в табл.2. Показатели прочности на истирание проб руды различных месторождений лежат внутри приведенного интервала величин.

Результаты испытаний позволяют заключить, что обжиг сидеритовой руды по заявленному способу обеспечивает получение куска с показателем прочности на истирание 5,3-8,0% При параметрах обжига, отличающихся от заявляемых, показатель прочности на истирание составляет 9,3-12,8%
Реализация способа обеспечивает значительное сокращение выноса пыли при доменной плавке; снижение потерь железа; улучшение экологической обстановки; снижение расхода кокса, по косвенным расчетам, на 1,2 кг/на тонну чугуна при снижении показателя на истирание на 1% шихты для доменной плавки.

Применение: черная металлургия, способ подготовки сидеритовых руд к доменной плавке. Сущность изобретения: обжиг руды ведут в атмосфере, содержащей не более 4% кислорода при температуре 1200 1350°С. 2 табл.

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СИДЕРИТОВ К ДОМЕННОЙ ПЛАВКЕ, включающий дробление, грохочение, обогащение и декарбонизирующий обжиг, отличающийся тем, что обжиг ведут в атмосфере, содержащей не более 4% кислорода при 1200 1350^oС.