УПРОЧНЯЮЩАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОКАТЫШЕЙ Российский патент 2012 года по МПК C22B1/00 

Описание патента на изобретение RU2462520C1

Изобретение относится к области подготовки сырья и может быть использовано при производстве железорудных окатышей.

Известно использование для упрочнения окатышей легкоплавких добавок [1]. Для повышения холодной прочности обожженных окатышей в шихту вводили бутылочное стекло, борат кальция, возврат окатышей или агломерата, сварочный шлак и синтетическую связку с содержанием 20-40% железа.

Недостатком этих упрочняющих добавок является низкое содержание оксидов железа, и в конечном итоге не обеспечивается необходимое содержание железа в обожженных окатышах.

Известен также способ упрочнения агломерата и окатышей [2], который предусматривает ввод в шихту агломерата или окатышей минерального волокна (стекловолокно, шлаковату, минеральную вату и т.п.) с добавлением, если требуется, извести или доломита. Волокно имеет размер <0,05 мм (предпочтительно <0,025 мм) в количестве 0,05-2% объема в виде водной дисперсии. Использование указанной добавки повышает прочность агломерата и окатышей и снижает расход вяжущих, например бентонита.

Недостатком известного состава упрочняющих добавок является низкое содержание оксидов железа, и при их использовании снижается содержание железа в обожженных окатышах.

Наиболее близким аналогом по назначению и совокупности существенных признаков для предложенного изобретения является упрочняющая добавка для получения железорудных окатышей [3]. Известная добавка содержит железосодержащий материал, содержащий железо в окисленной форме, связующее и нерудные минералы. Прочность окатышей повышается при использовании материала с высокой связующей способностью на 3-10%. В качестве материала с высокой связующей способностью применяют глинистые отходы обогащения элювиальных ильменитовых песков в количестве 0,4-0,6 мас.%. Глинистые отходы обогащения элювиальных ильменитовых песков на 84,3% представлены фракцией менее 0,001 мм, содержат до 10-15% Al2O3 и 15-35% Fe2O3.

Недостатком известной упрочняющей добавки является низкое содержание оксидов железа, и при ее использовании снижается содержание железа в обожженных окатышах.

Задачей изобретения является получение упрочняющей добавки, эффективно повышающей прочность окатышей без снижения содержания железа.

Технический результат достигается тем, что упрочняющая добавка содержит железосодержащий материал, содержащий железо в окисленной форме, связующее и нерудные минералы, согласно изобретению в качестве железосодержащего материала содержит железо в восстановленной форме в виде вюстита и металлического железа, при этом в качестве железа в окисленной форме содержит гематит и магнетит, а в качестве связующего - фаялит при следующем соотношении, мас.%: гематит 1,2-62,4; магнетит 2,0-15,0; вюстит 1,0-37,0; железо металлическое 0,5-12,0; фаялит 3,0-68,5; нерудные минералы - остальное, при этом содержание общего железа составляет 42,5-61,0%, а соотношение железа в окисленной и восстановленной форме составляет 0,04-39,5.

Упрочняющее действие добавки обусловлено взаимодействием входящих в ее состав минералов с частицами железорудного концентрата окатышей и образованием легкоплавких соединений, скрепляющих рудные зерна в процессе обжига прочной минеральной связкой. Повышение прочности окатышей также достигается за счет уменьшения количества микротрещин, образующихся в процессе обжига и охлаждения обожженных окатышей.

Присутствие в упрочняющей добавке гематита способствует снижению количества микротрещин и повышению прочности окатышей. Нижний предел содержания гематита, т.е. 1,2%, обусловлен минимальным его количеством, при котором сохраняется активная роль гематита в залечивании микротрещин. При снижении содержания гематита менее 1,2% количество микротрещин повышается, что приводит к снижению прочности окатышей. Верхний предел, т.е. 62,4%, соответствует максимальному его количеству, при котором упрочнение происходит также за счет легкоплавких компонентов. При увеличении содержания гематита более 62,4% снижается упрочняющее действие добавки.

Пределы содержания магнетита в упрочняющей добавке обусловлены составом исходных компонентов. Нижний предел, т.е. 2,0%, соответствует минимальной доле железосодержащего компонента. При снижении содержания магнетита менее 2,0% снижается содержание общего железа в упрочняющей добавке, что приводит к снижению содержания железа в окатышах. Верхний предел, т.е. 15,0%, соответствует максимальной доле железосодержащего компонента. При увеличении содержания магнетита более 15,0% снижается упрочняющее действие добавки.

