Шихта для производства железорудного агломерата Российский патент 2021 года по МПК C22B1/14 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству железорудного агломерата.

Известна «Шихта для производства агломерата» [1] (патент на изобретение РФ № 2009221, МПК⁸ С22В 1/24, опубл. 15.03.1994), содержащая железорудный материал, топливо, известняк и отходы металлургического производства, включающие прокатную окалину, причем в качестве отходов металлургического производства она дополнительно содержит предварительно подготовленную смесь шламов доменного, сталеплавильного, прокатного производств и колошниковой пыли при следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь шламов и колошниковой пыли 6,0 - 17,0; прокатная окалина 8,0 - 10,0; топливо 2,0 - 5,0; известняк 8,0 - 14,0; железорудный материал - остальное, притом что шламы и колошниковая пыль взяты в соотношении 1,0: (0,8 - 1,8), соответственно.

Недостатком приведенной шихты является использование в качестве флюсов только известняка - без возможности снижения его расхода и получения агломерата высокой прочности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому изобретению является «Шихта для производства агломерата» [2] (патент на изобретение РФ № 1529738, МПК⁵ С22В1/16, опубл. 27.09.1995), включающая химотходы, окалину, колошниковую пыль, шламы доменного производства, известняк, коксовую мелочь, дополнительно содержит ванадийсодержащий шлам тепловых электростанций с содержанием CaO 10% при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: химотходы 8-15, окалина 35-55, колошниковая пыль 10-15, шламы доменного производства 8-15, известняк 3,5-9,0, коксовая мелочь 4,2-4,6 и ванадийсодержащий шлам ТЭС 2-25, причем 40-60% ванадийсодержащего шлама ТЭС имеет размер частиц менее 0,1 мм.

Недостатком такой шихты является недостаточная прочность агломерата, что приводит к ухудшению газопроницаемости столба доменной шихты из-за раннего разрушения кусков в верхних горизонтах доменной печи.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание шихты для производства железорудного агломерата, которая обеспечивает повышение содержания железа и ванадия в шихте агломерата, что в конечном итоге приведет к повышенному приходу этих элементов в доменную плавку.

Указанный технический результат достигается тем, что шихта для производства железорудного агломерата, содержит железосодержащие материалы, ванадийсодержащие материалы, флюс, твердое топливо и дополнительно содержит концентрат высокотитанистый, в составе которого содержится, мас.%: Fe 56,0-61,0; V₂O₅ 1,30-2,0; TiО₂ 4,0-7,0, при следующем соотношении компонентов, мас.%: флюс 10,0-20,0, концентрат высокотитанистый 0,5-25,0, твердое топливо 3,0-10,0, ванадийсодержащие материалы 2,0-20,0, железосодержащие материалы - остальное.

При этом в качестве железорудного сырья используют отсев агломерата, металлургические пыли и шламы, продукты переработки отвальных шлаков в виде металлопродуктов, а в качестве ванадийсодержащих материалов используют подготовленные конвертерные шлаки: шлак монопроцесса и/или ванадийсодержащий конвертерный шлак (ВКШ), и/или шлак дуплекс-процесса в виде стального конвертерного шлака (СКШ) и/или смеси на их основе.

Кроме того, в качестве топлива используют кокс, а в качестве флюсов - известняк.

Введение в агломерационную шихту концентрата высокотитанистого позволяет улучшить технико-экономические показатели процесса агломерации, что приводит к увеличению производительности агломашин, а также - повышению содержания железа и ванадия в агломерате.

При использовании в шихте концентрата высокотитанистого менее 0,5%, приводит к неудовлетворительной возможности оценки эффекта от его привлечения в аглошихту, а при увеличении концентрата более 25,0% приводит сверхнормативному повышению титана в агломерате.

В качестве ванадийсодержащих материалов используются подготовленные конвертерные шлаки (шлак монопроцесса – ванадийсодержащий конвертерный шлак (ВКШ), шлак дуплекс-процесса – стальной конвертерный шлак (СКШ)) и смеси на их основе.

Ванадийсодержащие материалы вводятся в состав шихты для повышения прихода ванадия в агло-доменный передел, а также для корректировки содержания химических элементов в агломерате до требуемых значений.

При использовании в шихте ванадийсодержащих материалов менее 2,0%, приводит к незначительному привлечению ванадия в аглошихту, а при увеличении концентрации более 20,0 мас.% возникает необходимость вывода из состава шихты других составляющих, например, марганца, что не позволяет с максимальным эффектом использовать их преимущества.

Пределы содержания ванадийсодержащих материалов 2,0-20,0% и концентрата высокотитанистого 0,5-25,0% получены опытно-экспериментальным путем, т.к. именно при таких соотношениях были получены наилучшие показатели производства агломерата.

Кокс в шихте используют в качестве основного твердого топлива. При использовании кокса менее 3,0% приводит к изменению газодинамического и температурного режима агломерации, а при увеличении более 10,0% приводит также к изменению газодинамического и температурного режима агломерации.

