СОДЕРЖАЩИЙ ОКСИД ТИТАНА АГЛОМЕРАТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЖЕЛЕЗА Российский патент 2012 года по МПК C22B1/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к содержащему оксид титана агломерату для получения гранулированного металлического железа и, в частности, к агломерату, содержащему в качестве сырьевого материала источник железа, включающий оксид титана в определенной пропорции, и применимому для получения гранулированного металлического железа посредством термического восстановления и плавления оксида железа.

Уровень техники

Для производства железа используют способ, включающий: процесс изготовления прессовки, получаемой прессованием смеси углеродистой многослойной прессовки, получаемой формованием смеси в гранулы или брикеты с использованием в качестве сырья смеси, включающей содержащий оксид железа материал (источник железа), такой как железная руда и углеродистый восстановитель, такой как уголь; процесс нагревания прессовки в термической печи с целью твердого восстановления прессовки и коалесценции сформованного таким образом металлического железа с одновременным отделением металлического железа от шлака, образовавшегося в качестве побочного продукта; и процесс охлаждения и отверждения коалесцированного металлического железа для получения гранулированного металлического железа.

Подобные источники железа включают источники, в которых содержание оксида титана (в дальнейшем также называемого “TiO₂”) относительно высоко и которые содержат компоненты пустой породы, отличные от TiO₂ (например, Al₂O₃, MgO) (в дальнейшем такой источник железа также называется “содержащий оксид титана источник железа”).

При использовании такого содержащего оксид титана источника железа в вышеупомянутом способе для получения гранулированного металлического железа необходимо расплавить оксид титана и другие компоненты пустой породы. Поскольку TiO₂, Al₂O₃ и MgO в качестве вышеупомянутых компонентов пустой породы представляют собой компоненты, повышающие температуру плавления, для плавления требуется высокотемпературное нагревание при 1550°С или более. Однако нагревание при таких повышенных температурах приводит к повышению потребления энергии и сильному повышению стоимости конструкции печи. Следовательно, такой подход является экономически невыгодным в качестве процесса производства железа.

Патентный документ 1 показывает, в качестве примера, при использовании какой содержащей оксид железа руды, имеющей относительно высокое содержание TiO₂, может быть применен эффективный способ получения содержащего оксид титана шлака из материала, включающего оксид титана и оксид железа. В частности, такой способ включает: нагревание при температуре от 1200 до 1500°С агломерата, полученного смешиванием материала, содержащего оксид титана и оксид железа, с содержащим углерод материалом (углеродистый восстановитель), а затем формование образующейся смеси; загрузку в электрическую печь и дополнительное нагревание в ней агломерата в состоянии, при котором оксид железа восстанавливается в результате вышеупомянутого нагревания, и восстановленное железо плавится; и последующее разделение агломерата на содержащий титан шлак и расплавленное железо. Патентный документ 1 также показывает, что добавление СаО является эффективным для вышеупомянутого плавления и разделения, и что основность (СаО/SiO₂) составляет 1,1 в рабочих примерах. Более того, в абзаце [0020] Патентного документа 1 указано, что “предпочтительно, чтобы содержание природного ильменита в сырьевой смеси было низким, поскольку компоненты пустой породы (оксиды, отличные от оксида железа), отличные от TiO₂ в природном ильмените, поступают в титановый шлак и становятся основным фактором, снижающим чистоту титана”.

В способе, описанном в Патентном документе 1, для того чтобы избежать снижения содержания TiO₂ в содержащем титан шлаке, к нему добавляют только СаО. Однако при добавлении только СаО достаточное разделение шлака и металлического железа на поде считается невозможным. Более того, в Патентном документе 1 состав агломерата четко не указан, поэтому экономически выгодный способ получения металлического железа не может быть полностью реализован.

В Патентном документе 2 описано устройство и способ получения обогащенного оксидом титана расплавленного шлака и расплавленного железа посредством загрузки предварительно восстановленного, содержащего железо материала с низким содержанием титана и его агломерата в плавильную печь с вращающимся подом.

В Патентном документе 2 указано, что СаО может быть добавлен в качестве флюса к агломерату до предварительного восстановления, однако такое действие является нежелательным, поскольку оно снижает содержание титана в шлаке. В Патентном документе 2 также указано, что оксид титана присутствует в качестве ингредиента сырья в количестве, составляющем 70% или менее, и что СаО добавляют с целью поглощения серы, при этом отсутствует упоминание о подробном химическом составе агломерата. Иными словами, в Патентном документе 2 не описан конкретный экономически выгодный способ получения металлического железа.

Более того, согласно способу, описанному в Патентном документе 2, рабочая температура печи с вращающимся подом составляет от 1300 до 1800°С, что является очень широким диапазоном. Поскольку процесс плавления, включающий повышение температуры нагревания, является экономически нежелательным, целесообразным является эффективное разделение шлака и металлического железа при как можно более низкой температуре. Однако в способе, описанном в Патентном документе 2, данное обстоятельство не учитывается.

Таким образом, ни в одном из вышеупомянутых патентных документов не описан способ получения, при относительно низкотемпературном нагревании, соответствующего гранулированного металлического железа (например, гранулированного металлического железа, имеющего размер частиц, составляющий, по меньшей мере, 3,35 мм, т.е. гранулированного металлического железа, не проходящего через сито, размер ячеек которого составляет 3,35 мм), с высоким выходом (например, по меньшей мере, 80%) с использованием содержащего оксид титана источника железа, включающего, вдобавок к TiO₂, компоненты пустой породы, повышающие температуру плавления, такие как Al₂O₃ и MgO.

Патентный документ 1: публикация заявки на Японский патент №2004-131753.

Патентный документ 2: публикация патента США №6,685,761(В1).

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является разработка, при использовании содержащего оксид титана источника железа, включающего, помимо оксида титана (TiO₂), компоненты пустой породы, повышающие температуру плавления, такие как Al₂O₃ и MgO, для получения гранулированного металлического железа, содержащего оксид титана агломерата, для получения гранулированного металлического железа, способного обеспечить высокий выход высококачественного гранулированного металлического железа, имеющего указанный выше размер частиц, в результате восстановления и плавления оксида железа посредством нагревания при относительно низкой температуре по сравнению с известными процессами.

