СПОСОБ АГЛОМЕРАЦИИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2015 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 физические свойства агломерата (прочность на истирание и удар) 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.

Другим существенным фактором, влияющим на качество агломерата, является вещественный состав спекаемой агломерационной шихты, а вещественный состав агломерата во многом определяет качество чугуна. В чугуне 2-4,5% углерода в виде чешуйчатого графита, который и придает чугуну главный его технический недостаток - хрупкость. Высокопрочный чугун обычно получают, модифицируя его магнием. Добавка магния заставляет графит перейти в более равномерно распределяющуюся в металле шаровидную или глобулярную форму. В результате значительно улучшается структура, а с ней и механические свойства чугуна. Однако легирование чугуна магнием требует дополнительных затрат: реакция идет очень бурно, расплавленный металл брызжет во все стороны, в связи с чем приходится сооружать для этого процесса специальные камеры.

Наличие в агломерате редкоземельных элементов (иттрия, иттербия, лантана, церия, неодима) «убирают» окисные примеси, связывают и выводят серу, способствуют переходу графита в глобулярную форму. И при этом не требуется специальных камер. При этом, чугун становится высокопрочным, во многих случаях его можно использовать вместо стали, в частности при изготовлении коленчатых валов. Высокопрочный чугун на 20-25% дешевле стальных отливок и в 3-4 раза дешевле стальных поковок. Стойкость против истирания у чугунных шеек валов в 2-3 раза выше, чем у стальных. Коленчатые валы из высокопрочного чугуна можно устанавливать в тепловозах и других тяжелых машинах.

Добавка в агломерационную шихту необогащенных, а тем более обогащенных редкоземельных элементов, сухим способом не представляется возможным из-за незначительного их долевого количества, что не позволяет распределить их равномерно по всей шихте.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является улучшение качества агломерата за счет вовлечение в состав спекаемой шихты редкоземельных элементов оптимального состава, позволяющего увеличить прочность и стойкость чугуна.

Техническим результатом изобретения является получение агломерата, легированного редкоземельными элементами, способствующего выплавлять высокопрочный чугун, стойкий против истирания, а также повысить прочность агломерата на удар на 0,85% (ГОСТ 15137-77) и увеличить удельную производительность агломерационной машины.

Указанная задача решается за счет того, что в способе агломерации железорудных материалов, включающем подготовку компонентов шихты к спеканию, составление агломерационной шихты, смешивание и окомкование шихты, укладку постели и шихты на агломерационную машину, спекание шихты, обработку агломерационного спека, согласно изобретению смешанную шихту при окомковании увлажняют до 6,0-10,0% пульпой, содержащей в пределах от 2,0 до 5,0% смесь мелкоизмельченной охристо-глинистой породы коры выветривания (обычно, это вскрышные породы некоторых месторождений полезных ископаемых; например, Мироновского проявления редкоземельных элементов) и мелкозернистого монацита ((Ln, Th)PO₄) крупностью ниже 0,10 мм, имеющей в своем составе (мас.%): иттрий (Y) 0,003-0,12; иттербий (Yb) 0,0002-0,01; лантан (La) 0,004-0,14; церий (Ce) 0,01-0,22; неодим (Nd) 0,07-0,16.

Замена воды, используемой для увлажнения шихты, пульпой, состоящей из 98,0-95,0% H₂O и 2,0-5,0% смеси мелкоизмельченной охристо-глинистой породы и монацита крупностью ниже 0,10 мм, имеющей в своем составе (мас.%): иттрий 0,003-0,12; иттербий 0,0002-0,01; лантан 0,004-0,14; церий 0,01-0,22; неодимий 0,07-0,16 позволяет вовлечь в состав агломерационной шихты равномерно легированные компоненты, а также вмещающие элементы, которые положительно изменяют физико-химические свойства шихты и создают кристаллохимические, пиромеханические превращения, укрепляющие прочность агломерата.

Пульпа диспергируется в агломерационную шихту, обеспечивает более тесный контакт частиц редкоземельных элементов (иттрия, иттербия, лантана, церия, неодимия) и железорудных минералов, а другие компоненты в вышеуказанном соотношении улучшают окомкованность шихты, что положительно влияет на газопроницаемость шихты и повышение вертикальной скорости спекания. Повышение вертикальной скорости спекания обеспечивает увеличение удельной производительности агломерационной машины.

Предлагаемый способ агломерации железорудных материалов осуществляют следующим образом.

После подготовки компонентов шихты к спеканию, составления агломерационной шихты смешанную шихту при окомковании увлажняют до 6,0-10,0% пульпой, содержащей в пределах от 2,0 до 5,0% смеси мелкоизмельченной охристо-глинистой породы и мелкозернистого монацита ((Ln, Th)PO₄) крупностью ниже 0,10 мм, имеющей в своем составе (мас.%): иттрий (Y) 0,003-0,12; иттербий (Yb) 0,0002-0,01; лантан (La) 0,004-0,14; церий (Ce) 0,01-0,22; неодим (Nd) 0,07-0,16. Постель и эту шихту укладывают на агломерационную машину и спекают. Затем производят обработку агломерационного спека.

Полученные результаты сравнительных испытаний показывают, что предлагаемый способ позволяет получить агломерат, легированный редкоземельными элементами, а также повысить прочность агломерата на удар на 0,85% (ГОСТ 15137-77) и увеличить объем производства годного агломерата на 0,7%. Использование легированного редкоземельными элементами агломерата при последующем переделе (доменной плавке) способствует выплавлению высокопрочного чугуна, стойкого против истирания, дешевле стальных отливок и стальных поковок.

Изобретение относится к термическим способам окускования железных руд и концентратов и может быть использовано при агломерации руд в металлургии. Способ агломерации железорудных материалов включает подготовку компонентов шихты к спеканию, составление агломерационной шихты, смешивание и окомкование шихты, укладку постели и шихты на агломерационную машину, спекание шихты, обработку агломерационного спека. Смешанную шихту при окомковании увлажняют до 6,0-10,0% пульпой, содержащей в пределах от 2,0 до 5,0% смеси мелкоизмельченной охристо-глинистой породы и мелкозернистого монацита крупностью ниже 0,10 мм, имеющей в своем составе, мас.%: иттрий 0,003-0,12, иттербий 0,0002-0,01, лантан 0,004-0,14, церий 0,01-0,22, неодим 0,07-0,16. Изобретение обеспечивает повышение прочности агломерата на удар на 0,85%, а при последующем переделе способствует выплавлению высокопрочного чугуна, стойкого против истирания.

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, отличающийся тем, что смешанную шихту при окомковании увлажняют до 6,0-10,0% пульпой, содержащей в пределах от 2,0 до 5,0% смеси мелкоизмельченной охристо-глинистой породы и мелкозернистого монацита крупностью ниже 0,10 мм, имеющей в своем составе, мас.%: иттрий (Y) 0,003-0,12; иттербий (Yb) 0,0002-0,01; лантан (La) 0,004-0,14; церий (Ce) 0,01-0,22; неодим (Nd) 0,07-0,16.