ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗОРУДНОГО АГЛОМЕРАТА Российский патент 2022 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, при том, 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 С22В 1/16, 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 повышение содержания железа в шихте агломерата, что обеспечивает в конечном итоге экономию окатышей в доменной плавке.

Указанный технический результат достигается тем, что шихта для производства железорудного агломерата, содержит железосодержащие материалы, ванадийсодержащие материалы, флюсы, твердое топливо и дополнительно содержит металлопродукт от механизма газовой резки машин непрерывного литья заготовок (металлопродукт МГР) в количестве 2-20 кг/т агломерата при следующем соотношении компонентов, мас. %: флюсы 2,0-20,0, металлопродукт МГР фракции 0-10 мм 0,01-3,0, твердое топливо 0,5-5,0, 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 - металлопродукты, а 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 и /или концентрат высокотитанистый и металлопродукт ВК (выплески конвертеров) фракции 0-10 мм.

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

Химический состав металлопродукта МГР фракции 0-10 мм с другими железосодержащими компонентами показан в Таблице 1. Металлопродукт МГР образуется при порезке непрерывно-литых заготовок на мерные длины на машинах газовой резки МНЛЗ конвертерного цеха образуется отход, состоящий из окалины и скрапа различной фракции, который содержит до 90,0% Fe_общ. Введение в агломерационную шихту металлопродукта МГР фракции 0-10 мм в количестве 2-20 кг/т агломерата позволяет улучшить технико-экономические показатели процесса агломерации (увеличить производительность агломашин, повысить содержание железа и ванадия в агломерате).

Содержание металлопродукта МГР в количестве 2-20 кг/т агломерата является оптимальным. При использовании в шихте металлопродукта МГР менее 2 кг/т агломерата приводит к отсутствию эффективности его использования, а использовании более 20 кг/т агломерата ограничено объемом его образования.

Снижение содержания в шихте металлопродукта МГР фракции 0-10 мм менее 0,01 мас. %, приводит к отсутствию эффективности его использования. При увеличении содержания металлопродукта МГР фракции 0-10 мм больше 3,0 мас. % приводит к улучшению показателей аглодоменного передела, повышается содержание железа в агломерате.

В соответствии с опытно-промышленными испытаниями, подача в аглошихту металлопродукта МГР осуществлялась в чистом виде по рядовой технологии.

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. Так же к ванадийсодержащим материалам относится концентрат высокотитанистый и металлопродукт выплесков конвертеров (металлопродукт ВК) фракции 0-10 мм.

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.

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

Пределы содержания ванадийсодержащих материалов 2,0-20,0%, металлопродукта МГР - 0,01-3,0% 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. Снижение содержания в шихте твердого топлива - кокса менее 0,5 мас. % приводит к изменению газодинамического и температурного режима агломерации. Увеличение содержания в шихте твердого топлива более 5,0 мас. % приводит так же к изменению газодинамического и температурного режима агломерации.

При использовании в шихте флюса на основе известняка менее 2,0 мас. % приводит к снижению расхода кокса при агломерации, а при увеличении содержания в шихте флюсов более 20,0 мас. % приводит к увеличению расхода кокса.

Пример.

Предложенную шихту для производства железорудного агломерата изготавливают следующим образом: флюсы, металлопродукт МГР фракции 0-10 мм, твердое топливо, ванадийсодержащие материалы, железосодержащие материалы смешивали, увлажняли, окомковывали и спекали на агломерационной машине. Химический состав металлопродукта МГР фракции 0-10 мм показан 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 объемы участия металлопродукта МГР фракции 0-10 мм в шихте агломерата (железофлюса), которые составили 1% (на основании таблицы №2, опыт №3), при этом увеличение механической прочности железофлюса от базового периода составило 18% (при сравнении примера с опытом 3, таблица №2). При снижении доли участия металлопродукта МГР фракции 0-10 мм снижается механическая прочность железофлюса (на основании сравнения опытов при снижении расхода металлопродукта МГР в таблице №2).

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 металлопродукта 0-10 МГР позволяет обеспечить:

- повышение содержания железа в шихте агломерата,

- экономию окатышей в доменной плавки;

- утилизировать шлам машин газовой резки.

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 С22В 1/16, опубл. 27.09.1995).

