СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АГЛОМЕРАТА ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ Российский патент 2009 года по МПК C22B1/16 

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно - к окускованию доменного сырья методом агломерации с вовлечением в передел материалов, содержащих вредные примеси.

Известен способ производства агломерата, в котором в аглошихту вводят металлургические отходы, в частности сталеплавильный шлак, а его расход устанавливают в зависимости от основности и температуры спекания агломерата (С.В.Смирнов, В.А.Куксенко, Н.В.Игнатов и др. Способ агломерации. Авт. Свид. СССР №1488334, С22В 1/24. Опубл. 23.06.89. Бюл. №23). В способе рассматривается только изменение прочности агломерата и экономия флюса при применении металлургических отходов, таких как конвертерный и мартеновский шлаки, причем их использование рассматривается отдельно, в то время как целесообразно рассматривать совместно. В данном способе также не рассматриваются вопросы, связанные с внесением вредных компонентов в аглошихту вторичным сырьем.

Наиболее близким к заявляемому является способ спекания доменного и конвертерного шламов с концентратами КМА (Поведение цинка при спекании доменного и конвертерного шламов с концентратами КМА / Сталь №5, 2003, с.2-6, Г.В.Коршиков, С.Л.Зевин, В.В.Греков и др.).

В данном способе рассматривается вопрос удаления цинка, вносимого в аглошихту шламами, который наиболее негативно влияет на показатели доменной плавки. Однако повышенный расход углерода на спекание (18-20%) и снижение удельной производительности аглопроцесса в 3-5 раз делает его технически и экономически нецелесообразным, а другие варианты способом не предусматриваются.

Ограничительными факторами использования вторичных железосодержащих материалов в аглодоменном производстве является наличие вредных примесей, особенно цинка, тем более, если его активно вносит также и железорудный концентрат. В доменной печи цинк разрушает футеровку, образует настыли, отлагается в газоотводах, нарушая газодинамику процесса и ухудшая все показатели плавки.

В предлагаемом способе производства агломерата для доменной плавки технический результат, выражающийся в снижении содержания цинка в продукте, достигается за счет новых технологических приемов подготовки аглошихты к спеканию, а экономический результат - за счет возможного повышения степени использования вторичных ресурсов и экономии минерального сырья.

Предлагаемый способ производства агломерата для доменной плавки, включающий подготовку аглошихты, состоящей из железорудных концентратов, флюса, топлива и отходов металлургического производства, в том числе цинкосодержащего шлама, отличается от известного тем, что при подготовке аглошихты путем предварительного смешивания или в процессе дозирования ее компонентов обеспечивают непосредственный контакт цинксодержащих материалов со смесью конвертерного шлака и сталеплавильного скрапа, при этом соотношение шлама и шлако-скраповой смеси устанавливают равным (5-25)%:(95-75)% соответственно, изменяя долю шлама обратно пропорционально увеличению содержания оксида цинка в нем в пределах 0,15-1,75%. При одновременном использовании в аглошихте цинксодержащих железорудного концентрата и шлама шлам вводят в нее в количестве 2-15 кг/т агломерата обратно пропорционально увеличению доли цинксодержащего концентрата.

Сталеплавильные шлаки после дробления и сортировки используются непосредственно в доменной печи (фракция крупнее 10 мм) и в аглошихте (фракция 0-10 мм). Кроме того, смесь сталеплавильных шлаков после дробления и магнитной сепарации используется в виде скрапа с повышенным содержанием железа, в том числе металлического, также в доменной и агломерационной шихте.

Удаление цинка в процессе спекания возможно лишь при условии его восстановления из соединений, где он находится в окисленной форме. Из железистых расплавов цинк восстанавливается полнее и быстрее. Более быстрое восстановление объясняется взаимодействием ZnO с металлическим железом.

