СПОСОБ АГЛОМЕРАЦИИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2014 года по МПК C22B1/16 

Изобретение относится к термическим способам окускования железных руд и концентратов и может быть использовано при агломерации руд в металлургии.

Известен способ агломерации железорудных материалов, включающий подготовку компонентов шихты к спеканию, составление агломерационной шихты, смешивание и окомкование шихты, укладку постели и шихты на агломерационную машину, спекание шихты, обработку агломерационного спека [Коротич В.И., Фролов Ю.А., Бездежский Г.Н. Агломерация рудных материалов. Научное издание. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2003. - 400 с.].

На протекание процесса спекания шихты большое влияние оказывает влажность шихты, в значительной мере определяя все показатели агломерации. В наибольшей степени влажность шихты влияет на газопроницаемость, вертикальную скорость спекания шихты и, тем самым, на удельную производительность агломашины, а также на прочность агломерата на удар. От влажности шихты зависит окомкованность и, соответственно, газопроницаемость холодной шихты. С другой стороны, влага является терморегулятором горения и оказывает влияние на газопроницаемость шихты в процессе спекания.

По мере увеличения влажности шихты до оптимальной величины качество агломерата улучшается, а затем увеличивается выход мелочи. Так, при повышении влажности шихты при спекании Михайловских и Лебединских концентратов газопроницаемость шихты и вертикальная скорость спекания шихты увеличиваются при увлажнении шихты от 6,75 до 7,1%, при этом выход класса 0-5 мм составляет около 17%. Дальнейшее увеличение влажности шихты дает увеличение выхода мелочи. Повышение влажности шихты свыше 7,1% с целью увеличения газопроницаемости, вертикальной скорости спекания и, тем самым, удельной производительности агломерационной машины целесообразно, если устранить снижение качества агломерата.

Вместе с тем, на металлургических заводах образуются миллионы тонн шламов. Основная масса шламов создается в процессе улавливания и осаждения технических и аспирационных выбросов пыли. Шламы содержат ценные компоненты (прежде всего железо), утилизация которых экономически оправданна. Кроме того, при полном использовании шламов решаются вопросы охраны окружающей среды, так как хранение шламов в отвалах наносит вред природе (занимаются земельные площади, в процессе выветривание пыли загрязняются атмосфера, почва, реки и водоемы).

Основное направление использования шламов сводится к их добавке к агломерационной шихте. Использование шламов при агломерации железорудных материалов сталкивается с проблемой получения качественного агломерата и эффективного ведения процесса его спекания. Связано это с тем, что поступающий со шламохранилищ шлам имеет повышенную влажность (до 25%). Такой шлам образует крупные куски, не разрушающиеся при закладке в штабеля шихтовых материалов. В результате в подготовленной к спеканию шихте шлам распределяется по ее объему неравномерно, ограниченно участвует в процессе окомкования, что не позволяет достичь высоких технико-экономических показателей процесса и получить качественный агломерат. Решение проблемы рациональной подготовки шламов и их введения в агломерационную шихту позволит вовлечь в производство дешевый железосодержащий техногенный отход, тем самым снизить себестоимость получаемого агломерата высокого качества.

В практике агломерационного производства известно несколько способов подготовки шламов и их ввода в шихту. Наиболее часто шлам перед вводом в агломерационную шихту обезвоживается каким-либо способом: механическим, термической сушкой или подсушкой путем смешивания шлама с известью, колошниковой пылью и другими сухими материалами.

В последнее время получило распространение брикетирование шламов, которые для использования в агломерации дробят и вводят в агломерационную шихту.

Из шламов также могут формироваться микроокатыши с последующим их вводом в шихту.

Известен также способ ввода в шихту подсушенного шлама, смешанного с известью, с известью и известняком, а также предварительным окомкованием в рециркуляционном режиме.

Все известные способы в той или иной степени опробованы в лабораторных или промышленных условиях, как у нас, так и за рубежом. Однако все известные способы ввода шламов в аглошихту связаны со сложной предварительной подготовкой шламов. Перед их вводом в агломерационную шихту необходимо доведения их до определенной влажности, той оптимальной влажности, при которой шлам становится рассыпчатым. Глубокое обезвоживание шламов требует значительных капитальных и энергетических затрат, а незначительное - не позволяет равномерно усреднять шлам по объему шихты. Это приводит к снижению газопроницаемости шихты на данных участках, нарушения терморегулирования горения, неравномерности вертикальной скорости спекания, а, в конечном итоге, снижения прочности шихтового. опека и удельной производительности агломерационной машины. Оптимальной влажностью шлама для ввода его в агломерационную шихту следует считать 5,6%.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение капитальных и энергетических затрат на подготовку шламов для ввода в аглошихту, увеличение удельной производительности агломерационной машины и улучшение качества агломерата.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности агломерата на удар на 0,97% (ГОСТ 15137-77), увеличение удельной производительности агломашины на 0,459%, существенное снижение капитальных и энергетических затрат.