Такой содержащий оксид титана агломерат для получения гранулированного металлического железа содержит: источник железа, включающий, по меньшей мере, 5 вес.%, но менее 10 вес.% оксида титана в расчете на эквивалентное содержание TiO₂; и углеродистый восстановитель, при этом агломерат имеет химический состав, удовлетворяющий условиям, выдвинутым в следующих формулах (1)-(3):

[СаО]/[SiO₂]=от 0,6 до 1,2 (1) [Al₂O₃]/[SiO₂]=от 0,3 до 1,0 (2) [TiO₂]/([CaO]+[SiO₂]+[MgO]+[Al₂O₃])<0,45 (3)

Каждый из [CaO], [SiO₂], [Al₂O₃], [TiO₂] и [MgO] в вышеупомянутых формулах (1)-(3) представляет содержание (вес.% в расчете на сухое вещество) каждого компонента в агломерате.

[TiO₂] соответствует вышеупомянутому эквивалентному содержанию TiO₂ и относится, в тех случаях, когда агломерат включает не только TiO₂, но и другие оксиды титана, такие как Ti₂O₃ или TiO, к содержанию, получаемому в результате превращения состояний таких других оксидов титана в состояние TiO₂, также добавляемому к эквивалентному содержанию TiO₂. В частности, такой [TiO₂] (эквивалентное TiO₂ содержание), при условии, что металлический титан также отсутствует, может быть рассчитан по следующей формуле (4):

[TiO₂](вес.%)= общее содержание титана(вес.%)/(атомный вес титана) × {(атомный вес титана)+2 × (атомный вес кислорода)} (4)

[CaO] представляет собой суммарное содержание, полученное в результате превращения состояния кальция, входящего в содержащий оксид титана источник железа, и углеродного восстановителя в состояние СаО; содержание, полученное в результате превращения состояния кальция в флюорите, который может быть добавлен в качестве фторсодержащего материала, к состоянию СаО, и содержание, полученное в результате превращения состояния кальция в кальцинированную известь и известняк (CaCO₃), которые могут быть добавлены в качестве модификаторов, к содержанию СаО. В частности, такой [СаО], при условии, что металлический титан также отсутствует, может быть рассчитан по следующей формуле (5):

[СаО](вес.%) = общее содержание кальция(вес.%)/(атомный вес кальция) × {(атомный вес кальция)+(атомный вес кислорода)} (5)

Такой агломерат обеспечивает высокий выход, и, при сравнительно низкой температуре нагревания, получение высококачественного гранулированного металлического железа, имеющего удобный для транспортировки размер частиц, даже при использовании для получения гранулированного металлического железа источника железа, содержащего TiO₂ и другие компоненты пустой породы. В результате снижаются не только затраты на топливо для нагревания, но и затраты на огнеупорные материалы, используемые для создания термической печи, а также увеличивается срок службы термической печи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую процессы, осуществляемые с использованием печи для термического восстановления с вращающимся подом.

Фиг.2 представляет собой диаграмму тройной фазы SiO₂-СаО-TiO₂ для тех случаев, когда комплексный оксид Al₂O₃, SiO₂, СаО и TiO₂ имеет содержание Al₂O₃, равное 20 вес.%.

Фиг.3 представляет собой фотографию, иллюстрирующую расплавленное состояние образца В-5 после нагревания при 1500°С.

Фиг.4 представляет собой фотографию, иллюстрирующую расплавленное состояние образца В-1 после нагревания при 1500°С.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Авторы настоящего изобретения провели обширные исследования с целью получения содержащего оксид титана агломерата для получения гранулированного металлического железа, который может быть использован для получения высококачественного, удобного для транспортировки гранулированного металлического железа с высоким выходом благодаря использованию содержащего оксид титана источника железа, включающего TiO₂ и другие компоненты пустой породы, и нагревания при относительно низкой температуре по сравнению с известными процессами. В результате авторы настоящего изобретения сочли необходимым повысить содержание в агломерате как СаО, который до настоящего времени использовался для ускорения формирования шлака из компонентов пустой породы, так и SiO₂, и оптимизировать содержание каждого из CaO, Al₂O₃, MgO, SiO₂ и TiO₂, входящих в состав агломерата.

До настоящего времени повышения содержания SiO₂, включенного в агломерат, обычно избегали, поскольку такое повышение сопровождается повышением содержания шлаковых компонентов. Отличительный признак настоящего изобретения заключается в том, что повышая содержание как СаО, так и SiO₂, входящих в состав агломерата, и оптимизируя содержание каждого из CaO, Al₂O₃, MgO, SiO₂ и TiO₂ в агломерате описанным выше способом, можно обеспечить более эффективное понижение точки плавления, чем в тех случаях, когда повышают только содержание СаО.

Далее следует подробное описание настоящего изобретения. Авторы настоящего изобретения использовали фазовые диаграммы для определения диапазона основности ([СаО]/[SiO₂]), предположительно, обеспечивающего низкую точку плавления (от 1300 до 1520°С) агломератов, содержащих источник железа, включающий, по меньшей мере, 5 вес.%, но менее 10 вес.% оксида титана в расчете на эквивалентное TiO₂ содержание (далее такой источник железа также называют “содержащий оксид титана источник железа”), и углеродистый восстановитель. В результате, как показывает приведенная ниже формула (1), авторы настоящего изобретения подтвердили, что достижение основности ([СаО]/[SiO₂]), составляющей от 0,6 до 1,2, обеспечивает низкую температуру плавления (от 1300 до 1520°С).

[СаО]/[SiO₂]=от 0,6 до 1,2 (1)

В формуле (1) каждый из [CaO] и [SiO₂] представляет собой содержание каждого компонента в агломерате (вес.% в расчете на сухое вещество). Как описано выше, [CaO] представляет собой суммарное содержание, полученное в результате превращения состояния кальция, входящего в состав содержащего оксид титана источника железа, и углеродистого восстановителя в состояние СаО, и содержание, полученное в результате превращения состояния кальция в флюорите, которое может быть добавлено в качестве фторсодержащего материала к состояние СаО, и содержание, полученное в результате превращения состояния кальция в кальцинированную известь и известняк (CaCO₃), которые могут быть добавлены в качестве модификаторов, к состоянию СаО.

Причины, по которым верхний предел [СаО]/[SiO₂] составляет 1,2, заключаются в следующем: (I) при сравнении образца В-3 и образца В-4 в описанных ниже примерах, даже при повышении [СаО]/[SiO₂], выход желаемого гранулированного металлического железа проявляет тенденцию к снижению; и (II) как следует из описанной ниже диаграммы тройной фазы SiO₂-СаО-TiO₂, представленной на фиг.2, по мере повышения содержания СаО система приближается к участку с высокой точкой плавления.

