СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОФЛЮСОВАННОГО АГЛОМЕРАТА ИЗ РУД И ТОНКОИЗМЕЛЬЧЕННЫХ КОНЦЕНТРАТОВ Российский патент 2007 года по МПК C22B1/14 

Описание патента на изобретение RU2309994C2

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при подготовке сырья к доменной плавке.

Известен способ подготовки тонкоизмельченной агломерационной шихты к спеканию [1], в котором качество агломерата повышают путем управления прочностными свойствами зародышей и ростом гранул в одном окомковательном агрегате, при этом в зоне увлажнения ссыпающийся слой в количестве 5-17% веса шихты пропитывают до влажности 14-18% за время разового ссыпания в поперечном сечении барабана-окомкователя.

Недостатком этого способа является значительное переокомкование шихты при увеличении ее влажности до 14-18%, в результате образуются непрочные гранулы размером более 10-20 мм, которые при спекании не усваиваются, снижая прочность спека и агломерата в исходном состоянии и при восстановлении.

Известен также способ производства агломерата [2], где процесс спекания осуществляют, задавая отношение Feобщ/FeO в годном агломерате в зависимости от высоты слоя шихты в соответствии с формулой

(Feобщ/FeO)=(Feобщ/FeO)H=300+(0,007-0,015)ΔН,

где ΔН - превышение высоты слоя шихты над 300 мм. Использование этого способа позволяет снизить удельный расход топлива на 15-18 отн.% и увеличить восстановимость агломерата на 13,9-28,9% без ухудшения его механической прочности.

Недостатком является невозможность применения этого способа для производства агломератов из тонкоизмельченных концентратов, основностью CaO/SiO2 более 1,4 и отношением SiO2/MgO менее 5.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ производства магнезиального агломерата [3], включающий введение твердого топлива в шихту из железорудных компонентов с содержанием 57-67% железа и 16,7-6,0% оксида кремния, магнезиальных добавок и флюса, последующее смешивание, окомкование и спекание агломерата с отношением оксида кремния к оксиду магния в нем равным 4,6-8,9; количество вводимого твердого топлива изменяют в зависимости от изменения соотношения (SiO2/MgO)/FeO в агломерате, при этом величину этого соотношения уменьшают на 0,035-0,06 ед., начиная с 0,63-1,30 при уменьшении отношения на каждую абсолютную единицу. Применение этого способа повышает восстановимость агломерата на 5,6-9,0% и его прочность при восстановлении на 0,2-2,5% (выход фракции+5 мм).

Недостатками способа являются: невозможность применения этого способа для производства агломератов с отношением SiO2/MgO менее 5. При сохранении отношения SiO2/MgO на одном уровне (менее 5 ед.) уменьшение соотношения (SiO2/MgO)/FeO в агломерате приведет к увеличению содержания FeO и, следовательно, к повышению расхода твердого топлива, что увеличит экологически вредные выбросы в атмосферу. Кроме того, рост содержания в агломерате FeO приведет к снижению его восстановимости.

Задачей изобретения является снижение экологически вредных выбросов в атмосферу, уменьшение топливно-энергетических затрат при производстве агломерата и повышение комплекса его металлургических свойств, обеспечивающих снижение расхода кокса при плавке агломерата в доменной печи.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем дозирование компонентов агломерационной шихты, их смешивание, подогрев и окомкование, а также спекание гранулированной шихты, согласно изобретению в шихте обеспечивают значение модуля микроструктуры (Feобщ·CaO)/(Fe+2·SiO2) в пределах 7-16; увлажнение шихты осуществляют последовательно в три стадии: при ее смешивании в смесителе - первая стадия, в первой трети длины окомкователя от места загрузки шихты - вторая стадия и во второй трети длины окомкователя - третья стадия, при этом переокомкованную часть шихты разрушают механическими средствами или при обработке всей шихты на участке окомкователя в водопадном режиме ее движения, а подогрев окомкованной шихты производят до температуры, меньшей температуры точки росы на 10-15 градусов.