Использование вюстита в упрочняющей добавке обусловлено экзотермическим эффектом при окислительном обжиге окатышей. Нижний предел содержания вюстита в упрочняющей добавке, т.е. 1,0%, определяется минимальным его количеством, при котором экзотермический эффект при окислении окатышей способствует упрочнению структуры обожженных окатышей. При содержании вюстита менее 1,0% выделяющегося при окислении тепла недостаточно для упрочнения окатышей. Верхний предел содержания вюстита в упрочняющей добавке, т.е. 37,0%, определяется максимальным его количеством, при котором не образуется стеклофаза в обожженных окатышах. При содержании вюстита более 37,0% выделяющееся при окислении тепло способствует расплавлению нерудной составляющей окатышей и образованию в их структуре стеклофазы, которая снижает прочность окатышей.

Использование железа металлического в упрочняющей добавке обусловлено экзотермическим эффектом при окислительном обжиге окатышей. Нижний предел содержания железа металлического в упрочняющей добавке, т.е. 0,5%, определяется минимальным его количеством, при котором экзотермический эффект при окислении окатышей способствует упрочнению структуры обожженных окатышей. При содержании железа металлического менее 0,5% выделяющегося при окислении тепла недостаточно для упрочнения окатышей. Верхний предел содержания железа металлического в упрочняющей добавке, т.е. 12,0%, определяется максимальным его количеством, при котором не происходит оплавления при обжиге окатышей. При содержании железа металлического более 12,0% выделяющееся при окислении тепло способствует расплавлению окатышей и образованию спеков, что препятствует эффективному охлаждению и транспортировке окатышей.

Фаялит является ведущим минералом, способствующим снижению температуры плавления упрочняющей добавки. Нижний предел содержания фаялита в упрочняющей добавке, т.е. 3,0%, обусловлен минимальным его количеством, достаточным для образования легкоплавкой связки и снижения количества микротрещин в окатышах в процессе обжига и охлаждения. При содержании фаялита в упрочняющей добавке менее 3,0% легкоплавкой связки недостаточно для упрочнения структуры окатышей. Верхний предел содержания фаялита в упрочняющей добавке, т.е. 68,5%, обусловлен максимальным его количеством, которое возможно при искусственном производстве из природных компонентов. При содержании фаялита в упрочняющей добавке более 68,5% возрастают затраты на ее производство.

Пределы содержания прочих минералов в упрочняющей добавке обусловлены применением природных компонентов, включающих нерудные минералы. К прочим минералам относится кварц, оливины, алюмосиликаты и т.п. Нижний предел содержания прочих минералов достигается при использовании компонентов, содержащих наибольшее количество железорудных минералов. Верхний предел содержания прочих минералов достигается при использовании компонентов с минимальным содержанием в них железа.

Пределы содержания общего железа в упрочняющей добавке обусловлены прочностью окатышей и содержанием в них железа. При содержании общего железа менее 42,5% при вводе в шихту окатышей их упрочнение достигается при таком количестве упрочняющей добавки, при котором содержание железа в окатышах снижается более чем на 1,0%. При содержании общего железа более 61,0% упрочняющее действие добавки снижается и не достигается необходимая прочность окатышей.

Пределы соотношения в упрочняющей добавке железа в окисленной и восстановленной форме обусловлены экзотермическим эффектом при окислительном обжиге окатышей. Нижний предел соотношения Feокисл/Feвосст в упрочняющей добавке, т.е. 0,04, определяется максимальным количеством вюстита и металлического железа, при котором экзотермический эффект при окислении окатышей не приводит к их оплавлению. При соотношении Feокисл/Feвосст менее 0,04 выделяющееся при окислении тепло способствует расплавлению окатышей и образованию спеков. Верхний предел соотношения Feокисл/Feвосст в упрочняющей добавке, т.е. 39,5, определяется минимальным количеством вюстита и металлического железа, при котором повышается прочность окатышей. При соотношении Feокисл/Feвосст более 39,5 выделяющегося при окислении железа тепла недостаточно для упрочнения окатышей.

Таким образом, предлагаемая совокупность существенных отличий обеспечивает заявленный технический результат, что соответствует критериям изобретения «Новизна» и «Изобретательский уровень».

Пример конкретного выполнения

В лабораторных условиях производили упрочняющую добавку с различным соотношением компонентов и испытывали ее при получении железорудных окатышей. Для сравнения производили окатыши по прототипу с использованием в качестве упрочняющей добавки глинистых отходов обогащения элювиальных ильменитовых песков. Минералогический состав упрочняющих добавок приведен в табл.1.

