СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ Российский патент 2002 года по МПК C21B5/00 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах.

Известен способ доменной плавки на основных шлаках с высоким нагревом горна и это обеспечивает снижение содержания серы в чугуне (Остроухов М. Я. , Шпарбер Л. Я. Эксплуатация доменных печей. М. , Металлургия, 1975, с. 249).

Недостатками этого способа являются рост потребности в коксе и сокращение производительности печи: на каждые 0,01% снижения содержания серы в чугуне приходится давать дополнительно 1% кокса, а чугуна при этом выплавляется на 1% меньше (Волков Ю. П. , Шпарбер Л. Я. , Гусаров А. К. Технолог-доменщик. Справочник. М. : Металлургия, 1986, с. 256).

Ближайшим аналогом к заявляемому способу является способ доменной плавки титаномагнетитового сырья, включающий загрузку в печь железорудной шихты, содержащей окатыши основностью 0,3-0,5 и агломерат, введение в шихту кокса и флюсов, причем в печь загружают 30-70% окатышей от массы железорудной шихты и дают дополнительно сырые карбонаты щелочноземельных металлов, а в качестве таких карбонатов вводят известняк, доломит или их смеси (патент РФ 2063443).

Недостатком этого способа является использование сырых карбонатов - расход их доходит до 78 кг/т чугуна. Согласно справочным данным повышение расхода обычного известняка на 10 кг/т чугуна сопровождается ростом удельного расхода кокса и снижением производительности печи на 0,5%, а доломитизированного - на 0,4% (Волков Ю. П. , Шпарбер Л. Я. , Гусаров А. К. Технолог-доменщик. Справочник. М. : Металлургия, 1986, с. 253). Поэтому в известном способе удельный расход кокса получается относительно высоким и составляет 458 кг/т чугуна и более (табл. 3 способа). Содержание серы в чугуне также получается высоким - составляет 0,028% и не изменяется от использования способа (табл. 2 способа). Способ применим только при выплавке чугуна с высоким содержанием титана (0,28% по табл. 2 способа).

Технической задачей данного способа является снижение содержания серы в чугуне с одновременным уменьшением удельного расхода кокса и повышением производительности печи.

Поставленная задача решается тем, что в способе доменной плавки, включающем загрузку в печь железорудной шихты, содержащей окатыши основностью 0,3-0,5 и агломерат, введение в шихту кокса, флюсов, причем в печь загружают 30-70% окатышей от массы железорудной шихты, используют агломерат, содержащий титаномагнетитовый концентрат 20-25%, кварцитовый концентрат 40-50%, руду 30-40%, с соотношениями Fe/SiO₂; Fe/Al₂O₃; Fe/CaO; Fe/MgO в титаномагнетитовом концентрате в пределах соответственно, 9,5-9,6; 35-37; 21-23; 57-62; в кварцитовом концентрате 8,9-9,2; 250-290; 330-360; 220-290 и в руде 3,5-4,6; 30-60; 40-60; 170-230, процесс ведут при отношении основности шлака В= (СaO+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃) и глиноземомагнезиального модуля Мгм= (Al₂O₃/MgO) в пределах 1-1,04 при отношении содержания MgO в шлаке и титана в чугуне в пределах 230-270.

Указанное содержание концентратов и руды в рудной смеси позволяет повысить качество титаносодержащего агломерата. При этом титаномагнетитовый концентрат и кварцитовый концентрат придают агломерату богатство по содержанию железа, а руда - высокую газопроницаемость агломерационной шихте. Титаномагнетитовый концентрат является источником TiO₂ и, кроме того, Al₂O₃, так как в нем отношение SiO₂/Al₂O₃ значительно выше, чем в кварцитовом концентрате и руде (в титаномагнетитовом концентрате оно равно (35-37)/(9,5-9,6)= 3,6-3,9; в кварцитовом концентрате - (250-290)/(8,9-9,2)= 27-33, а в руде - (30-60)/(3,5-4,5)= 7-17. Кварцитовый концентрат имеет повышенную концентрацию SiO₂, не связанного с Al₂O₃, что благоприятно для связывания SiO₂ c FeO с образованием легкоплавкого минерала 2 FeOSiO₂, который обеспечивает агломерату высокую прочность.

Использование агломерата предлагаемого состава обеспечивает получение малосернистого чугуна с низким удельным расходом кокса и повышение производительности доменной печи по сравнению с ближайшим аналогом. Содержание титаномагнетитового концентрата в агломерате менее 20% приводит к снижению в агломерате содержания Al₂O₃, вследствие чего в доменном шлаке соотношение B/Мгм получается высоким (более 1,04), а сам шлак вязким, для разжижения которого необходим повышенный расход кокса. Содержание титаномагнетитового концентрата в агломерате более 25% приводит к повышению содержания Al₂O₃ и TiO₂ в нем. От этого соотношение B/Мгм доменного шлака, а также соотношение MgO шлака и содержания титана в чугуне получаются низкими (менее 1 и 230 соответственно), отчего шлак не обладает необходимой серопоглотительной способностью. Содержание кварцитового концентрата в агломерате менее 40% приводит к снижению производительности доменной печи и получению высокосернистого чугуна. Содержание кварцитового концентрата более 50% приводит к получению оплавленного агломерата с низкой пористостью и соответственно с низкой восстановимостью; при проплавке его в доменной печи удельный расход кокса получается повышенным, а чугун - высокосернистым. Содержание руды в агломерате менее 30% сопровождается резким ухудшением его качества и количества, отчего, во-первых, нарушается соотношение между агломератом и окатышами в доменном шихте, во-вторых, увеличивается удельный расход кокса и содержание серы в чугуне. Содержание руды более 40% обеспечивает снижение содержания железа в агломерате, что ведет к росту удельного расхода кокса и к снижению производительности доменной печи.