Затем авторы настоящего изобретения провели эксперименты, в которых вышеуказанная основность служит как данность, при этом в расчет также принимаются и другие компоненты. В качестве компонентов пустой породы, оказывающих влияние на точку плавления, необходимо учитывать TiO₂, CaO, SiO₂, Al₂O₃ и MgO. При использовании комплексного оксида, когда необходимо одновременно учитывать данные оксиды, невозможно определить точную точку плавления на основании известных фазовых диаграмм или компьютерных имитаций. Поэтому авторы настоящего изобретения провели эксперименты, подтверждающие связь между содержащими TiO₂, CaO, SiO₂, Al₂O₃ и MgO составами и точкой плавления.

В результате проведенных экспериментов было установлено, что отношение содержания Al₂O₃ (вес.%) к содержанию SiO₂ (вес.%), входящих в состав агломерата, т.е. [Al₂O₃]/[SiO₂], должно составлять от 0,3 до 1,0, как указано ниже в формуле (2), для обеспечения точки плавления вышеупомянутого комплексного оксида в диапазоне, составляющем от 1300 до 1520°С, и что отношение содержания [TiO₂] к суммарному содержанию [CaO], [SiO₂], [MgO] и [Al₂O₃], т.е. отношение [TiO₂]/([CaO]+[SiO₂]+[MgO]+[Al₂O₃,]) должно составлять менее 0,45, как указано ниже в формуле (3), относительно содержания (вес.% в расчете на сухое вещество) соответствующих компонентов в агломерате:

[Al₂O₃]/[SiO₂]=от 0,3 до 1,0 (2) [TiO₂]/([CaO]+[SiO₂]+[MgO]+[Al₂O₃])<0,45 (3)

Причина, по которой нижний предел [Al₂O₃]/[SiO₂] составляет 0,3, заключается в том, что в тройной фазовой диаграмме SiO₂-СаО-Al₂O₃, когда содержание Al₂O₃ является слишком низким, система приближается к участку с высокой точкой плавления.

Посредством такого регулирования TiO₂, СаО, SiO₂, MgO и Al₂O₃, входящих в состав агломерата, может быть получен состав с низкой точкой плавления. В результате после 8-15 минут нагревания в температурном диапазоне, составляющем от 1300 до 1520°С, компоненты пустой породы полностью расплавляются, способствуя коалесценции металлического железа и обеспечивая высокий выход гранулированного металлического железа, частицы которого имеют размер, подходящий для транспортировки (размер частиц составляет, по меньшей мере, 3,35 мм) (частицы гранулированного металлического железа, не проходящие через сито, размер ячеек которого равен 3,35 мм). Указанная выше температура нагревания является очень низкой по сравнению с точкой плавления оксида титана (1825°С). Формирование гранулированного металлического железа вышеуказанного размера позволяет контролировать потери из-за рассеивания во время выгрузки из термической печи. Кроме того, может быть подавлено повторное окисление под воздействием окислительной атмосферы, что особенно эффективно для предотвращения возгорания гранулированного металлического железа во время транспортировки и хранения.

Агломерат согласно настоящему изобретению содержит TiO₂, СаО, SiO₂, MgO и Al₂O₃, однако он может также представлять собой агломерат, содержащий TiO₂, СаО, SiO₂ и Al₂O₃, но не содержащий MgO.

Вышеупомянутый агломерат может представлять собой (i) агломерат, удовлетворяющий условиям химического состава, выдвинутым в приведенных выше формулах (1)-(3), в рамках компонентов содержащего оксид титана источника железа (например, железная руда) и углеродистого восстановителя, или (ii) агломерат, удовлетворяющий условиям химического состава, выдвинутым в приведенных выше формулах (1)-(3), в результате добавления соответствующих модификаторов (например, содержащий SiO₂ материал, кальцинированная известь и/или известняк) к вышеупомянутому содержащему оксид титана источнику железа (например, железная руда) и углеродистому восстановителю. В случае (ii) количество таких добавляемых модификаторов должно быть определено после учета компонентов пустой породы в содержащем оксид титана источнике железа (например, железная руда) и состава золы в углеродистом восстановителе (например, уголь, кокс). Конкретные виды таких модификаторов не имеют особых ограничений. В качестве содержащего SiO₂ материала могут быть использованы, например, не только материалы, имеющие высокое содержание диоксида кремния, такие как кремнистый песок, но и низкосортный известняк или уголь, имеющий высокое содержание диоксида кремния.

Предварительное условие достижения задачи настоящего изобретения, заключающейся в том, что при использовании для получения гранулированного металлического железа содержащего оксид железа материала, такого как железная руда, имеющая относительно высокое содержание оксида титана, состоит в том, что используемый содержащий оксид титана источник железа содержит, по меньшей мере, 5 вес.% оксида титана, но менее 10 вес.% в расчете на эквивалентное TiO₂ содержание.

Используемый в настоящем изобретении термин “источник железа” относится к железной руде, сырью для плавки железа (например, железистый песчаник), шлаку, образующемуся при рафинировании металла, или их смеси, а также источнику железа, содержащему, по меньшей мере, 5 вес.% оксида титана, но менее 10 вес.% в расчете на эквивалентное TiO₂ содержание.

Агломерат согласно настоящему изобретению улучшает текучесть шлака, образующегося в качестве побочного продукта, благодаря дополнительному содержанию соответствующего количества фторсодержащего материала. В частности, с целью улучшения способности шлака и металлического железа к разделению, тем самым обеспечивая более высокий выход (98% или более), содержание фтора в агломерате предпочтительно составляет, по меньшей мере, 0,6 вес.%, более предпочтительно, по меньшей мере, 0,9 вес.%. С другой стороны, бывают случаи, когда использование фтора ограничивают из соображений безопасности окружающей среды. Также из-за опасения, что присутствие слишком большого количества фтора слишком повысит текучесть образующегося шлака, ускоряя повреждение, возникающее по причине плавления огнеупорных материалов пода, предпочтительно, чтобы содержание фтора в агломерате составляло 3,5 вес.% или менее (более предпочтительно - 1 вес.% или менее). Примером фторсодержащих материалов служат содержащие CaF₂ материалы (например, флюорит).

Углеродистый восстановитель, содержащийся в агломерате, необходим для снижения содержания оксида железа в содержащем оксид титана источнике железа. В том случае, если его количество слишком мало, восстановление оксида железа будет неадекватным. Неадекватное восстановление оксида железа способствует плавлению большого количества FeO, который может нанести вред огнеупорным материалам, из которых изготовлена печь. Поэтому желательно добавлять углеродистый восстановитель таким образом, чтобы атомное молярное отношение (О/С) кислорода, связанного с атомами железа в источнике железа, к связанному углероду во всех сырьевых материалах, входящих в агломерат, составляло 1,5 или менее (предпочтительно - 1,1 или менее).

