Способ получения окатышей из рудных материалов Российский патент 2022 года по МПК C22B1/243 

Описание патента на изобретение RU2782595C1

Изобретение относится к области подготовки сырья к металлургическому переделу и может быть использовано при производстве железорудных окатышей с использованием гашеной извести для их дальнейшего применения как в доменном производстве, так и в процессе прямого восстановления окатышей.

Известны железорудные окатыши для металлургического производства, содержащие железосодержащий материал и связующее вещество, а также отсев кокса. При этом в качестве связующего вещества окатыши содержат гашеную известь, а в качестве железосодержащего материала - шлам и/или пыль газоочисток доменного, мартеновского, конвертерного или электросталеплавильного производств или их смесь. Количество отсева кокса в 1,2-1,4 раза превышает суммарное количество железа и цинка в железосодержащем материале, а количество гашеной извести составляет 0,14-0,20 от общего количества отсева кокса и железосодержащего материала [Патент RU №2566703, МПК C22B 1/243, 2015].

Недостатком этого изобретения является то, что диапазон доли извести в общей шихте ограничен от 0,14 до 0,20 на единицу концентрата, что значительно снижает металлургическую ценность окатышей по показателю железа за счет высокой массовой доли СаО в получаемых окатышах (при прочих равных условиях не менее чем на 5% с дозировкой от 0,14 долей от массы шихты).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ получения окатышей из рудных материалов с использованием в качестве связующего вещества гашеной извести, включающий совместное измельчение компонентов, окомкование и автоклавирование [авторское свидетельство SU №382299, МПК C22B 1/06, 1973].

Недостатком этого способа является то, что процесс, указанный в патенте, требует продолжительной обработки в автоклаве (не менее 24 часов) и не вписывается в традиционные способы сырого окомкования и последующего обжига окатышей. Кроме того, требует селективного измельчения железорудного сырья.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в повышении и стабилизации показателя холодной прочности офлюсованных железорудных окатышей, а также повышении металлургической ценности окатышей по массовой доле железа.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения окатышей из рудных материалов, включающем измельчение компонентов и их окомкование, согласно изобретению, осуществляют окомкование компонентов при следующем долевом содержании на единицу железорудного концентрата:

Железорудный концентрат - 1;

Бентонитовая глина - 0,004-0,010;

Гашеная известь - 0,01-0,04,

а далее производят обжиг окатышей при температуре 1200-1400°С.

Для окомкования применяют железорудный концентрат и гашеную известь с содержанием влаги не более 10,0 и 0,5% соответственно.

Для окомкования применяют железорудный концентрат и гашеную известь фракционным составом не более 0,1 мм.

Термообработку окатышей производят в течение не менее 30 мин.

Полученные окатыши соответствуют следующим параметрам:

фракционный состав - 8-16 мм более 95%;

модуль основности - от 0,15-0,9;

показатели холодной прочности - не менее 240 кг/о;

массовая доля серы - не более 0,02%.

Сущность изобретения.

Предложенная концентрация гашеной извести позволяет получать требуемый модуль основности окатышей (соотношение CaO/SiO2) в диапазоне 0,15-0,9, исходя из массовой доли SiO2 в концентрате от 2,9% до 4,75%. Использование гашеной извести в количестве менее 0,01 от железорудного концентрата не позволяет достичь заданного модуля основности, т.е. это характеризует производство неофлюсованных окатышей. Увеличение доли флюса более 0,04 приводит к увеличению модуля основности выше требуемого показателя и как следствие к снижению прочностных свойств окатышей.

С увеличением модуля основности окатышей (CaO/SiO2) выше показателя 0.5 ед. снижается количество связующего компонента (бентонита) на 20%, что повышает металлургическую ценность таких окатышей по массовой доле железа.

Для окомкования применяют железорудный концентрат и гашеную известь с содержанием влаги не более 10 и 0,5% соответственно, бентонитовую глину с влагой до 6,5%, а также ситовыми характеристиками всех компонентов шихты не более 0,1 мм.

Фракционный состав определен раскрытием зерен ценного компонента (железа) в исходной руде при обогащении. Массовая доля влаги до 10% в железорудном концентрате оптимальна для процесса сырого окомкования, так как при влаге более 10% происходит увеличение дозировки бентонита и снижается металлургическая ценность окатышей по массовой доле железа.

Массовая доля влаги бентонитовой глины на уровне до 6,5% является оптимальной для проявления основных ее свойств для окомкования - набухаемость и водопоглощение.

Оптимальная доля бентонитовой глины в шихте составляет 0,004-0,010 на единицу массы железорудного концентрата.

