ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗОРУДНОГО АГЛОМЕРАТА Российский патент 2022 года по МПК C22B1/24 

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

Известно изобретение «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, при том, что шламы и колошниковая пыль взяты в соотношении 1,0: (0,8 - 1,8), соответственно.

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

Наиболее близким по технической сущности 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, соответственно приход этих элементов в доменную плавку.

Указанный технический результат достигается тем, что шихта для производства железорудного агломерата, содержит железосодержащие материалы, ванадийсодержащие материалы, флюсы, твердое топливо и дополнительно содержит металлопродукт от выплесков конвертеров (ВК) в количестве 10-150 кг/т агломерата при следующем соотношении компонентов, мас.%: флюсы 10,0-20,0, металлопродукт от выплесков конвертеров (ВК) 0,1-15,0, твердое топливо 3,0-10,0, ванадийсодержащие материалы 2,0-20,0, железосодержащие материалы остальное.

В качестве ванадийсодержащих материалов используют подготовленные конвертерные шлаки: шлак моно-процесса и/или ванадийсодержащий конвертерный шлак (ВКШ), и/или шлак дуплекс-процесса – стальной конвертерный шлак (СКШ) и/или смеси на их основе.

При этом в качестве железорудного сырья используют отсев агломерата, металлургические пыли и шламы, продукты переработки отвальных шлаков – металлопродукты.

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

Металлопродукт от выплесков конвертеров (ВК) образуется в результате различных технологических отклонений конвертерной плавки, когда происходят выбросы шлакометаллического расплава из конвертера. Металлопродукт от выплесков конвертеров (ВК) имеет следующий состав, мас.%: Fe 61,0 - 63,8; V₂O₅ 1,60 - 1,7; МgO 3,3; S-003; Mn 0,95-0,99; Ca 13,5; SiO- 4,7.

Введение в агломерационную шихту металлопродукта от выплесков конвертеров (ВК) в количестве 10-150 кг/т агломерата позволяет улучшить технико-экономические показатели процесса агломерации, повысить производительности агломашин, а также повысить содержания железа и ванадия в агломерате.

Содержание металлопродукта от выплесков конвертеров (ВК) в количестве 10-150 кг/т агломерата является оптимальным. При использовании в шихте металлопродукта от выплесков конвертеров (ВК) ниже 10 кг/т агломерата приводит к отсутствию эффективности его использования, а при использовании его более 150 кг/т агломерата значительно улучшит показатели процесса агломерации, но это ограничивается объемами образования ВК.

При снижении содержания в шихте металлопродукта от выплесков конвертеров (ВК) ниже 0,1 мас.%, приводит к отсутствию эффективности его использования, а при увеличении содержания металлопродукта (ВК) выше 15,0 мас.% приводит к улучшению показателей аглодоменного передела, повышению железа и ванадия в агломерате, но это ограничивается объемами образования ВК.

В качестве ванадийсодержащих материалов используются подготовленные конвертерные шлаки (шлак моно-процесса – 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 аглодоменный передел, а также для корректировки содержания химических элементов в агломерате до требуемых значений.

При использовании в шихте ванадийсодержащих материалов менее 2,0 мас.% 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 металлопродукта от выплесков конвертеров (ВК)-0,1-15,0 % 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 ниже 3,0 мас.% приводит к изменению газодинамического и температурного режима агломерации, а при увеличении выше 10,0 мас.% приводит так же к изменению газодинамического и температурного режима агломерации.

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

Пример

Предложенную шихту для производства железорудного агломерата изготавливают следующим образом: флюс на основе известняка, металлопродукт от выплесков конвертеров (ВК), твердое топливо, ванадийсодержащие и железосодержащие материалы смешивали в заданном соотношении, увлажняли, окомковывали и загружали на конвейерную агломерационную машину для спекания. Химический состав металлопродукта от выплесков конвертеров (ВК) 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.

На основании опытно промышленных испытаний были определены оптимальные объёмы участия металлопродукта от выплесков конвертеров (ВК) в шихте агломерата (железофлюса), которые составили 10 % (при использовании металлопродукта от выплесков конвертеров (ВК) в шихте железофлюса в объёме 68 кг/т агломерата содержания железа в агломерате на 2,9 % абс. и увеличилось содержания V2O5 в агломерате на 0,14% абс.).

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

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

Использование заявленной шихты позволяет обеспечить (табл. 2):

• Повышение содержания железа в агломерате на 2,9 % абс.;

• Увеличение содержания V2O5 в агломерате на 0,14% 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.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству железорудного агломерата. Шихта содержит железосодержащие материалы, ванадийсодержащие материалы, флюсы, твердое топливо и металлопродукт от выплесков конвертеров, в состав которого входит, мас.%: Fe 61,0-63,8, V₂O₅ 1,6-1,7, MgO 3,3, S 0,03, Mn 0,95-0,99, CaO 13,5, SiO₂ 4,7, в количестве 10-150 кг/т агломерата. Соотношение компонентов в шихте следующее, мас.%: флюс 10,0-20,0, металлопродукт от выплесков конвертеров 0,1-15,0, твердое топливо 3,0-10,0, ванадийсодержащие материалы 2,0-20,0, железосодержащие материалы остальное. Изобретение обеспечивает повышение содержания железа в агломерате и увеличение содержания V₂O₅ в агломерате. 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

1. Шихта для производства железорудного агломерата, содержащая железосодержащие материалы, ванадийсодержащие материалы, флюсы и твердое топливо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит металлопродукт от выплесков конвертеров, в состав которого входит, мас.%: Fe 61,0-63,8, V₂O₅ 1,6-1,7, MgO 3,3, S 0,03, Mn 0,95-0,99, CaO 13,5, SiO₂ 4,7, в количестве 10-150 кг/т агломерата, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

флюс 10,0-20,0 металлопродукт от выплесков конвертеров 0,1-15,0 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 металлопродукты в виде отсева агломерата, металлургических пылей и шламов, продуктов переработки отвальных шлаков.

3. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ванадийсодержащих материалов она содержит конвертерные шлаки в виде шлака моно-процесса и/или ванадийсодержащего конвертерного шлака (ВКШ), и/или шлака дуплекс-процесса – стальной конвертерный шлак (СКШ) 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 флюсов она содержит известняк.