Металлическое железо сталеплавильного скрапа служит катализатором образования расплава, который активно подпитывается вновь восстановленным железом из концентратов. Степень развития этого процесса определяется количеством сталеплавильного скрапа и топлива в шихте. Насыщенный углеродом железистый расплав образуется в первые минуты спекания. Капли этого расплава опережают скорость движения зоны горения и при соприкосновении с шихтой охлаждаются.

Соединения цинка в шихтовых материалах восстанавливаются в зоне горения топлива углеродом, монооксидом углерода и металлическим железом. К факторам, повышающим степень удаления цинка из шихты, относятся увеличение основности шихты и содержание в ней металлического железа за счет создания шлако-скраповой смеси и обеспечения непосредственного контакта с ней цинксодержащих компонентов.

В промышленных условиях способ утилизации цинксодержащего шлама реализуется по нескольким вариантам.

Например, в виде пульпы шлам подается на площадку шлакопереработки, где формируется шлако-скраповая смесь. К ней подмешивают шлам и создает штабель из смеси материалов в соотношении, соответствующем содержанию оксида цинка в шламе. Образовавшийся материал подается в бункер шихтового отделения аглофабрики, из которого он дозируется на сборный конвейер в виде самостоятельного компонента наряду с железорудными концентратами, флюсом и топливом.

По другому варианту в шихтовом отделении бункеры с материалами располагаются так, что после выдачи на конвейер цинкосодержащего концентрата из следующего бункера на него выдается шлако-скраповая смесь, а затем цинксодержащий шлам. Последовательность выдачи материалов может быть и такой: шлам - шлако-скраповая смесь - концентрат. В обоих случаях после дозирования при последующем смешивании и окомковании шихты кусочки шламо-скраповой смеси являются центрами образования гранул с оболочкой из шлама и концентрата. Это обеспечивает непосредственный тесный контакт материалов и повышает степень удаления цинка в процессе последующего спекания.

В промышленных опытах использовали вариант подготовки шихты к спеканию с созданием смеси из шлама, шлака и скрапа. Использовали шихтовые материалы, химический состав которых приведен в табл.1.

Таблица 1 Химический состав материалов. № Материал Содержание, % Fe_общ Fe_мет FeO SiO₂ Al₂O₃ CaO MgO ZnO 1 Шлам из золошламонакопителя ЗШН-1 45,2 <1,0 10,54 4,03 0,99 0,54 6,12 0,15 2 Шлам из золошламонакопителя ЗШН-2 46,8 <1,0 10,41 5,30 1,17 5,31 3,88 0,50 3 Шлам газоочисток ШГ 37,9 2,62 56,84 1,64 0,32 12,27 4,77 1,75 4 Шлак конвертерный КШ 22,4 2,5 18,1 12,7 1,80 42,10 8,80 0,003 5 Скрап сталеплавильный СС 43,08 22,1 17,7 6,7 2,0 21,25 8,26 0,037 6 Железорудный цинксодержащий концентрат ЦК 64,0 - 24,3 0,81 1,88 0,41 5,81 0,041 7 Железорудный концентрат с кремнистой пустой породой КК 65,6 - 27,7 7,17 0,26 0,47 0,51 0,004

Спекали агломерат основностью по CaO/SiO₂ 1,60 из расчета соотношения агломерата и окатышей в шихте доменной печи объемом 5500 м³ 70:30.

Для офлюсования использовали рядовой известняк, содержание углерода в шихте 3,6% и возврата 34-36%.

Показатели степени удаления цинка при спекании агломерата на агломашине площадью 312 м² в зависимости от соотношения шлама и шлако-скраповой смеси при применении предлагаемого способа достигли 8-10% в сравнении с 3-4% по обычной технологии без создания непосредственного контакта материалов. Расход топлива на спекание не увеличивали.

При этом в зависимости от содержания ZnO в шламе такая степень удаления цинка составила при использовании шлама ЗШН-1 в процентном соотношении со смесью КШ+СС 25:75, при использовании ЗШН-2 15:85 и при использовании ШГ 5:95 соответственно.