С другой стороны, присутствие избыточного количества углеродистого восстановителя в агломерате понижает прочность агломерата до нагревания, затрудняя его транспортировку. Использование большого количества угля или т.п. в качестве углеродистого восстановителя является нежелательным, поскольку содержание компонентов пустой породы также повышается. С этой точки зрения желательно добавлять углеродистый восстановитель таким образом, чтобы вышеупомянутое атомное молярное отношение (О/С) составляло, по меньшей мере, 0,8 (более предпочтительно, по меньшей мере, 1,0).

Конкретный вид углеродистого восстановителя не имеет никаких особых ограничений при условии, что подобный материал содержит связанный углерод, такой как уголь, графит или пластмассовые отходы.

Согласно настоящему изобретению предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, 90 вес.% содержащего оксид титана источник железа в агломерате имело размер частиц, равный 1 мм или менее (т.е. проходило через сито с размером ячеек в 1 мм). Использование источника железа, имеющего такой размер частиц, является целесообразным с точки зрения теплообмена, кроме того, способность к восстановлению углеродистым восстановителем, присутствующим в агломерате, может быть улучшена. Более того, это также облегчает формирование агломерата. Более предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, 70 вес.% имело размер частиц, равный 200 µм или менее (т.е. проходило через сито с размером ячеек в 200 µм), помимо того, чтобы, по меньшей мере, 90 вес.% содержащего оксид титана источник железа в агломерате имело размер частиц, равный 1 мм или менее (т.е. проходило через сито с размером ячеек в 1 мм).

Источник железа, имеющий вышеуказанный гранулометрический состав, может представлять собой источник железа, размер частиц которого был получен в результате сортировки при помощи сита, либо может представлять собой источник железа, уже отвечающий вышеописанным условиям без такой сортировки.

Агломерат согласно настоящему изобретению включает, как описано выше, источник железа, содержащий, по меньшей мере, 5 вес.%, но менее 10 вес.% оксида титана в расчете на эквивалентное содержание TiO₂, углеродистый восстановитель (желательно в виде порошка), и материалы (модификаторы), добавляемые при необходимости для получения химического состава агломерата, удовлетворяющего вышеприведенным формулам (1)-(3), кроме того, он может также включать связующее для получения агломерата.

Используемый в настоящем изобретении термин “агломерат” относится к материалу, полученному в результате смешивания вышеописанных сырьевых материалов и агломерации полученной смеси. Такую агломерацию осуществляют при помощи любых известных устройств, примеры которых включают прессы, такие как прессы для брикетирования (например, цилиндрический пресс для брикетирования, роликовый пресс для брикетирования, кольцевой пресс для брикетирования), а также экструдеры и барабанные грануляторы (например, тарельчатый гранулятор, барабанный гранулятор).

Форма агломерата не имеет никаких особых ограничений. Могут быть использованы любые формы, такие как глыбообразные, гранулоподобные, брикетоподобные, окатышеподобные или столбчатые.

Гранулированное металлическое железо получают в результате восстановления и плавления агломерата, при этом способ восстановления и плавления не ограничен. Для такого восстановления и плавления может быть использована известная плавильная печь с восстановительной атмосферой. Способ получения гранулированного металлического железа с использованием печи для термического восстановления с движущимся подом описан ниже в качестве иллюстрации, не ограничивая настоящее изобретение.

Фиг.1 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую процессы способа получения вышеописанного гранулированного металлического железа. На фиг.1 печь 10 для термического восстановления с вращающимся подом, имеющая вращающийся под 4, показана как печь для термического восстановления с движущимся подом.

Вышеописанный агломерат 1 и порошкообразный углеродистый материал 2, предпочтительно предназначенный для слоя, подают в печь 10 для термического восстановления с вращающимся подом. Эти материалы проходят через бункерное загрузочное устройство 3 и непрерывно выгружаются на вращающийся под 4. Более конкретно, до выгрузки агломерата 1 порошкообразный углеродистый материал 2 выгружают из бункерного загрузочного устройства 3 на вращающийся под 4, на котором его распределяют, после чего на него выгружают агломерат 1. На фиг.1 проиллюстрирован пример, согласно которому одно бункерное загрузочное устройство 3 используют для выгрузки как агломерата 1, так и углеродистого материала 2. Однако агломерат 1 и углеродистый материал 2 могут быть выгружены по отдельности через два или более бункерных устройств. Углеродистый материал 2, выгружаемый в качестве предназначенного для слоя материала, повышает эффективность восстановления, кроме того, он очень эффективно снижает уровень сульфуризации получаемого гранулированного металлического железа.

На фиг.1 вращающийся под 4 вращается в направлении против часовой стрелки. Скорость вращения варьируется в соответствии с рабочими условиями, однако обычно вращающийся под 4 делает один оборот приблизительно за 8-16 минут. За это время оксид железа, входящий в состав агломерата 1, восстанавливается в твердом виде, точка плавления полученного восстановленного железа снижается благодаря обезуглероживанию, восстановленное железо коалесцируется в виде гранул во время их отделения от шлака, образовавшегося в виде побочного продукта, после чего формируется гранулированное металлическое железо.

В частности, для осуществления восстановительной реакции 10 на боковых стенках и/или своде печи устанавливают горелки 5 таким образом, чтобы они были расположены над вращающимся подом 4. Теплота от горения горелок 5 или лучистая теплота от них достигает пода. Одновременно агломерат 1, выгруженный на вращающийся под 4, изготовленный из огнеупорного материала, нагревается под воздействием теплоты сгорания от горелок 5 или лучистой теплоты по мере того, как он движется по кругу вместе с подом 4 внутри печи 10 с восстановительной атмосферой. За период времени, в течение которого такой агломерат 1 проходит через зону нагрева печи 10 с восстановительной атмосферой, оксид железа в агломерате 1, восстанавливается в твердом виде; восстановленное железо отделяется от расплавленного шлака, образовавшегося в виде побочного продукта, при этом восстановленное железо обезуглероживается оставшимся углеродным восстановителем, размягчается и коалесцируется в виде гранул; восстановленное металлическое железо превращается в гранулированное металлическое железо 9. Гранулированное металлическое железо 9 затем подвергают охлаждению и затвердеванию в нижней боковой зоне печи с вращающимся подом 4, после чего его сгружают с пода через бункер 8 с помощью разгрузочного устройства 6, такого как шнек. Газ, выделяющийся внутри печи, выпускают через трубопровод для отходящего газа 7.