Получение сырых окатышей производили в смесителе-окомкователе. Упрочняющую добавку во всех опытах вводили в количестве 2 мас.%. Влажность сырых окатышей составляла 9-9,5%. Сырые окатыши обжигали в камерной высокотемпературной электропечи ПВК-1,6-12 в проточной окислительной атмосфере по следующему режиму: нагрев со скоростью 10 град/мин с 20 до 1000°С; нагрев 1000-1300°С со скоростью 5 град/мин; выдержка при 1300°С 5 мин; охлаждение с 1300 до 1000°С со скоростью 15 град/мин; охлаждение с 1000 до 200°С со скоростью 10 град/мин. После обжига определяли прочность окатышей на сжатие по ГОСТ 24765. Результаты испытаний приведены в табл.2.

Анализ полученных результатов показывает, что использование упрочняющей добавки в шихте железорудных окатышей увеличивает их прочность с 2,73 до 2,99-3,77 кН/ок., при этом содержание железа в окатышах по сравнению с прототипом возрастает с 60,0 до 61,5-61,7%.

Заявляемое техническое решение может быть реализовано в промышленности, а технический результат вытекает из совокупности существенных признаков изобретения, что свидетельствует о соответствии критерию «Промышленная применимость».

Источники информации

1. Юсфин Ю.С, Даньшин В.В., Базилевич Т.Н. и др. Влияние содержания железа в связке на свойства окатышей. Сталь, 1981. №3. С.9-11.

2. Заявка Швеции №422334, заявл. 16.05.1979, опубл. 01.03.1982, МКИ C22B 1/243 // B01J 2/28.

3. А.с. СССР №1315504. Заявл. 26.06.1984, опубл. 07.06.1987, Бюл. №21, МПК C22B 1/243.

Таблица 1 Минералогический состав упрочняющих добавок, % Компоненты Упрочняющая добавка по прототипу Упрочняющая добавка по изобретению Гематит 29,4 1,2-62,4 Магнетит - 2,0-15,0 Вюстит 1,4 1,0-37,0 Железо металлическое - 0,5-12,0 Фаялит - 3,0-68,5 Силикаты кальция, магния MgO - 3,1; 2,3-26,0 CaO - 2,1 Feобщ 21,7 42,5-61,0 SiO2 37,9 15,5-34,5 Al2O3 13,0 -

Похожие патенты RU2462520C1

название год авторы номер документа
УПРОЧНЯЮЩАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО АГЛОМЕРАТА 2020
  • Бушков Михаил Николаевич
  • Нечкин Георгий Александрович
RU2735413C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОКАТЫШЕЙ 2023
  • Митрофанов Павел Александрович
  • Овсянников Андрей Олегович
  • Брагин Владимир Владимирович
  • Вохмякова Ирина Сергеевна
  • Сивков Олег Геннадьевич
  • Степанова Анастасия Анатольевна
  • Берсенев Иван Сергеевич
RU2820429C1
Способ доменной плавки 1982
  • Качула Борис Васильевич
  • Фофанов Аркадий Андреевич
  • Марсуверский Борис Александрович
  • Новиков Валентин Сергеевич
  • Дюльдин Александр Михайлович
  • Дегодя Владимир Яковлевич
  • Пахомов Евграф Александрович
  • Шатлов Владимир Александрович
  • Волков Юрий Павлович
  • Михалевич Александр Георгиевич
  • Меламуд Самуил Григорьевич
SU1199800A1
Способ охлаждения восстановленных и металлизованных окатышей 1988
  • Чернышова Елена Михайловна
  • Горбачев Валерий Александрович
  • Клейн Виктор Иванович
  • Шаврин Сергей Викторинович
  • Кузнецов Рудольф Федорович
  • Тверитин Владимир Александрович
SU1562357A1
СПОСОБ МАГНИТНОГО ОБОГАЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО МАТЕРИАЛА 2021
  • Панычев Анатолий Алексеевич
  • Ганин Дмитрий Рудольфович
RU2759976C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКАТЫШЕЙ ДЛЯ ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА 1992
  • Деревянко В.И.
  • Котов К.И.
  • Васюченко А.И.
  • Дымченко О.В.
  • Кумченко Н.Н.
  • Мясоедов В.М.
  • Петренко Ю.И.
  • Добромиров Ю.Л.
  • Сидорский А.В.
  • Добромиров В.Л.
  • Тихомиров В.Е.
RU2009222C1
ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ОКАТЫШЕЙ 1992
  • Деревянко В.И.
  • Васюченко А.И.
  • Панчошный Н.М.
  • Гончаренко Н.А.
  • Варченко Н.Г.
  • Овсянников В.А.
  • Альперин И.С.
  • Добромиров Ю.Л.
  • Сидорский А.В.
  • Яценко В.А.
  • Добромиров В.Л.
RU2009223C1
Способ получения магнетитовых окатышей 1981
  • Юсфин Юлиан Семенович
  • Калашников Михаил Николаевич
  • Пашков Николай Фомич
  • Базилевич Татьяна Николаевна
  • Леонтьев Леопольд Игоревич
  • Шаврин Сергей Викторович
SU954463A1
Способ получения окатышей 1981
  • Юсфин Юлиан Семенович
  • Вегман Евгений Феликсович
  • Даньшин Виктор Васильевич
  • Базилевич Татьяна Николаевна
  • Бакумова Нелли Вильевна
  • Пашков Николай Фомич
SU988887A1
Способ термообработки железорудных окатышей 1980
  • Меламуд Самуил Григорьевич
  • Пахомов Евграф Александрович
  • Лопатин Юрий Николаевич
  • Топорищев Геннадий Александрович
  • Статников Борис Шмулевич
  • Жунев Александр Григорьевич
SU870465A1