При использовании в шихте флюса на основе известняка менее 10,0 мас.% приводит к снижению расхода кокса при агломерации, а при увеличении содержания более 20,0 мас.% приводит к увеличению расхода кокса.

Пример

Предложенную шихту для производства железорудного агломерата изготавливают следующим образом: флюс на основе известняка, концентрат высокотитанистый, твердое топливо, ванадийсодержащие и железосодержащие материалы смешивали в заданном соотношении, увлажняли, окомковывали и загружали на конвейерную агломерационную машину для спекания. Химический состав концентрата высокотитанистого приведен в таблице №1. Зажигание шихты проводили продуктами горения природного газа в смеси с воздухом с температурой 1100-1200°С. После охлаждения агломерат подвергали испытаниям в барабане для определения механической прочности. После обработке в барабане материал рассеивали на ситах для определения количества фракции +5,0 и -0,5 мм. Прочность агломерата оценивали по выходу фракции более 5 мм, характеризующую показатель сопротивления истиранию. Результаты испытаний приведены в таблице №2.

На основании опытно-промышленных испытаний были определены оптимальные объёмы участия концентрата высокотитанистого в шихте агломерата (железофлюса), которые составили 15 % (на основании таблицы №2, опыт №3), при этом увеличение механической прочности железофлюса от базового периода составило 13,7% (при сравнении примера с опытом 3, таблица №2) При снижении доли участия концентрата высокотитанистого снижается механическая прочность железофлюса (на основании сравнения опытов при снижении расхода концентрата в таблице № 2).

По результатам опытно-промышленных испытаний, приведенных в таблице №3 достигнуто повышение железа в агломерате на 1,09%, увеличение V₂O₅ в агломерате на 0,185% и увеличение производства железофлюса на 27%.

Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».

Анализ патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков, используемых в предлагаемом решении. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Использование заявленной шихты с использованием концентрата Святогор позволяет обеспечить:

• Повышение содержания железа в железофлюсе на 1,09% абс.;

• Увеличение содержания V₂O₅ в железофлюсе на 0,185% абс.;

• Увеличение производства железофлюса на 27% абс.

Опытная проработка на ОАО «Высокогорский горно-обогатительный комбинат» и использование предлагаемого технического решения на АО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат» подтверждает соответствие критерию «промышленная применимость изобретения».

Источники информации

[1] Патент на изобретение РФ № 2009221, МПК⁸ С22В 1/24, 2006 опубл. 15.03.1994).

[2] Патент на изобретение РФ № 1529738, МПК⁵ С22В1/16, опубл. 27.09.1995).

Таблица №1 Химический состав концентрата высокотитанистого Концентрат высокотитанистый FeOобщ. V2O5 MgO S Mn CaO SiO2 TiO 58,30 1,46 1,80 0,11 0,32 1,74 3,74 5,88

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству железорудного агломерата. Шихта содержит железосодержащие материалы, ванадийсодержащие материалы, флюс, твердое топливо и концентрат высокотитанистый, в составе которого содержится, мас.%: Fe 56,0-61,0; V₂O₅ 1,30-2,0; TiО₂ 4,0-7,0, при следующем соотношении компонентов, мас.%: флюс 10,0-20,0; концентрат высокотитанистый 0,5-25,0; твердое топливо 3,0 - 10,0; ванадийсодержащие материалы 2,0-20,0; железосодержащие материалы остальное. При этом в качестве железосодержащих материалов шихта содержит отсев агломерата, металлургические пыли и шламы, продукты переработки отвальных шлаков в виде металлопродуктов. В качестве ванадийсодержащих материалов шихта содержит подготовленные конвертерные шлаки: шлак монопроцесса и/или ванадийсодержащий конвертерный шлак, и/или шлак дуплекс-процесса в виде стального конвертерного шлака и/или смеси на их основе. В качестве твердого топлива шихта содержит кокс. В качестве флюса шихта содержит известняк. Изобретение обеспечивает повышение содержания железа в агломерате на 1,09% абс., увеличение содержания V₂O₅ в агломерате на 0,185% абс. и увеличение производства железофлюса на 27%. 4 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.

1. Шихта для производства железорудного агломерата, содержащая железосодержащие материалы, ванадийсодержащие материалы, флюс и твердое топливо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит концентрат высокотитанистый, в составе которого содержится, мас.%: Fe 56,0-61,0; V₂O₅ 1,30-2,0; TiО₂ 4,0-7,0, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

флюс 10,0-20,0 концентрат высокотитанистый 0,5-25,0 твердое топливо 3,0-10,0 ванадийсодержащие материалы 2,0-20,0 железосодержащие материалы остальное

2. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве железосодержащих материалов она содержит отсев агломерата, металлургические пыли и шламы, продукты переработки отвальных шлаков в виде металлопродуктов.

3. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ванадийсодержащих материалов она содержит подготовленные конвертерные шлаки: шлак монопроцесса и/или ванадийсодержащий конвертерный шлак, и/или шлак дуплекс-процесса в виде стального конвертерного шлака и/или смеси на их основе.

4. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве твердого топлива она содержит кокс.

5. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве флюса она содержит известняк.