Термическое восстановление происходит на вращающемся поде, и после по существу полного восстановления оксида железа в агломерате образуются частицы железа, имеющие высокую чистоту, сравнимую с чистым железом. Такие восстановленные частицы железа быстро обезуглероживаются оставшимся углеродистым восстановителем, присутствующим в агломерате. Более того, точка плавления восстановленного железа сильно понижается по мере повышения содержания углерода в восстановленном железе, восстановленное железо начинает плавиться при конкретной температуре атмосферы (например, от 1350 до 1500°С), а образующиеся мелкие гранулы из восстановленного железа взаимно коалесцируется, в конце концов формируя гранулированное металлическое железо в виде больших частиц. Во время такого процесса плавления и коалесценции шлакообразующие компоненты, входящие в состав агломерата, также плавятся и отделяются от гранулированного металлического железа, взаимно коалесцируясь.

Примеры

Настоящее изобретение описано ниже более подробно с помощью примеров. Предполагается, что приведенные примеры не ограничивают настоящее изобретение и могут быть осуществлены с соответствующими модификациями без нарушения объема описанного выше и ниже изобретения, при этом все подобные модификации входят в технический объем настоящего изобретения.

Пример 1

В таблице 1 показан химический состав содержащей оксид титана железной руды, используемой в данном примере. В области металлургии для определения температуры плавления оксида обычно используют диаграмму равновесной фазы. В данном примере была выбрана (фиг.2) первая фазовая диаграмма, наиболее близкая к составу компонента пустой породы содержащей оксид титана железной руды, показанной в таблице 1. С помощью фиг.2 было установлено, что достоверные значения [CaO]/[SiO₂], при которых предполагаемая температура плавления равна 1450°С или менее, составят от 0,52 до 0,82 (заштрихованная зона, показанная на фиг.2). Как показано в таблице 2, на основании таких достоверных данных определяют содержание каждого сырьевого материала. В таблице 3 проиллюстрирован химический состав угля, показанного в таблице 2.

Таблица 1 Химический состав железной руды (вес.%) T.Fe FeO SiO₂ Al₂O₃ MgO TiO₂ 59,38 29,95 2,00 3,79 2,81 7,69

Таблица 2 Обозначение образца Содержание сырьевых материалов (вес.%) Железная руда Уголь Известняк Флюорит Диоксид кремния Связующее В-1 778,153 18,252 2,095 0,000 0,000 1,500 В-2 77,421 18,081 2,098 0,900 0,000 1,500 В-3 72,458 16,922 5,426 0,902 2,792 1,500

Таблица 3 Химический состав
угля (вес.%) Компоненты золы (вес.%) Летучие вещества Зола Связанный углерод SiO ₂ Al ₂ O ₃ СаО MgO TiO ₂ 10,08 10,77 79,15 54,17 29,79 3,51 1,18 1,61

С другой стороны, поскольку на основании одной фазовой диаграммы невозможно одновременно рассчитать большее количество компонентов пустой породы и определить температуру плавления, такие расчеты осуществляют с помощью компьютера. А именно, используя “программу для определения точки плавления”, созданную на основе кумулятивных данных о связи между видами и содержанием компонентов пустой породы и температурой плавления и о термодинамических оценках, определяют приблизительные точки плавления образцов В-1 - В-3 в таблице 2. Полученные результаты показаны в таблице 4. Значение температуры жидкой фазы шлака образца А-1, приведенные в таблице 4, представляет собой величину, полученную в результате предварительного расчета точки плавления образца В-1. Подобным образом образец А-2 соответствует образцу В-2, а образец А-3 соответствует образцу В-3. Основность образца А-1 также отличается от основности образца А-2, поскольку вводимые в компьютер данные о содержании компонентов варьируются при учете содержания кальция в флюорите.

Таблица 4 Обозначение образца CaO/SiO ₂ (-) TiO ₂ /SiO ₂ (-) Al ₂ O ₃ /SiO ₂ (-) Температура жидкой фазы шлака (°С) А-1 0,599 2,322 1,365 1496 А-2 0,700 2,312 1,360 1518 А-3 0,700 1,090 0,643 1418

Как следует из таблицы 4, температура плавления (температура жидкой фазы шлака) образца А-2, имеющего высокую основность ([CaO]/[SiO₂]), превышает 1500°С. Образец А-3 имеет такую же основность, как и образец А-2, однако содержание SiO₂ в нем повышено. Была подтверждена вероятность того, что температура плавления, рассчитанная для данного образца А-3, достигнет 1450°С или менее.

Железную руду, уголь, модификаторы (в частности, известняк, а также, при необходимости, флюорит, диоксид кремния и т.д.) смешивают вместе, и полученное порошковое сырье формуют при помощи тарельчатого гранулятора в виде сферических окатышей диаметром 19 мм (агломерат). Отдельно смесь порошкового сырья с водой помещают в цилиндр, и прикладывают сверху давление, равное 0,3 тонн/см², получая в результате таблетки в виде диска (высота 15 мм, диаметр 20 мм). Размер частиц каждого из таких вышеупомянутых материалов, как железная руда, уголь, модификатор и связующее, составляет 1 мм или менее (материал, проходящий через сито, размер ячеек которого равен 1 мм).

В таблице 5 представлены результаты химического анализа (химические составы) окатышей, сформированных таким способом из образцов В-1, В-2 и В-3, и сформированных таблеток а, b и с. Химические составы образцов а, b и с были рассчитаны на компьютере на основании результатов анализов каждого из сырьевых материалов до смешивания в соответствующих пропорциях.