Реферат патента 2012 года УПРОЧНЯЮЩАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОКАТЫШЕЙ

Изобретение относится к области подготовки сырья и может быть использовано при производстве железорудных окатышей. Упрочняющая добавка содержит железосодержащий материал в виде железа в окисленной и в восстановленной форме, связующее и нерудные минералы. При этом в качестве железосодержащего материала в окисленной форме содержит гематит и магнетит, а в восстановленной форме - вюстит и металлическое железо, в качестве связующего содержит фаялит при следующем соотношении, мас.%: гематит 1,2-62,4; магнетит 2,0-15,0; вюстит 1,0-37,0; железо металлическое 0,5-12,0; фаялит 3,0-68,5; нерудные минералы - остальное. При этом содержание общего железа составляет 42,5-61,0%, а соотношение железа в окисленной и восстановленной форме составляет 0,04-39,5. Обеспечивается получение упрочняющей добавки, которая эффективно повышает прочность окатышей без снижения содержания железа. 2 табл., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 462 520 C1

Упрочняющая добавка для получения железорудных окатышей, включающая железосодержащий материал, содержащий железо в окисленной форме, связующее и нерудные минералы, отличающаяся тем, что в качестве связующего она содержит фаялит, при этом железосодержащий материал дополнительно содержит железо в восстановленной форме в виде вюстита и металлического железа, а в качестве железа в окисленной форме он содержит гематит и магнетит при следующем соотношении, мас.%:
гематит 1,2-62,4 магнетит 2,0-15,0 вюстит 1,0-37,0 железо металлическое 0,5-12,0 фаялит 3,0-68,5 нерудные минералы остальное


при этом содержание общего железа составляет 42,5-61,0%, а соотношение окисленной и восстановленной форм железа составляет 0,04-39,5.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2462520C1

Шихта для производства окатышей 1984
  • Виничук Борис Григорьевич
  • Поддубный Алексей Павлович
  • Балес Александр Александрович
  • Виничук Галина Николаевна
SU1315504A1
ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ОКАТЫШЕЙ 1992
  • Деревянко В.И.
  • Васюченко А.И.
  • Панчошный Н.М.
  • Гончаренко Н.А.
  • Варченко Н.Г.
  • Овсянников В.А.
  • Альперин И.С.
  • Добромиров Ю.Л.
  • Сидорский А.В.
  • Яценко В.А.
  • Добромиров В.Л.
RU2009223C1
КОМПЛЕКСНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОКАТЫШЕЙ 2003
  • Арапов Г.И.
  • Черняев В.Ф.
RU2227165C1
ОКАТЫШИ ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА 2001
  • Сафронов Н.Н.
  • Козин В.А.
  • Гречихин Я.Ю.
RU2225889C2
CN 10985689 A, 16.03.2011.

RU 2 462 520 C1

Авторы

Бухаров Вячеслав Александрович

Гущин Юрий Михайлович

Кобелев Владимир Андреевич

Напольских Сергей Александрович

Нечкин Георгий Александрович

Смирнов Леонид Андреевич

Сухарев Анатолий Григорьевич

Чернавин Александр Юрьевич

Чернавин Данил Александрович

Даты

2012-09-27Публикация

2011-04-22Подача