Модуль микроструктуры Feобщ·СаО/Fe+2·SiO2 связан с показателем восстановимости агломерата. Пределы значения модуля микроструктуры ограничены комплексом металлургических свойств агломерата. При снижении значения модуля микроструктуры ниже 7 ед. повышается прочность агломерата в исходном состоянии и при восстановлении, но существенно снижается восстановимость, а также возрастает расход твердого топлива и экологически вредные выбросы при спекании агломерата. При увеличении значения модуля микроструктуры выше 16 ед. резко уменьшается прочность агломерата в исходном состоянии и при восстановлении.

Трехстадийное увлажнение обеспечивает полное усвоение воды шихтой, высокую прочность гранул окомкованной шихты и получение агломерата с повышенными металлургическими свойствами. Первая стадия увлажнения при смешивании обеспечивает смачивание крупных компонентов шихты (возврат, аглоруда) и образование зародышей в необходимом количестве. Вторая стадия увлажнения в первой трети длины окомкователя позволяет сформировать гранулы шихты необходимого размера. Третья стадия увлажнения обеспечивает необходимую прочность гранул окомкованной шихты. Высокая прочность гранул окомкованной шихты обеспечивает снижение расхода твердого топлива и уменьшение экологически вредных выбросов.

При окомковании шихты в результате повышенной влажности и неравномерного распределения воды возникает явление переокомкования с появлением крупных и непрочных окатышей. При спекании переокомкованной шихты снижаются металлургические свойства агломерата. Для устранения этого явления предназначена стадия разрушения крупных окатышей. Разрушение переокомкованной части шихты и третья стадия увлажнения осуществляются последовательно во второй трети длины окомкователя. Окатыши разрушают механическими средствами или при обработке всей шихты в водопадном режиме ее движения. При использовании в схеме шихтоподготовки вращающихся цилиндрических смесителей 2,8×8 или 3,2×12,5 м для разрушения комков, если они образуются, применяют, например, механические калибраторы или устанавливают по образующей смесителя самоочищающиеся лопатки, которые крепятся к продольным уголкам, удерживающим на внутренней поверхности барабана футеровочное покрытие, и формируют в этом сечении смесителя водопадный режим движения шихты.

Регламентирование температуры подогрева шихты обеспечивает высокую прочность гранул окомкованной шихты. При подогреве последней до температуры точки росы и выше прочность гранул окомкованной шихты резко (провально) снижается в результате пропорционального уменьшения коэффициента поверхностного натяжения воды, что приводит к уменьшению металлургических свойств агломерата и повышению расхода твердого топлива. При температуре подогрева шихты менее чем температура точки росы минус 10-15 градусов гранулы окомкованной шихты также разрушаются, но уже при спекании шихты, что приводит к соответствующему снижению металлургических свойств спека и агломерата.

Сравнительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показал, что способ производства офлюсованного агломерата из руд и тонкоизмельченных концентратов отличается от известного тем, что в шихте обеспечивают значение модуля микроструктуры Feобщ·СаО/Fe+2·SiO2 в пределах 7-16; увлажнение шихты осуществляют последовательно при ее смешивании в смесителе - первая стадия, в первой трети длины окомкователя - вторая стадия и во второй трети длины окомкователя - третья стадия, при этом переокомкованную часть шихты разрушают механическими средствами или при обработке всей шихты на участке окомкователя в водопадном режиме ее движения, а подогрев окомкованной шихты производят до температуры, меньшей температуры точки росы на 10-15 градусов. Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в обеспечении в шихте конкретного модуля микроструктуры, разделении процесса увлажнения шихты на три стадии, регламентировании температуры нагрева шихты, а также разрушении переокомкованной ее части.

Анализ известных в технической и патентной литературе способов не выявил их использование с целью снижения экологически вредных выбросов в атмосферу, уменьшения топливно-энергетических затрат при производстве агломерата и повышения комплекса его металлургических свойств, обеспечивающих снижение расхода кокса при проплавке агломерата в доменной печи.