Заявленное количество вводимой бентонитовой глины обусловлено сохранением качественных характеристик сырых окатышей (прочность на сбрасывание, на раздавливание и гранулометрический состав) и позволяет выдерживать показатель массовой доли железа в окатышах на высоком уровне.

Обжиг извести может производиться в печах различной конструкции, при этом обожженный известняк - известь (СаО) - склонен взаимодействовать с влагой воздуха, формируя гидроксид кальция (Са(ОН)2). Реакция формирования гидроксида кальция экзотермическая, поэтому использование извести во влажной среде сопровождается нагревом материала, испарением воды и формированием из прочных кусков извести рыхлых комков гидрата. Для повышения химической стабильности извести и получения качественного флюса (класс 50 мкм не менее 90%) ее гасят на гидраторе с вводом в известь воды в количестве 40-60% от массы - достаточной для полного гашения извести, что позволяет перевести до 95% активной СаО в Са(ОН)2., при этом массовая доля влаги в полученной извести составляет до 0,5%.

Полученную таким способом известь подают в составе шихты на грануляторы (окомкователи) вместо известняка, за счет чего улучшается комкуемость шихты и снижается удельный расход бентоглины на окатыши, без снижения показателей пластичности и прочности сырых окатышей. Кроме этого добавка извести ускоряет реакции образования ферритов и снижает температуру начала образования жидкофазной связки по сравнению с добавками известняка, так как при использовании известняка разложение CaCO3 на СаО и СО2 начинается в зоне подогрева обжиговой машины при температурах 650-1000°С. Это позволяет в свою очередь снизить расход теплоносителя на обжиг или увеличить производительность обжиговой машины.

Целью обжига сырых окатышей является максимальное их упрочнение и удаление из них серы. Это обеспечит минимальное образование мелочи при транспортировке окатышей от фабрики до потребителя, учитывая возможности складирования и хранения окатышей на открытых складах, минимальное разупрочнение и разрушение окатышей в условиях восстановительной плавки доменной печи. В процессе термообработки сырых окатышей происходит ряд физико-химических процессов: удаление влаги, нагрев, разложение гидратов и карбонатов, удаление серы, упрочнение окатышей в результате твердофазного спекания, окисление магнетита и образование жидких фаз, охлаждение. Во время термического упрочнения окатыши последовательно проходят несколько стадий:

- сушка окатышей в два этапа, где при температурах до 350°С происходит удаление влаги из сырых окатышей и подготовка их к последующему высокотемпературному нагреву,

- подогрев, где при температурах до 1000°С происходит удаление влаги из нижних горизонтов слоя; разложение гидратов и карбонатов; окисление магнетита; окисление серы и упрочнение окатышей за счет твердофазного спекания,

- обжиг, где завершаются процессы окисления магнетита, разложения карбонатов, удаляется сера, происходит упрочнение окатышей за счет образования жидких фаз при температурах над слоем окатышей в диапазоне 1200-1400°С,

- рекуперацию, где заканчивается процесс обжига в нижних горизонтах слоя окатышей за счет переноса аккумулированного верхним слоем тепла к границе «слой окатышей-постель»;

- охлаждение, где продувом атмосферного воздуха через слой происходит охлаждение окатышей до температур, достаточных для безопасной транспортировки конвейерным транспортом.

Продолжительность всего процесса термообработки зависит от скорости движения обжиговой машины (от 2,8 до 3,5 м/мин) и при длине рабочей части 136 метров составляет в среднем не менее 30 минут.

Пример реализации

При создании изобретения была поставлена задача производства офлюсованных окатышей с высокими физическими свойствами (холодная прочность). Поставленная задача решалась за счет замены известняка на известь при следующем содержании ингредиентов: СаО не менее 71%, SiO2 не более 2%.

Для оценки сущности изобретения был проведен ряд лабораторных тестов с использованием в качестве связующего бентонита Хакасского месторождения и извести в смеси с концентратом Костомукшского ГОКа. При этом исходный концентрат, бентонит, а также известняк (для проведения базового опыта) был взят с текущей технологии производства окатышей.

Все компоненты смешивались на лабораторном барабанном грануляторе с выдерживанием модуля основности (CaO/SiO2) от 0,15 до 0,9.

Во всех опытах полученные сырые сухие окатыши оценивались на статическую и динамическую прочность.

Обжиг опытных окатышей осуществлялся в промышленных условиях на обжиговых печах машинок ОК2-520/536 фабрики окомкования Костомукшского горно-обогатительного комбината. Навеска одной пробы окатышей составляла 14-17 кг. Термообработка окатышей производилась в одинаковых термических режимах.