Таблица 5 Обозна-чение образца Форма агломерата Химический состав агломерата (вес.%) Соотношение компонентов (-) T.Fe FeO SiO ₂ Al ₂ O ₃ CaO MgO TiO ₂ F CaO/SiO ₂ Al ₂ O ₃ /SiO ₂ TiO ₂ /
(C+S+M+A) ^∗ O/C В-1 Окатыш 46,90 25,76 2,60 3,62 1,59 2,36 5,71 - 0,612 1,392 0,561 0,897 В-2 Окатыш 46,50 24,81 2,57 3,56 2,21 2,30 5,67 0,43 0,860 1,385 0,533 0,902 В-3 Окатыш 43,72 23,00 3,45 3,34 4,00 3,16 6,04 0,39 1,159 0,968 0,433 0,909 a Таблетка 46,49 23,41 2,63 3,55 1,56 2,23 5,99 0,00 0,592 1,349 0,606 0,902 b Таблетка 46,05 23,19 2,62 3,52 2,19 2,21 5,68 0,43 0,835 1,344 0,568 0,902 c Таблетка 43,12 22,01 5,23 3,40 3,12 2,11 5,60 0,00 0,598 0,650 0,410 0,902 *Примечание: С означает СаО, S означает SiO₂, М означает MgO, а А означает Al₂O₃

Поскольку величины [CaO]/[SiO₂] и [Al₂O₃]/[SiO₂] в таблице 4 были рассчитаны исходя из пропорций сырья, с целью определения температуры плавления агломерата, они отличаются от указанных в таблице 5 величин, полученных в результате анализа фактически полученных окатышей или таблеток.

Окатыши или таблетки загружают в электрическую печь, нагретую до 1500°С или 1450°С, с азотной атмосферой, и нагревают. В момент прекращения выделения газообразного оксида углерода в печи и визуального подтверждения отделения металлического железа соответствующие образцы перемещают в зону охлаждения, тем самым завершая испытание. Затем металлическое железо и шлак разделяют вручную.

Фиг.3 представляет собой фотографию, показывающую расплавленное состояние после того, как образец В-5 в примере согласно настоящему изобретению был нагрет при 1500°С. Беловато-серые сферические частицы на фотографии означают шлак, а черновато-серые сферические частицы означают металлическое железо. Данная фотография показывает, что шлак и металлическое железо полностью разделяются при нагревании образца В-5 при температуре, равной 1500°С. Было также подтверждено, что в других образцах, удовлетворяющих всем условиям вышеприведенных формул (1)-(3), как и в образце В-5, шлак и металлическое железо полностью разделяются.

Фиг.4 представляет собой фотографию расплавленного состояния после нагревания вышеописанного образца В-1 до 1500°С. Беловато-серые сферические частицы на данной фотографии (включая голубые участки на цветной фотографии) означают шлак, а черновато-серые участки означают содержащее шлак металлическое железо. На основании данной фотографии было установлено, что при нагревании образца В-1 при температуре, равной 1500°С, по сравнению с вышеописанным образцом В-5, показанным на фиг.3, шлак и металлическое железо плавятся, однако разделение между ними является недостаточным. Было также подтверждено, что в других образцах, не удовлетворяющих, по меньшей мере, одному условию, выдвинутому в вышеприведенных формулах (1)-(3), как образец В-1, взаимное разделение шлака и металлического железа является неадекватным.

Затем в виде выхода определяют отношение количества гранулированного металлического железа, размер частиц которого составляет, по меньшей мере, 3,35 мм (гранулированное металлическое железо, не проходящее через сито, размер ячеек которого составляет 3,35 мм, и остающееся на сите), к содержанию железа в окатыше или таблетке. Полученные результаты приведены в таблице 6.

Таблица 6 Обозначение образца Температура нагревания (°С) Образец Содержание металлического железа Металлическое железо Частицы металлического железа, ширина которых составляет не менее 3,35 мм Выход (частицы металлического железа, ширина которых составляет не менее 3,35 мм относительно всей массы металлического железа) (г) (вес.%) (г) (г) (вес.%) В-1 1500 229,9 46,90 107,82 44,18 40,97 В-2 1500 237,36 46,50 110,37 64,03 58,01 В-3 1500 230,07 43,72 100,59 80,78 80,31 a 1450 49,05 46,49 22,8 9,09 29,41 b 1450 49,17 46,06 22,65 12,16 39,56 c 1450 48,38 43,73 21,16 5,56 17,99

Как следует из таблицы 6, образец В-1, в который в качестве модификатора был включен только известняк, обеспечил очень низкий выход гранулированного металлического железа, размер частиц которого составляет, по меньшей мере, 3,35 мм (гранулированное металлическое железо, не проходящее через сито, размер ячеек которого составляет 3,35 мм), составляющий около 41%, и поэтому является практически бесполезным. Даже при использовании образца В-2, имеющего по существу такой же состав, как и образец В-1, но в который был также включен фтор для улучшения текучести шлака, улучшение является незначительным, а выход составляет всего около 58%.

Образцы а и b, не отвечающие всем условиям формул (1)-(3), также обеспечивают выходы, составляющие всего лишь около 29% и около 40% соответственно.

Кроме того, результаты испытания образца с подтверждают тот факт, что даже при повышении содержания SiO₂ в агломерате, в том случае, если все условия формул (1)-(3) не удовлетворены, высокий выход вышеописанного гранулированного металлического железа не может быть получен.

И, напротив, образец В-3, содержание SiO₂ в котором было повышено по сравнению с образцом В-2, посредством снижения величины [Al₂O₃]/[SiO₂] до 0,6 и тем самым регулирования химического состава таким образом, чтобы удовлетворить всем условиям формул (1)-(3), обеспечивает заметное повышение выхода гранулированного металлического железа, размер частиц которого составляет, по меньшей мере, 3,35 мм (гранулированное металлическое железо, не проходящее через сито, размер ячеек которого составляет 3,35 мм), приблизительно до 80%.

Пример 2

Для дальнейшего подтверждения того факта, что для достижения высокого выхода гранулированного металлического железа при использовании содержащей оксид титана железной руды, эффективным является повышение содержания SiO₂ в агломерате и регулирования химического состава таким образом, чтобы удовлетворить всем условиям формул (1)-(3), приведенным в настоящем изобретении, было осуществлено следующее испытание.

Железная руда, имеющая состав, показанный в таблице 1, уголь, имеющий состав, показанный в таблице 1, и модификаторы (в частности, известняк, флюорит и диоксид кремния) смешивают вместе со связующим таким же образом, как и в примере 1, и формуют в виде окатышей (агломерат). Химический состав таких окатышей (сухих окатышей) показан в таблице 7. Представленный в таблице 7 образец В-4 получают, повышая в нем содержание SiO₂ еще больше, чем в образце В-3. Образец В-5 имеет по существу такой же состав, как и образец В-4, за исключением повышенного содержания углерода. Образец В-6 имеет по существу такой же состав, как и образец В-4, за исключением еще большего содержания SiO₂, чем в образце В-4 и слегка повышенного содержания СаО.