Таким образом, заявляемый способ соответствует условиям патентоспособности - новизне, изобретательскому уровню, промышленной применимости.

Пример конкретного выполнения. Для испытания заявляемого способа проводили лабораторные спекания шихты в чаше диаметром 420 мм. Агломерационная шихта состояла из руды и тонкоизмельченных концентратов, известняка, коксовой мелочи (твердое топливо). Составы компонентов приведены в таблице 1. Во всех опытах количество возврата составляло 40% от массы шихты. Шихту для получения опытных агломератов готовили следующим образом. После набора навесок компонентов шихты их смешивали в течение 3 минут в барабанном смесителе. При смешивании в шихту вводили воду. Окомкование проводили в барабанном окомкователе в течение 6 минут. Воду подавали в течение первой и второй трети процесса окомкования. Переокомкованную часть шихты разрушали механическими средствами. Подготовленную таким образом шихту перед загрузкой в агломерационную чашу нагревали до температуры 55-60°С в специальном электронагревателе путем пропускания через слой электрического тока. Масса шихты для одного спекания составляла 75 кг. Зажигание шихты производили стружкой (смоченной керосином) и влажной коксовой мелочью. Спекание шихты производили при начальном вакууме 600 мм вод.ст. В процессе спекания фиксировали время, температуру отходящих газов и разряжение в коллекторе. Окончание процесса спекания шихты определяли по максимальной температуре отходящих газов. Кроме того, определяли вертикальную скорость спекания и удельную производительность.

После окончания процесса спекания спек охлаждали, дробили в щековой дробилке и рассевали на ситах с размером ячейки 40, 25, 15, 10 и 5 мм. Количество фракции более 5 мм отождествляли с выходом годного. От массы годного агломерата отбирали представительную пробу (15 кг), фракцию более 40 мм додрабливали. Пробу агломерата испытывали на прочность в стандартном барабане (ГОСТ 15137-77). К важнейшим показателям, определяющим металлургические свойства агломерата, относятся также восстановимость и прочность при восстановлении. Восстановимость оценивали по ГОСТ 17212-84. Прочность при восстановлении определяли по методу RDI (ГОСТ 27446-87). Для сравнения показателей были проведены испытания способа по прототипу.

По результатам оценки металлургических свойств рассчитывали прогнозируемое изменение расхода кокса в доменной плавке, при этом считали, что расход кокса снижается на 0,3% при уменьшении количества мелочи в агломерате (повышение прочности в исходном состоянии) на 1%, на 1% при увеличении восстановимости на 1% и на 0,5% при повышении показателя RDI+3,15 на 1%. В расчетах принят базовый расход кокса 450 кг/т чугуна. Известно, что снижение расхода горючего углерода на каждые 10 кг/т агломерата сокращает выбросы NOx на 0,1 кг/т агломерата, а выбросы СО в атмосферу сокращаются на 5 кг/т агломерата. В соответствии с этим определен экологический эффект от использования способа по сравнению с прототипом. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Анализ полученных результатов показывает, что использование заявляемого способа производства офлюсованного агломерата из руд и тонкоизмельченных концентратов способствует снижению экологически вредных выбросов оксидов азота и углерода соответственно на 0,076-0,175 и на 3,8-8,75 кг/т агломерата, при этом повышаются металлургические свойства агломерата, за счет чего при его проплавке в доменной печи расход кокса может быть снижен на 11,8-61,2 кг/т чугуна.

Таблица 1.
Химический состав (мас.%) шихтовых материалов
Элементы, оксидыКонцентратыРудаИзвестнякЗола кокса123SiO27,580,707,1010,81,6556,1FeO27,424,028,618,8--Feобщ65,864,0866,229,0--Fe2О363,665,062,910,20,56,6Al2О30,221,820,152,340,523,6СаО0,480,370,2833,353,23,30MgO0,475,650,438,50,52,15S0,0930,280,0570,1180,05-MnO0,150,570,042,56--Р0,0040,0550,0170,22-0,2TiO20,0451,0490,0290,87-1,36ZnO0,0020,0400,0010,008-0,016Na2O0,0330,0320,0320,037-0,99К2O0,0330,0350,0550,055-1,67п.п.п.0,270,730,464,4943,49-

Источники информации

1. Авт. свид. СССР, №907076, заявл. 07.12.79, опубл. в БИ, 1982, №7, МКИ С22В 1/24.