Процесс ведут при основности шлака В= (СаО+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃) в пределах 1,03-1,07 с обеспечением его соотношения с глиноземомагнезиальным модулем Мгм= Al₂O₃/MgO в пределах 1-1,04.

Соотношение B/Мгм менее 1,0 при В= 1,03-1,07 в доменном шлаке означает недостаточное содержание MgO и избыточное содержание Al₂O₃. Такие шлаки не обладают хорошей серопоглотительной способностью, в связи с чем содержание серы в чугуне получается высоким. Соотношение В/Мгм в шлаке более 1,04 при В= 1,03-1,07 означает избыточное содержание MgO и недостаточное - Al₂O₃. Такие шлаки получаются вязкими, на их перегрев для разжижения требуется много кокса, производительность доменной печи оказывается низкой. Соотношение MgO в шлаке и титана в чугуне менее 230 свидетельствует о значительном развитии процесса восстановления титана с образованием карбидов и карбонитридов его, что недопустимо при повышенном содержании MgO из-за повышения вязкости чугуна и шлака с соответствующим ростом удельного расхода кокса и снижением производительности печи. Соотношение MgO в шлаке и титана в чугуне более 270 свидетельствует о недостаточном развитии процесса восстановления TiO₂ в Ti, повышенной концентрации TiO₂ в шлаке по этой причине, несоответствии содержанию MgO, что отрицательно влияет на досульфурацию чугуна - TiO₂ в шлаке ухудшает поверхностное взаимодействие чугуна, шлака и углерода по реакциям (CaO)+[FeS] +С= [Fe] +(CaS)+CO и (MgO)+[FeS] +C= [Fe] +(MgS)+CO. Основность шлака B ниже 1,03 не обеспечивает нужной десульфурирующей способности ему из-за пониженной концентрации основных оксидов, вследствие чего получается высокосернистый чугун. Превышение основности шлака В величины 1,07 сопровождается загустеванием его при обычных температурах в доменной печи и ростом температуры плавления. Для выдачи шлака из печи приходится дополнительным расходом кокса повышать нагрев; интенсивность работы печи по количеству выплавляемого чугуна при этом снижается.

Возможность осуществления изобретения установлена на доменной печи 1 ОАО "ММК" полезным объемом 1370 м³.

Химический состав руды, титаномагнетитового и кварцитового концентратов представлен в табл. 3.

Расходы их на 1 т агломерата составляли: руды - 315 кг, титаномагнетитового концентрата - 217 кг, кварцитового концентрата - 453 кг.

Из них произвели агломерат состава, %:
составляющие
Fe FeO SiO₂ Al₂O₃ CaO MgO P S TiO₂
содержание, %
55,0 12,4 7,29 1,26 11,67 2,02 0,025 0,062 0,10
На шихте, включающей этот агломерат и окатыши основностью по (CaO+MgO)/(SiO₂+Аl₂O₃)= 0,4, провели доменную плавку. Получили результаты, представленные в табл. 1.

Результаты доменной плавки, получающиеся при отклонении от предлагаемого способа, представлены в табл. 2.

Химический состав концентратов и руды в агломерационной шихте приведен в табл. 3.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна. Способ доменной плавки включает загрузку железорудной шихты, содержащей окатыши основностью 0,3-0,5 и агломерат. При этом используют агломерат, содержащий титаномагнетитовый глиноземистый концентрат, кварцитовый концентрат и руду, и устанавливают содержание первого концентрата в рудной смеси 20-25%, второго 40-50% и руды 30-40%. Применяют этот агломерат совместно с 30-70% окатышами, обеспечивают получение в доменной печи шлака основностью В= (СаО+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃) в пределах 1,03-1,07 при соотношении В/Мгм в пределах 1-1,04 и отношении содержания MgO в шлаке и титана в чугуне в пределах 230-270. Использование изобретения обеспечивает получение малосернистого чугуна при низком расходе кокса и повышенной производительности доменной печи. 3 табл.

Способ доменной плавки, включающий загрузку в печь железорудной шихты, содержащей окатыши основность 0,3-0,5 и агломерат, введение в шихту кокса, флюсов, причем в печь загружают 30-70% окатышей от массы железорудной шихты, отличающийся тем, что используют агломерат, содержащий титаномагнетитовый концентрат 20-25%, кварцитовый концентрат 40-50%, руду 30-40% с соотношениями Fe/SiO₂; Fe/Al₂O₃; Fe/CaO; Fe/MgO в титаномагнетитовом концентрате в пределах, соответственно, 9,5-9,6; 35-37; 21-23; 57-52, в кварцитовом концентрате 8,9-9,2; 250-290; 330-360; 220-290, в руде 3,5-4,6; 30-60; 40-60; 170-230, процесс ведут при отношении основности шлака В = (СаО + MgO)/(SiO₂ + Al₂O₃) и глиноземомагнезиального модуля Мгм = (Al₂O₃/MgO) в пределах 1-1,04 при отношении содержания МgO в шлаке и титана в чугуне в пределах 230-270.