Таблица 7 Обозначе-ние образца Химический состав сухого окатыша (вес.%) Соотношение компонентов (-) T.Fe FeO SiO ₂ Al ₂ O ₃ CaO MgO TiO ₂ F Т.С CaO/SiO ₂ Al ₂ O ₃ /SiO ₂ TiO ₂ /(C+S+M+A) ^∗ O/C В-4 44,110 23,660 5,200 3,320 4,600 2,120 5,620 0,670 12,070 0,885 0,618 0,369 1,234 В-5 43,490 22,140 5,160 3,310 4,470 2,100 5,570 0,670 14,090 0,866 0,620 0,370 1,105 В-6 41,960 20,580 7,080 3,190 5,860 2,040 5,410 0,660 11,450 0,828 0,454 0,298 1,222 *Примечание: С означает СаО, S означает SiO₂, М означает MgO, а А означает Al₂O₃.

Как и в описанном выше примере 1, данные образцы загружают в электрическую печь, нагретую до 1500°С, с азотной атмосферой, и нагревают. В момент прекращения выделения газообразного оксида углерода и визуального подтверждения отделения металлического железа, образцы перемещают в зону охлаждения, тем самым завершая испытание. Затем металлическое железо и шлак разделяют вручную. Отношение количества гранулированного металлического железа, размер частиц которого составляет, по меньшей мере, 3,35 мм (гранулированное металлическое железо, не проходящее через сито, размер ячеек которого составляет 3,35 мм, и остающееся на сите), к содержанию железа в окатыше определяют в качестве выхода. Полученные результаты приведены в таблице 8.

Таблица 8 Обозначение образца Температура нагревания Образец Содержание металлического железа Металлическое железо Частицы металлического железа, ширина которых составляет не менее 3,35 мм Шлак Выход (частицы металлического железа, ширина которых составляет не менее 3,35 мм относительно всей массы металлического железа) (°С) (г) (вес.%) (г) (г) (г) (вес.%) В-4 1500 243,29 44,11 107,32 109,98 55,17 102,48 В-5 1500 235,68 43,49 102,50 105,03 52,66 102,47 В-6 1500 225,14 43,10 97,04 97,13 51,76 100,10 В-4^′ 1450 236,97 44,11 104,53 102,84 55,83 98,39

Как показано в таблице 8, образец В-4, содержание SiO₂ в котором еще выше, чем в образце В-3, обеспечивает заметное повышение выхода гранулированного металлического железа, размер частиц которого составляет, по меньшей мере, 3,35 мм (гранулированное металлическое железо, не проходящее через сито, размер ячеек которого составляет 3,35 мм), до 102,5%. Причина, по которой такой выход превышает 100%, заключается в том, как показано в таблице 9, в металлическом железе присутствуют углерод и различные следовые ингредиенты. В приведенной ниже таблице 9 показаны результаты химического анализа содержания углерода, кремния, серы и титана в металлическом железе.

Таблица 9 Обозначение образца Температура нагревания (°С) Расплавленные компоненты в металлическом железе (вес.%) С Si S Ti В-4 1500 3,28 0,07 0,103 0,02 В-5 1500 3,48 0,1 0,092 0,04 В-6 1500 3,44 0,05 0,123 0,01 В-4^′ 1450 3,32 0,07 0,095 0,03

Из таблицы 9 следует, что, поскольку содержание углерода в образце В-4 составляет 3,28% при его исключении, выход гранулированного металлического железа, размер частиц которого составляет, по меньшей мере, 3,35 мм (гранулированное металлическое железо, не проходящее через сито, размер ячеек которого составляет 3,35 мм), доходит до 99,2%.

С другой стороны, относительно образца В-5, имеющего повышенное содержание углерода, на основании изменения скорости восстановления, рассчитанной исходя из анализа отходящего газа, было подтверждено, что восстановление оксида железа протекает благополучно. Однако выход гранулированного металлического железа, размер частиц которого составляет, по меньшей мере, 3,35 мм (гранулированное металлическое железо, не проходящее через сито, размер ячеек которого составляет 3,35 мм), при использовании данного образца В-5 составляет 102,5%, по существу равный выходу, полученному при использовании образца В-4. Это показывает, что повышение содержания углерода не оказывает влияния на выход гранулированного металлического железа, размер частиц которого составляет, по меньшей мере, 3,35 мм (гранулированное металлическое железо, не проходящее через сито, размер ячеек которого составляет 3,35 мм).

Образец В-6 представляет собой образец, в котором содержание SiO₂ еще выше, чем в образце В-4. Однако выход гранулированного металлического железа, размер частиц которого составляет, по меньшей мере, 3,35 мм (гранулированное металлическое железо, не проходящее через сито, размер ячеек которого составляет 3,35 мм), при использовании данного образца В-6 по существу такой же, как и выход, полученный при использовании образца В-4. Это показывает, что избыточное повышение содержания SiO₂ не улучшает выход.

Было также проведено испытание, в котором при использовании образца В-4 температуру нагревания понижают с 1500 до 1450°С. Полученные результаты показаны в таблице 8 в строке, обозначенной как “B-4'”. Как следует из таблицы 8, при снижении температуры с 1500 до 1450°С наблюдается снижение выхода гранулированного металлического железа, размер частиц которого составляет, по меньшей мере, 3,35 мм (гранулированное металлическое железо, не проходящее через сито, размер ячеек которого составляет 3,35 мм) приблизительно на 4% по сравнению со случаем, когда температуру нагревания устанавливают на уровне 1500°С (В-4). При использовании образца В-4' снижение температуры нагревания несколько удлиняет его продолжительность, при этом продолжительность нагревания образца В-4 составляет 1, а продолжительность нагревания образца В-4' составляет 1,19.

Как описано выше, настоящее изобретение позволяет получить, в случаях использования содержащего оксид титана источника железа, включающего, помимо TiO₂, компоненты пустой породы, повышающие температуру плавления, такие как Al₂O₃ и MgO, для получения гранулированного металлического железа, содержащего оксид титана агломерата, для получения гранулированного металлического железа, способного обеспечить высокий выход высококачественного гранулированного металлического железа, имеющего указанный выше размер частиц, в результате восстановления и плавления оксида железа посредством нагревания при относительно низкой температуре по сравнению с известными процессами (нагревание при температуре, равной 1520°С или менее, при размещении шихты на верхней поверхности при отсутствии шихты). Такой содержащий оксид титана агломерат для получения гранулированного металлического железа содержит: источник железа, включающий, по меньшей мере, 5 вес.%, но менее 10 вес.% оксида титана в расчете на эквивалентное TiO₂ содержание; и углеродистый восстановитель, при этом агломерат имеет химический состав, удовлетворяющий условиям, выдвинутым в следующих формулах (1)-(3):

[СаО]/[SiO₂]=от 0,6 до 1,2 (1) [Al₂O₃]/[SiO₂]=от 0,3 до 1,0 (2) [TiO₂]/([CaO]+[SiO₂]+[MgO]+[Al₂O₃])<0,45 (3)

Каждый из [CaO], [SiO₂], [Al₂O₃], [TiO₂] и [MgO] в формулах (1)-(3) представляет собой содержание (вес.% в расчете на сухое вещество) каждого компонента в агломерате.

