СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БРИКЕТОВ ИЗ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО СЫРЬЯ Российский патент 1997 года по МПК C22B1/243 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к окускованию железосодержащего сырья, и может быть использовано для утилизации прокатного производства.

Известен брикет для основного сталеплавильного процесса и способ его производства. Брикет имеет следующий состав, мас. пек 15 25, уголь 5 10 и прокатная окалина остальное [1]
Способ получения брикета включает измельчение материалов, перемешивание прокатной окалины с пеком и углем, нагрев шихты до 170 180^oC и прессование под давлением 160 170 мг/см² при температуре шихты 140 - 150^oC.

Однако, брикеты, полученные по известному способу, могут быть использованы только в сталеплавильном производстве как компонент шихты, и не пригодны для доменной плавки из-за невысокой прочности брикета (низкая прочность на сжатие). Кроме того, при промышленном использовании из-за наличия в шихте размягченного пека способ не гарантирует свободного извлечения брикета из пресс-формы, что приводит к появлению мелочи, недопустимой в доменном процессе.

К недостаткам известного способа можно отнести также то, что он предусматривает использование в брикете окалины с содержанием машинного масла 2 4% Известно, что прокатная окалина на большинстве металлургических предприятий (например, на заводах Урала) имеет содержание масла 7,0 8,0% и более, поэтому при реализации указанного технического решения при использовании прокатной окалины с высоким содержанием масла прочность полученных брикетов уменьшится. Это вызовет разрушение брикетов при транспортировке и перегрузках внутри производства и приведет к получению продукта с большим содержанием мелочи.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения брикетов из металлургического сырья, включающий смешивание окалины прокатного производства со связующим, прессование и термообработку [2]
Способ получения углеродсодержащих брикетов из металлургического сырья предусматривает использование окалины с незначительным содержанием масла. Однако, известно, что прокатная окалина на большинстве металлургических предприятий (например на заводах Урала) имеет содержание масла 7,0 8,0% и более. Реализация способа-прототипа с использованием окалины с высоким содержанием масла приведет к снижению прочности получаемых брикетов и усложнению условий их транспортировки.

Задачей изобретения является разработка способа, который позволяет перерабатывать не только прокатную окалину с небольшим содержанием масла, но и сильнозамасленную (содержание масла 8,6%).

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении эффективности утилизации прокатной окалины за счет улучшения металлургических свойств готового продукта и повышения его механической прочности.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения брикетов из металлургического сырья, включающем смешивание окалины прокатного производства со связующим, прессование и термообработку брикетов, в качестве связующего используют нонтронит, а прессование осуществляют при давлении 800 1700 кг/см², а полученные брикеты сушат до влажности 1,5 2,5% и спекают при температуре 1100 1200^oC.

Нонтронит, используемый в качестве компонента шихты, обеспечивает прочную связку замасленной окалины, что упрочняет и повышает плотность брикета. Кроме того, нонтронит содержит 27,3% железа и не разубоживает исходный продукт по железу.

Брикетирование шихты в интервале 800 1700 кг/см² обеспечивает оптимальную прочность брикетов. При давлении прессования меньшем 800 кг/см² плотность сырого брикета мала и при дальнейшей обработке не дает достаточной прочности готового продукта. При давлении прессования большем 1700 кг/см² происходит перепрессовка брикета, что ведет к его частичному разрушению.

Сушка брикетов до содержания влаги 1,5 2,5% является необходимой и достаточной для обеспечения их прочности. При влажности менее 1,5% при дальнейшей обработке происходит трещинообразование, при влажности большей 2,5% снижается прочность брикетов и транспортировка их в целости до печи спекания затрудняется.

Заявляемый режим температуры спекания брикетов обеспечивает высокую прочность получаемого готового продукта, а также выгорание масел, содержащихся в шихте.

Прочность в интервале температуры спекания 1100 1200^oC достигается за счет образования легкоплавких эвтектических смесей, образующихся при введении в шихту нонтронита. При спекании происходит частичное восстановление оксидов железа восстановителем, который образуется при деструкции масла прокатной окалины. При температуре 1100^oC начинается активное восстановление оксидов железа. При температуре 1200^oC обеспечивается полное спекание брикета и дальнейшее повышение температуры нецелесообразно. Доказательством вышеуказанного являются проведенные металлографические исследования образцов спеченных брикетов.

На диаграмме состояния FeO SiO₂ наблюдаем следующие легкоплавкие смеси: состав FeO 23,0% и SiO₂ 77,0% с температурой плавления 1175^o состав FeO 36,0% и SiO₂ 64,0% с температурой плавления 1180^oC. Легкоплавкая смесь, имеющая состав FeO 30,0% и SiO₂ 70,0% соответствует фаялиту 2FeO SiO₂ или Fe₂SiO₄. По своим характеристикам указанные легкоплавкие смеси близки к фаялиту, температура плавления которого составляет 1205^oC.