Таблица 1. Сравнительный анализ металлопродукта МГР фракции 0-10 мм с другими железосодержащими компонентами аглошихты. (мас. %) Компоненты Fe V₂O₅ MgO S Mn CaO SiO₂ Металлопродукт 0-10 МГР 76,9 0,09 1,36 0,03 0,76 2,71 3,55 Металлопродукт 0-10 ВК 63,8 1,66 3,3 0,03 0,97 13,5 4,7 Отсев агломерата КГОК 54,3 0,39 2,4 0,04 0,19 10,86 4,97 Металлопродукт ТМСТ 60,0 0,70 8,95 0,19 1,73 16,56 10,85 Шлак ЖСО 64,0 0,34 1,77 0,1 0,43 4,48 1,27 Шлак ВКШ-СКШ 30,8 1,9 12,5 0,16 2,05 29,7 6,89 Концентрат Святогор 58,3 1,46 1,8 0,11 0,32 1,74 3,63

Таблица 2. Результаты испытаний шихты Пример Состав шихты, мас. % Показатели прочности агломерата основность, ед Содержание Fe флюс (известняк) металлопроду кт МГР фракци и 0-10 мм твердое топливо (кокс) колошниковая пыль ванадийсодержащий материал (конвертерные шлаки: СКШ и ВКШ) Хим. отходы Шламы доменного производства железо-содержащий материал ванадийсодержащий шлам ТЭЦ Сопротивление удару, выход фракции +5 мм, % Сопротивление истираемости - 0,5 мм, % плановая основность 2,4 ед 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 прототип 5,5 - 4,3 12,0 - 10,0 12,0 38,4 17,8 60,8 8,1 53,0 1 2,0 0,02 0,5 - 1,0 - - 5,0 - 74,0 4,5 2,5 52,0 2 5,0 0,05 0,5 - 2,0 - - 25,0 - 74,1 4,5 2,5 52,5 3 10,0 1,0 1,0 - 10,0 - - 51,5 - 74,5 4,5 2,5 53,0 4 20,0 3,0 1,5 - 20,0 - - 84,5 - 74,6 4,5 2,5 54,0 5 25,0 6,0 1,5 - 25,0 - - 92,05 - 74,8 4,5 2,5 55,0

Таблица 3. Сопоставительный анализ результатов испытаний Показатели единица измерения База Опыт Δ Вывод Производство (железофлюса) агломерата т/месяц 62000 65000 3000 Увеличение производства железофлюса. Расход кокса кг/т агломерата 25 25 0 - Расход известняка кг/т агломерата 47 57 10 Не важно Расход металлопродукта МГР фракции 0-10 мм кг/т агломерата 0 5 5 Сортировка на УПОШ ДЦ Расход СКШ, кг/т агломерата 15 4 -11 Не важно Содержание Fe в агломерате % 52,36 53,45 1,09 Повышение железа в агломерате Внесение дополнительного Fe с агломератом в ДЦ, т/месяц 3152,0 Экономия в доменной плавке дорогостоящих окатышей

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству железорудного агломерата. Шихта содержит, ванадийсодержащие материалы 2,0–20,0 мас.%, флюс 2,0–20,0 мас.%, твердое топливо 0,5–5,0 мас.%, металлопродукт, образующийся при резке заготовок на машинах газовой резки (МГР), в состав которого входит Fe, V₂O₅, MgО, S, Мn, CaO, SiO₂, фракции 0-10 мм 0,01–3,0 мас.%, железосодержащие материалы – остальное. При этом в качестве железосодержащих материалов шихта содержит металлопродукты в виде отсевов агломерата, металлургических пылей и шламов, продуктов переработки отвальных шлаков. В качестве ванадийсодержащих материалов шихта содержит конвертерные шлаки в виде шлака монопроцесса – ванадийсодержащего конвертерного шлака и/или шлака дуплекс-процесса – стального конвертерного шлака и/или смеси на их основе и/или концентрат высокотитанистый. В качестве топлива шихта содержит кокс, а в качестве флюса - известняк. Изобретение обеспечивает повышение содержания железа в шихте агломерата, экономию окатышей в доменной плавке, утилизацию шлама машин газовой резки. 5 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 шихта дополнительно содержит металлопродукт, образующийся при резке заготовок на машинах газовой резки (МГР), в состав которого входит Fe, V₂O₅, MgО, S, Мn, CaO, SiO₂ фракции 0-10 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

флюс 2,0–20,0 металлопродукт МГР 0,01–3,0 твердое топливо 0,5–5,0 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 отсевов 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 монопроцесса – ванадийсодержащего конвертерного шлака и/или шлака дуплекс-процесса – стального конвертерного шлака и/или смеси на их основе и/или концентрат высокотитанистый.

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.

6. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в состав металлопродукта, образующегося при резке заготовок на машинах газовой резки (МГР), входит, мас.%: Fe 76,9, V₂O₅ 0,09, MgО 1,36, S 0,03, Мn 0,76, CaO 2,71, SiO₂ 3,55.