Указанная задача решается за счет того, что в способе агломерации железорудных материалов, включающем подготовку компонентов шихты к спеканию, составление агломерационной шихты с вводом в шихту железосодержащих шламов, смешивание и окомкование шихты, укладку постели и шихты на агломерационную машину, спекание шихты, обработку агломерационного опека, согласно изобретению, смешанную шихту при окомковании увлажняют до 5,5-8,0% пульпой, содержащей в пределах от 1,0 до 2,7% железосодержащие шламы из шламонакопителей, образованные в процессе улавливания и осаждения технических и аспирационных выбросов пыли, фракции от 0 до 0,074 мм, имеющими в своем составе (мас.%): Fe 55,6; SiO₂ 6,37; CaO 6,4; Al₂O₃ 0,80; MgO 0,99; TiO₂ 0,05; FeO 15,2; Fe₂O₃ 62,6; Na₂O 0,16; K₂O 0,12; MnO 0,17.

Замена воды, используемой для увлажнения шихты, пульпой, состоящей из 99,0-97.3% Н₂О и 1,0-2,7% железосодержащими шламами из шламонакопителей, образованные в процессе улавливания и осаждения технических и аспирационных выбросов пыли, фракции от 0 до 0,074 мм, имеющими в своем составе (мас.%): Fe=55,6; SiO₂=6,37; CaO=6,4; Al₂O₃₌0,80; MgO=0,99; TiO₂=0,05; FeO=15,2; Fe₂O₃=62,6; Na₂O=0,16; К₂О=0,12; МпО=0,17 позволяет равномерно распределять твердые полезные частицы пульпы в железорудной шихте, а хорошее усреднение приводит к повышению газопроницаемости шихты, равномерному терморегулированию горения, равномерности вертикальной скорости спекания. Твердые частицы пульпы позволяют положительно изменить физико-химические свойства шихты и создают кристаллохимические, пиромеханические превращения, укрепляющие прочность агломерата. Совокупность этих факторов дает повышение прочности шихтового спека и удельной производительности агломерационной машины.

Устранение операций обезвоживание и сушки шлама снижает капитальные и энергетические затраты на производство агломерата. Следует отметить, что не все металлургические шламы пригодны для ввода их в шихту вместе с пульпой из-за их различия диспергации в водной среде при различии физико-механических свойств по мере изменения химического состава.

Предлагаемый способ агломерации железорудных материалов осуществляют следующим образом.

После подготовки компонентов шихты к спеканию, составления агломерационной шихты, смешанную шихту при окомковании увлажняют до 5,5-8.0% пульпой, содержащей в пределах от 1,0 до 2,7% железосодержащие шламы из шламонакопителей, образованные в процессе улавливания и осаждения технических и аспирационных выбросов пыли, фракции от 0 до 0,074 мм, имеющими в своем составе (мас.%): Fe 55,6; SiO₂ 6,37; CaO 6,4; Al₂O₃ 0,80; MgO 0,99; TiO₂ 0,05; FeO 15,2; Fe₂O₃ 62,6; Na₂O 0,16; K₂O 0,12; МпО 0,17. Постель и эту шихту укладывают на агломерационную машину и спекают. Затем производят обработку агломерационного спека.

Полученные результаты сравнительных испытаний показывают, что предлагаемый способ позволяет повысить прочность агломерата на удар на 0,97% (ГОСТ 15137-77), увеличить удельную производительности агломерационной машины на 0,459%, снизить капитальные и энергетические затраты, связанные с подготовкой шламов для ввода их в агломерационную шихту, на 14%.

Использование нового способа агломерации применительно к агломерационной фабрики ОАО «Уральская Сталь» позволяет снизить себестоимость производства агломерата на 3,15 руб/т и получать годовой экономический эффект 171,55 млн. руб/год.

Изобретение относится к термическим способам окускования железорудных концентратов в черной металлургии. Способ агломерации железорудных материалов включает подготовку компонентов шихты к спеканию, составление агломерационной шихты, смешивание и окомкование смешанной шихты, укладку постели и шихты на агломерационную машину, спекание шихты и обработку агломерационного спека. Смешанную шихту при окомковании увлажняют до 5,5-8,0% пульпой, содержащей в пределах от 1,0 до 2,7% железосодержащие шламы из шламонакопителей, образованные в процессе улавливания и осаждения технических и аспирационных выбросов пыли, фракции от 0 до 0,074 мм, имеющие следующий химический состав (мас.%): Fe 55,6; SiO₂ 6,37; CaO 6,4; Al₂O₃ 0,80; MgO 0,99; TiO₂ 0,05; FeO 15,2; Fe₂O₃ 62,6; Na₂O 0,16; K₂O 0,12; MnO 0,17. Предлагаемый способ позволяет повысить прочность агломерата на удар на 0,97% (ГОСТ 15137-77), увеличить удельную производительность агломерационной машины на 0,459%, снизить капитальные и энергетические затраты, связанные с подготовкой шламов для ввода их в агломерационную шихту, на 14%.

Способ агломерации железорудных материалов, включающий подготовку компонентов шихты к спеканию, составление агломерационной шихты, смешивание и окомкование смешанной шихты, укладку постели и шихты на агломерационную машину, спекание шихты и обработку агломерационного спека, отличающийся тем, что смешанную шихту при окомковании увлажняют до 5,5-8,0% пульпой, содержащей в пределах от 1,0 до 2,7% железосодержащие шламы из шламонакопителей, образованные в процессе улавливания и осаждения технических и аспирационных выбросов пыли, фракции от 0 до 0,074 мм, следующего состава в мас.%: Fe=55,6; SiO₂=6,37; СаО=6,4; Al₂O₃=0,80; MgO=0,99; TiO₂=0,05; FeO=15,2; Fe₂O₃=62,6; Na₂O=0,16; K₂O=0,12; MnO=0,17.