Образовавшиеся в ходе спекания легкоплавкие вещества плавятся первыми, растворяя в себе остальную массу шихты.

При взаимодействии расплава, состоящего из легкоплавких смесей, близких к фаялиту Fe₂SiO₄ с магнетитом, возможно образование более легкоплавких эвтектических смесей. Например, на диаграмме состояния системы Fe₃O₄ Fe₂SiO₄ наблюдаем эвтектическую смесь состава: Fe₂SiO₄ 83,0% Fe₃O₄ 17,0% с температурой плавления 1142^oC.

Аналогичные легкоплавкие смеси образуются и с другими оксидами, входящими в состав нонтронита. Высокую прочность брикетов наблюдали только в диапазоне высоких температур. При более низких температурах спеченные брикеты не обладают необходимой технологической прочностью.

Предлагаемый способ утилизации замасленной окалины и получение из нее брикетов, являющихся сырьем для доменного передела, осуществляли следующим образом.

Испытания проводили на окалине Первоуральского новотрубного завода, имеющей следующий состав; мас. Fe 71,86, FeO 52,82, Fe₂O₃ 43,52, SiO₂ 1,16, MgO 0,74, MnO 0,63, Al₂O₃ 0,17, C 0,334, Cr₂O₃ 0,37, S 0,026, P₂O₅ 0,12, NiO 0,23. Содержание масла в окалине 8,6% Окалину смешивали с нонтронитом в соотношении, соответственно, 95,0% и 5,0% Состав нонтронита, мас. Fe 27,3, FeO 0,65, Fe₂O₃ 38,24, SiO₂ 33,0, MgO 5,56, CaO 1,82, Al₂O₃ 3,5, MnO 0,63, N₂O₅ 0,034, TiO₂ 0,195, S 0,025, P₂O₃ 0,11, NiO 0,97, CoO 0,051, Cr₂O₃ 0,86, ППП 14,67, Na₂O 0,54.

Прессование проводили на брикетном прессе Б-8232. В результате получены брикеты прямоугольной формы размерами 182х70х60 мм. Сырые брикеты с влажностью 4,0 5,0% подсушивали на воздухе. Затем брикеты подавали в зону подогрева печи и сушили теплом отходящих газов, имеющих температуру 350 400^oC, при этом содержание влаги в брикетах снижалось до 2,0% Плотность полученных брикетов составляла 3,8 4,2 г/см³. Далее брикеты подвергали спеканию в силитовой печи KO 14 мощностью 5 кW. Время спекания 3,5 4,0 ч. Спеченные брикеты испытывали на прочность на сжатие путем раздавливания на разрывной машине типа P 0,5 и P 5,0 на механическую прочность.

Результаты испытаний приведены в табл.1 3.

Заявляемый способ позволяет получить высококачественный готовый продукт, имеющий следующую характеристику.

Брикеты из мелкодисперсной замасленной окалины.

Содержание,
Fe_общ 66,6
FeO 49,7
Fe_мет 1,1
Прочность на сжатие после спекания 237,4 кг/см²
Брикеты из крупнозернистой замасленной окалины.

Содержание,
Fe_общ 66,7
FeO 30,2
Fe_мет 0,41
Прочность на сжатие после спекания 460,3 кг/см². В обоих случаях остаточное содержание масла в брикетах составляет 0,1%
Заявляемый способ обеспечивает высокую прочность брикетов. Наряду с этим достигается высокая степень сгорания масла 98,8% (содержание масла в исходном продукте 8,6% в конечном 0,1%).

Высокая механическая прочность брикетов позволяет транспортировать их на большие расстояния со многими перегрузками как внутри производства, так и за его пределами.

Заявляемый способ экономически выгоден, т.к. в качестве связующего используется нонтронит, являющийся некондиционным рудным материалом, и процесс брикетирования осуществляется при обычной температуре. Экономия также достигается и за счет того, что при доменной плавке используется металлизованный продукт, образованный вследствие частичного восстановления окислов железа.

Предлагаемый способ испытан на серийно выпускаемом брикетном оборудовании.

Таким образом, при применении заявляемого способа решается проблема утилизации замасленной прокатной окалины с получением высококачественного сырья для доменного производства.

Сущность: замасленную окалину прокатного производства утилизируют путем брикетирования шихты при давлении 800 - 1700 кг/см², сушки и спекания при 1100 - 1200^oC. В качестве связующей добавки используют нонтронит. Способ обеспечивает получение высококачественного сырья для доменного производства. 3 табл.

Способ получения брикетов из металлургического сырья, включающий смешивание окалины прокатного производства со связующим, прессование и термообработку брикетов, отличающийся тем, что в качестве связующего используют нонтронит, а прессование осуществляют при давлении 800 1700 кг/см², после чего брикеты сушат до влажности 1,5 2,5% а затем спекают при 1100 1200^oС.