В результате проведенных испытаний установлено, что окатыши, полученные по заявленному способу, с применением гашеной извести в качестве флюса, обладают улучшенными прочностными характеристиками по сравнению с базовыми.

Приведенные в Таблицах 1 и 2 данные показывают, что гашеная известь придает сырым окатышам оптимальные прочностные характеристики, а это в свою очередь позволяет получить окатыши в готовой продукции с более высокими металлургическими свойствами.

Таблица 1 Показатели Ед. изм. Известняк (база) Гашеная известь Уд .расход глины кг/т 6,0 6,0 Массовая доля влаги в концентрате % 9,26 в сырых окатышах % 8,72 8,70 Массовая доля классов крупности - 25 +16 мм % 1,0 - -16 +14 мм % 4,1 12,3 -12,5 +10 мм % 50,8 44 Выход годного класса (+8 -16 мм) % 95,6 99,6 Средний диаметр окатышей мм 10,6 12,5 Прочностные характеристики сырых окатышей на раздавливание кг/о 0,981 0,894 на сбрасывание раз 3,8 3,8 Прочностные характеристики обоженных окатышей Прочность на раздавливание кг/о 1,664 1,997 Прочность на сжатие кг/о 216,2 277,4 Количество окатышей с трещинами % 58,5 51,1 Массовая доля компонентов в обожженных окатышах Fe общ % 65,05 65,24 S % 0,028 0,017 SiO2 % 5,70 5,67

Таблица 2 Показатель ед.изм. Значение с использованием известняка (база) Значение с использованием гашеной извести + / - Fe % 66,65 66,76 0,11 S % 0,040 0,020 -0,02 модуль основности д.ед. 0,45 0,45 0,00 холодная прочность кг/о 233 261 28 удельный расход бентоглины кг/т 7,29 5,80 -1,49 удельный расход флюса кг/т 24,6 17,2 -7

Похожие патенты RU2782595C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОКУСКОВАНИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПЕРЕДЕЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОРГАНИЧЕСКОГО СВЯЗУЮЩЕГО 2005
  • Зорин Сергей Николаевич
  • Зайнетдинов Тимур Имберович
  • Вайнштейн Роман Михайлович
RU2272848C1
Способ подготовки шихты для производства офлюсованных железорудных окатышей 1985
  • Федоров Олег Георгиевич
  • Плискановский Станислав Тихонович
  • Панчошный Николай Максимович
  • Бойко Валерий Николаевич
  • Петровский Александр Вильмович
  • Исполатов Вячеслав Борисович
  • Каменный Виктор Лукич
  • Буланкин Николай Иванович
  • Тыква Петр Яковлевич
  • Гегельский Анатолий Иосифович
  • Соломаха Валентина Николаевна
SU1323597A1
ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОКАТЫШЕЙ 2010
  • Коробейников Анатолий Прокопьевич
  • Коробейников Анатолий Анатольевич
RU2464329C2
ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МАГНЕЗИАЛЬНОГО ЖЕЛЕЗОФЛЮСА 2022
  • Рыбакин Дмитрий Васильевич
  • Дудчук Игорь Анатольевич
  • Гельбинг Раман Анатольевич
  • Мамонов Алексей Леонидович
RU2796485C1
Способ подготовки шихты для производства офлюсованных железорудных окатышей 1988
  • Бойко Валерий Николаевич
  • Петровский Александр Вильмович
  • Федоров Олег Георгиевич
  • Гришин Николай Михайлович
  • Белоножко Александр Николаевич
SU1525221A2
Способ производства железорудных окатышей 1990
  • Бойко Валерий Николаевич
  • Петровский Александр Вильмович
  • Федоров Олег Георгиевич
  • Мартыненко Владимир Петрович
  • Лобода Виктор Иванович
  • Белоножко Александр Николаевич
SU1747516A1
СПОСОБ ОКОМКОВАНИЯ СУЛЬФИДНЫХ МОЛИБДЕНИТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ 2007
  • Палант Алексей Александрович
  • Горбачев Михаил Ильич
  • Морозов Игорь Валерьевич
  • Москаленко Сергей Александрович
RU2353678C1
Способ производства офлюсованных железорудных окатышей 1989
  • Бойко Валерий Николаевич
  • Федоров Олег Георгиевич
  • Петровский Александр Вильмович
  • Гришин Николай Михайлович
  • Белоножко Александр Николаевич
SU1643623A1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К СПЕКАНИЮ АГЛОМЕРАЦИОННОЙ ШИХТЫ 2005
  • Шацилло Владислав Вадимович
  • Лунегов Андрей Викторович
  • Меламуд Самуил Григорьевич
  • Дудчук Игорь Анатольевич
  • Крупин Михаил Андреевич
  • Волков Дмитрий Николаевич
RU2313588C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКОМКОВАННОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО СЫРЬЯ 2011
  • Лунев Владимир Иванович
  • Усенко Александр Иванович
  • Лотов Василий Агафонович
RU2458158C2