2. Авт. свид. СССР, №1452855, заявл. 23.03.87, опубл. в БИ, 1989, №3, МКИ С22В 1/16.

3. Авт. свид. СССР, №1235952, заявл. 24.07.84, опубл. в БИ, 1986, №21, МКИ С22В 1/16.

Похожие патенты RU2309994C2

название год авторы номер документа
Способ изготовления агломерата из окисленных руд и концентратов 2015
  • Евстюгин Сергей Николаевич
  • Берсенев Иван Сергеевич
  • Ершов Михаил Петрович
  • Петрышев Александр Юрьевич
  • Анисимов Николай Кузьмич
  • Зубов Сергей Петрович
RU2608046C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗОРУДНОГО АГЛОМЕРАТА 2005
  • Носов Сергей Константинович
  • Крупин Михаил Андреевич
  • Меламуд Самуил Григорьевич
  • Бобров Владимир Павлович
  • Волков Дмитрий Николаевич
  • Сухарев Анатолий Григорьевич
  • Шацилло Владислав Вадимович
  • Дудчук Игорь Анатольевич
RU2283354C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКОМКОВАННОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО СЫРЬЯ 2011
  • Лунев Владимир Иванович
  • Усенко Александр Иванович
  • Лотов Василий Агафонович
RU2458158C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АГЛОМЕРАТА ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ 2009
  • Гуркин Михаил Андреевич
  • Табаков Михаил Степанович
  • Логинов Валерий Николаевич
  • Кашкаров Евгений Анатольевич
  • Невраев Вениамин Павлович
  • Нестеров Александр Станиславович
  • Кучин Валерий Юрьевич
  • Деткова Татьяна Викторовна
  • Якушев Владимир Сергеевич
RU2418079C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОФЛЮСОВАННОГО АГЛОМЕРАТА 1997
  • Зевин С.Л.
  • Греков В.В.
  • Коршиков Г.В.
  • Кузнецов А.С.
  • Кукарцев В.М.
  • Панченко В.Ф.
  • Чернобривец Б.Ф.
RU2110589C1
Способ подготовки агломерационной шихты к спеканию 1979
  • Мартыненко Владимир Антонович
  • Рудовский Григорий Исаакович
  • Полено Иван Прокофьевич
  • Гринвальд Александр Александрович
  • Гладков Николай Андреевич
  • Ульянов Анатолий Григорьевич
  • Якушев Владимир Сергеевич
SU876755A1
Способ усреднения агломерационной шихты 1980
  • Пузанов Валерий Павлович
  • Серебряник Григорий Исаакович
  • Дудка Иван Иванович
SU943307A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АГЛОМЕРАТА ДЛЯ ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА НА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ПРЕДПРИЯТИИ 1998
  • Губанов В.И.
  • Сейфулов Р.В.
  • Селиванов В.Н.
  • Черноусов П.И.
  • Юсфин Ю.С.
RU2137851C1
ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АГЛОМЕРАТА 2018
  • Шацилло Владислав Вадимович
  • Дудчук Игорь Анатольевич
  • Кузнецов Андрей Валентинович
  • Рябов Николай Иванович
  • Гельбинг Раман Анатольевич
  • Волков Дмитрий Николаевич
  • Мамонов Алексей Леонидович
RU2683398C1
ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АГЛОМЕРАТА 2007
  • Гельбинг Роман Анатольевич
  • Бобров Владимир Павлович
  • Сухарев Анатолий Григорьевич
  • Голов Геннадий Васильевич
  • Киричков Анатолий Александрович
  • Третьяков Михаил Андреевич
  • Сосна Григорий Васильевич
  • Николаев Валерьян Сергеевич
  • Ситников Сергей Михайлович
RU2345150C2