[TiO₂] соответствует вышеупомянутому эквивалентному содержанию TiO₂. Такое эквивалентное содержание относится, в тех случаях, когда агломерат включает не только TiO₂, но и другие оксиды титана, такие как Ti₂O₃ или TiO, к содержанию, получаемому в результате превращения состояний таких других оксидов титана в состояние TiO₂ и также добавляемому к эквивалентному TiO₂ содержанию. В частности, такой [TiO₂] (эквивалентное TiO₂ содержание), при условии, что металлический титан также отсутствует, может быть рассчитан по следующей формуле (4):

[TiO₂](вес.%)=общее содержание титана(вес.%)/(атомный вес титана) × {(атомный вес титана)+2 × (атомный вес кислорода)} (4)

[CaO] представляет собой суммарное содержание, полученное в результате превращения состояния кальция, входящего в содержащий оксид титана источник железа, и углеродного восстановителя в состояние СаО; содержание, полученное в результате превращения состояния кальция в флюорите, который может быть добавлен в качестве фторсодержащего материала, к состоянию СаО, и содержание, полученное в результате превращения состояния кальция в кальцинированную известь и известняк (CaCO₃), которые могут быть добавлены в качестве модификаторов, к состоянию СаО. В частности, такой [СаО], при условии, что металлический титан также отсутствует, может быть рассчитан по следующей формуле (5):

[СаО](вес.%)=общее содержание кальция(вес.%)/(атомный вес кальция) × {(атомный вес кальция)+(атомный вес кислорода)} (5)

Такой агломерат обеспечивает высокий выход, и, при сравнительно низкой температуре нагревания, получение высококачественного гранулированного металлического железа, имеющего удобный для транспортировки размер частиц, даже при использовании для получения гранулированного металлического железа источника железа, содержащего TiO₂ и другие компоненты пустой породы. В результате снижаются не только затраты на топливо для нагревания, но и затраты на огнеупорные материалы, используемые для сборки термической печи, а также увеличивается срок службы термической печи.

Вышеописанный агломерат предпочтительно дополнительно включает фторсодержащий материал, в котором содержание фтора в агломерате составляет от 0,6 до 3,5 вес.%.

В вышеописанном агломерате углеродистый восстановитель предпочтительно добавляют таким образом, чтобы атомное молярное отношение (О/С) кислорода, связанного с атомом железа в источнике железа, к связанному углероду во всех сырьевых материалах, входящих в состав агломерата, составляло от 0,8 до 1,5.

Предпочтительно, чтобы в вышеописанном агломерате, по меньшей мере, 90 вес.% источника железа имело размер частиц, равный 1 мм или менее, т.е. по меньшей мере, 90 вес.% источника железа содержало частицы, проходящие через сито, размер ячеек которого равен 1 мм.

Содержащий оксид титана агломерат для получения гранулированного металлического железа содержит источник железа, включающий, по меньшей мере, 5 вес.%, но менее 10 вес.% оксида титана в расчете на эквивалентное содержание TiO₂, и углеродистый восстановитель. При этом агломерат имеет химический состав, удовлетворяющий условиям, определенным в следующих формулах (1)-(3): [CaO]/[SiO₂] = от 0,6 до 1,2 (1), [Al₂O₃]/[SiO₂] = от 0,3 до 1,0 (2), [TiO₂]/([CaO]+[SiO₂]+[MgO]+[Al₂O₃])<0,45 (3). Каждый из [CaO], [SiO₂], [A1₂O₃], [TiO₂] и [MgO] представляет собой содержание (вес.% в расчете на сухое вещество) каждого компонента в агломерате. Причем [TiO₂] представляет собой эквивалентное содержание TiO₂, полученное в результате превращения состояний всех оксидов титана в агломерате в состояние TiO₂, а [СаО] представляет собой содержание, полученное в результате превращения состояний всего кальция в агломерате в состояние СаО. Изобретение направлено на получение при относительно низкой температуре нагревания высококачественного гранулированного металлического железа, имеющего подходящий для транспортировки размер частиц. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 9 табл.

1. Содержащий оксид титана агломерат для получения гранулированного металлического железа, содержащий источник железа, включающий, по меньшей мере, 5 вес.%, но менее 10 вес.% оксида титана в расчете на эквивалентное содержание TiO₂, и углеродистый восстановитель, при этом агломерат имеет химический состав, удовлетворяющий условиям, определенным в следующих формулах (1)-(3):
[CaO]/[SiO₂] = от 0,6 до 1,2; (1)
[Al₂O₃]/[SiO₂] = от 0,3 до 1,0; (2)
[TiO₂]/([CaO]+[SiO₂]+[MgO]+[Al₂O₃])<0,45, (3)
в котором каждый из [CaO], [SiO₂], [Al₂O₃], [TiO₂] и [MgO] в упомянутых формулах (1)-(3) представляет собой содержание (вес.% в расчете на сухое вещество) каждого компонента в агломерате, причем [TiO₂] представляет собой эквивалентное содержание TiO₂, полученное в результате превращения состояний всех оксидов титана в агломерате в состояние TiO₂, а [СаО] представляет собой содержание, полученное в результате превращения состояний всего кальция в агломерате в состояние СаО.

2. Содержащий оксид титана агломерат для получения гранулированного металлического железа по п.1, который дополнительно включает фторсодержащий материал, в котором содержание фтора в агломерате составляет от 0,6 до 3,5 вес.%.

3. Содержащий оксид титана агломерат для получения гранулированного металлического железа по п.1, в котором углеродистый восстановитель добавлен таким образом, что атомное молярное отношение (О/С) кислорода, связанного с атомом железа в источнике железа, к связанному углероду во всех сырьевых материалах, входящих в состав агломерата, составляет от 0,8 до 1,5.

4. Содержащий оксид титана агломерат для получения гранулированного металлического железа по п.1, в котором, по меньшей мере, 90 вес.% источника железа имеет размер частиц 1 мм или менее.