Реферат патента 2022 года Способ получения окатышей из рудных материалов

Изобретение относится к области подготовки сырья к металлургическому переделу и может быть использовано при производстве железорудных окатышей с использованием гашеной извести для их дальнейшего применения как в доменном производстве, так и в процессе прямого восстановления окатышей. При получении окатышей из рудных материалов осуществляют измельчение компонентов, окомкование и обжиг окатышей при температуре 1200-1400°С. При этом окомкование компонентов осуществляют при следующем долевом содержании на единицу железорудного концентрата: железорудный концентрат – 1, бентонитовая глина - 0,004-0,010, гашеная известь - 0,01-0,04. Для окомкования применяют железорудный концентрат и гашеную известь с содержанием влаги не более 10,0 и 0,5% соответственно и фракционным составом не более 0,1 мм. Термообработку окатышей производят в течение не менее 30 мин. Полученные окатыши соответствуют следующим параметрам: фракционный состав - 8-16 мм более 95%, модуль основности - от 0,15-0,9, показатели холодной прочности - не менее 240 кг/о, массовая доля серы - не более 0,02%. Обеспечивается повышение и стабилизация показателя холодной прочности офлюсованных железорудных окатышей, а также повышение металлургической ценности окатышей по массовой доле железа. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения RU 2 782 595 C1

1. Способ получения окатышей из рудных материалов, включающий измельчение компонентов и их окомкование, отличающийся тем, что осуществляют окомкование компонентов при следующем долевом содержании на единицу железорудного концентрата:

железорудный концентрат 1 бентонитовая глина 0,004–0,010 гашеная известь 0,01–0,04,

далее производят обжиг окатышей при температуре 1200–1400 °С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для окомкования применяют железорудный концентрат и гашеную известь с содержанием влаги не более 10,0 и 0,5 % соответственно.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для окомкования применяют железорудный концентрат и гашеную известь фракционным составом не более 0,1 мм.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термообработку окатышей производят в течение не менее 30 мин.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полученные окатыши соответствуют следующим параметрам:

фракционный состав 8–16 мм более 95% модуль основности от 0,15–0,9 мм показатели холодной прочности не менее 240 кг/о массовая доля серы не более 0,02%

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2782595C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКАТЫШЕЙ ИЗ РУДНЫХ Л\АТЕРИАЛОВ 0
  • Иностранец Пер Гуннар Килстедт
SU382299A1
Шихта для производства окатышей 1985
  • Абзалов Вадим Маннафович
  • Кузнецов Рудольф Федорович
  • Тверитин Владимир Александрович
  • Чернышова Елена Михайловна
  • Юсфин Юлиан Семенович
  • Пашков Николай Фомич
  • Щеблыкин Геннадий Владимирович
  • Чеснокова Галина Викторовна
SU1350184A1
Способ производства окускованного материала 1982
  • Федоров Станислав Алексеевич
  • Билоус Владимир Николаевич
  • Бережной Николай Николаевич
  • Бессараб Валерий Иванович
SU1044649A2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОКАТЫШЕЙ 1997
  • Батуев М.А.
  • Глухих В.А.
  • Еремин Н.Я.
  • Дегодя В.Я.
  • Комратов Ю.С.
  • Куклинский М.И.
  • Кузовков А.Я.
  • Леушин В.Н.
  • Меламуд С.Г.
  • Оборин Б.С.
  • Рольгейзер Е.Я.
  • Рудин В.С.
  • Старостин Ю.И.
RU2114922C1
Приспособление к ткацким станкам для автоматической смены шпуль по израсходовании или обрыве уточной нити 1927
  • Гладков К.М.
  • Новаковский Д.Л.
  • Смоляк М.С.
SU11259A1
CN 104561534 A, 29.04.2015
CN 102492833 A, 13.06.2012
Приспособление для передвигания фильма в кинопроекторе 1928
  • Ефимов В.П.
SU13259A1

RU 2 782 595 C1

Авторы

Остапенко Сергей Александрович

Кулаков Сергей Валериевич

Кузнецов Алексей Юрьевич

Даты

2022-10-31Публикация

2022-02-17Подача