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОФЛЮСОВАННОГО АГЛОМЕРАТА ИЗ РУД И ТОНКОИЗМЕЛЬЧЕННЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при подготовке сырья к доменной плавке. В шихте обеспечивают значение модуля микроструктуры (Feобщ·CaO)/(Fe+2·SiO2), связанного с показателем восстановимости агломерата, в пределах 7-16. Осуществляют увлажнение шихты последовательно в три стадии: при ее смешивании в смесителе - первая стадия, в первой трети длины окомкователя от места загрузки шихты - вторая стадия и во второй трети длины окомкователя - третья стадия, обеспечивая полное усвоение воды шихтой и высокую прочность гранул окомкованной шихты. Переокомкованную часть шихты перед третьей стадией увлажнения разрушают механическими средствами или при обработке всей шихты на участке окомкователя в водопадном режиме ее движения. Окомкованную шихту подогревают до температуры, меньшей температуры точки росы на 10-15 градусов, что обеспечивает высокую прочность гранул окомкованной шихты. Изобретение позволит снизить экологически вредные выбросы в атмосферу, уменьшить топливно-энергетические затраты при производстве агломерата и повысить комплекс его металлургических свойств, обеспечивающих снижение расхода кокса при плавке агломерата в доменной печи. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 309 994 C2

Способ производства офлюсованного агломерата из руд и тонкоизмельченных концентратов, включающий дозирование компонентов агломерационной шихты, их смешивание, окомкование и подогрев, а также спекание гранулированной шихты, отличающийся тем, что в шихте обеспечивают значение модуля микроструктуры (Feобщ·CaO)/(Fe+2·SiO2) в пределах 7-16, при этом осуществляют увлажнение агломерационной шихты последовательно в три стадии: при ее смешивании в смесителе - первая стадия, в первой трети длины окомкователя от места загрузки шихты - вторая стадия и во второй трети длины окомкователя - третья стадия, причем переокомкованную часть шихты разрушают механическими средствами или при обработке всей шихты на участке окомкователя в водопадном режиме ее движения, а подогрев окомкованной шихты производят до температуры, меньшей температуры точки росы на 10-15°.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2309994C2

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОФЛЮСОВАННОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО АГЛОМЕРАТА 1992
  • Лядова В.Я.
  • Ходак Л.З.
RU2048548C1
Способ подготовки агломерационной шихты к спеканию 1980
  • Мартыненко Владимир Антонович
  • Рудовский Григорий Исаакович
  • Якушев Владимир Сергеевич
  • Гладков Николай Андреевич
  • Гринвальд Александр Александрович
  • Полено Иван Прокофьевич
SU901308A1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ АГЛОМЕРАЦИОННОЙ ШИХТЫ К СПЕКАНИЮ 1999
  • Белкин А.С.
  • Зуев Г.П.
  • Юрин Н.И.
  • Искалин В.И.
  • Маулетов Н.Х.
  • Грунин С.М.
  • Демин В.П.
RU2148090C1
СПОСОБ ОКУСКОВАНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО СЫРЬЯ 1992
  • Вегман Е.Ф.
  • Юсфин Ю.С.
  • Жак А.Р.
  • Пыриков А.Н.
  • Дегтяренко И.А.
  • Невраев В.П.
  • Тлеубагулов Б.С.
  • Бакумова Н.В.
  • Лелеченко Т.О.
RU2016100C1
Способ логарифмического преобразования напряжения в двоичный код и устройство для его осуществления 1982
  • Капитанов Геннадий Аркадьевич
SU1164744A1

RU 2 309 994 C2

Авторы

Кобелев Владимир Андреевич

Куркин Владимир Михайлович

Невраев Вениамин Павлович

Гуркин Михаил Андреевич

Народицкис Александрс

Андронов Валерий Николаевич

Пузанов Валерий Павлович

Даты

2007-11-10Публикация

2005-05-30Подача