Пределы изменения состава шихты определялись максимально допустимым внесением цинка в доменную печь 0,3 кг/т чугуна.

Результаты расчетов приведены в табл.2.

Таблица 2 Результаты расчета предельно допустимого внесения содержания цинка с агломератом №   Содержание ZnO в агломерате, % Внесение цинка в доменную печь при процентном соотношении агломерат: окатыши 70:30 КК, % ЦК, % ЗШН-2, кг/т агломерата КШ+СС, кг/т агломерата 1 65 35 15 85 0,022 0,296 2 60 40 9 51 0,020 0,286 3 55 45 2 11,3 0,019 0,280

При увеличении доли окатышей в доменной шихте с 30% до 60% увеличение доли агломерата, например, опыта 1 (табл.2) допустимо с использованием в аглошихте шлама ЗШН-2 до 10-15 кг/т агломерата, что вносит в доменную печь цинка 0,268 и 0,296 кг/т чугуна.

При использовании в промышленных условиях подготовки шихты с последовательностью дозирования на конвейер шлам - шлако-скраповая смесь - концентрат ЦК степень удаления цинка в процессе спекания составила 8,8%.

Таким образом, при одновременном использовании цинксодержащего концентрата ЦК, являющегося наряду с концентратом КК основным рудным компонентом шихты и поэтому вносящим в аглошихту наибольшее количество цинка, долю шлама следует изменить в пределах 2-15 кг/т агломерата обратно пропорционально доле ЦК.

Эксплуатация доменной печи в шихтовых условиях, предусмотренных производством агломерата данным способом, позволила стабильно вести плавку в течение длительного периода, а в аглопроизводстве сэкономить железорудные концентраты за счет использования вторичных ресурсов с коэффициентом замены 0,8. При выдувке печи в период проведения капитального ремонта 2 разряда не отмечено разрушения огнеупорной кладки и наличия настылей в шахте печи.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно - к окускованию доменного сырья методом агломерации с вовлечением в передел материалов, содержащих вредные примеси. Осуществляют подготовку шихты, состоящей из железорудных концентратов, флюса, топлива и отходов металлургического производства, в том числе цинксодержащего шлама. При подготовке аглошихты путем предварительного смешивания или в процессе дозирования обеспечивают непосредственный контакт цинксодержащих материалов со смесью конвертерного шлака и сталеплавильного скрапа. При этом процентное соотношение шлама и шлако-скраповой смеси устанавливают равным (5-25)%:(95-75)% соответственно, изменяя долю шлама обратно пропорционально увеличению содержания оксида цинка в нем в пределах 0,15-1,75%. При одновременном использовании в аглошихте цинксодержащего железорудного концентрата и шлама шлам вводят в нее в количестве 2-15 кг/т агломерата обратно пропорционально увеличению доли цинксодержащего концентрата. Изобретение позволяет повысить степень удаления цинка в процессе спекания, повысить степень использования вторичных ресурсов в шихте. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ производства агломерата для доменной плавки, включающий подготовку аглошихты, состоящей из железорудных концентратов, флюса, топлива и отходов металлургического производства, в том числе цинксодержащих шламов, спекание с получением агломерата заданного состава, отличающийся тем, что при подготовке аглошихты путем предварительного смешивания или в процессе дозирования ее компонентов обеспечивают непосредственный контакт цинксодержащих шламов со смесью конвертерного шлака и сталеплавильного скрапа, при этом соотношение цинксодержащего шлама и шлакоскраповой смеси устанавливают равным (5-25):(95-75)% соответственно, при этом изменяют долю цинксодержащего шлама обратно пропорционально увеличению содержания оксида цинка в нем в пределах 0,15-1,75%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при одновременном использовании в аглошихте цинксодержащего шлама и цинксодержащего железорудного концентрата цинксодержащий шлам вводят в нее в количестве 2-15 кг/т агломерата обратно пропорционально увеличению доли цинксодержащего железорудного концентрата.