Способ доменной плавки Советский патент 1985 года по МПК C21B5/00 

о О

00 изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах. Цель изобретения - повышение производительности печи .и сншсение расхода кокса на выплавку чугуна за-счет повышения газопроницаемости столба шикты. Поставленная цель достигается тем, что в смеси с агломератом используют окатьпии со степенью окисления магнетита 25-70% в количестве 25-75% от массы шихты. Сущность изобретения состоит в том, что частично окисленные окатыши, в которых при обжиге магнетит окислен на 25-70%,- имеют достаточно высокую прочность при твердофазном восстановлении в условиях доменной печи, хорошую восстановимость и дают первичные шлаки с оптимальным содержанием закиси железа, обеспечи вающем хорошую их жидкоподвижность и фильтрацию через коксовую насадку в узком температурном интервале, который совпадает с интервалом фильтрации агломерата. , Введение в шихту частично окисленных окатьпией в. количестве 25-75% обеспечивает достаточную газопрониц емость верхней части столба шихты, где разрушается агломерат. При тако количестве окатыши также не образую в зонах твердофазного спекания. В результате обеспечивается высокая газопроницаемость столба шихты как в зоне твердофазного, так и в зоне пластично-вязкого состояни что дает повышение производительнос ти печей н сншкение расхода кокса. &iмичecкйй и минералогический анализ окатьшей из качканарского ко центрата; приведен в табл. 1. Как видно из табл. 1, частично окисленные окатьш1и содержат железо в виде оксидов - гематита и магнети та. Указанное содержание в них FeO не свидетельствует о наличии вюстит ной фазы, а лишь символизирует присутствие магнетита, который для удобства принято представлять в виде РеОРегОз . В металлизованных окатьшах, наоборот, отсутствуют фазы гематита и магнетита и все железо находится в восстановительном состоянии - б нида вюстита и металлического железа. 002 Кроме того, частично окисленные окатыши принципиально отличаются также и от окисленных окатышей, в которых железосодержащая фаза практически полностью состоит только из гематита. Частично окисленные и окисленные окатыши это два различных вида сырья. 75% частично окисленных окатьш1ей в шихте вносят в доменную печь гематита 75:100x45x0,85 29%, (0,85 -. доля железосодержащей фазы в составе окатьшей) и магнетита 75:100х55х хО,85 34%. При использовании 75% окисленных окатышей ими будет вноситься только гематит в количестве 75:100х100х хО,85 64%. Для восстановления более окисленной шихты потребуется больший расход кокса, что наряду с более низкими металлургическими свойствами окисленных окатышей приводит к ухудшению показателей доменной плавки по сравнению с использованием частично окисленных окатышей. Указанные технологические napajsieTры предлагаемого способа обосновываются следующими фактами. Степень окисления частично окисленных окатышей, как показали исследования, влияет на прочность гранул при восстановлении и их восстановимость. Показагепи приведе ш1 в табл.2-. Снижение степени окисления повь IjuaeT прочность при восстановлении, / но снижает восстановимость, особенно в интервале окисления на 25-20%, который и определяет минимальную степень окисления. Максимальная степень окисления определяется прочностью при восстановлении. Для больших доменных печей достаточной прочностью окатьпцей при восстановлении является 400-600 Н/окат., Условия плавки на малых доменных печах удовлетворяют окатьшзи с прочностью около 200 Н/окат., что соответствует степени их окисления на 70%. в связи с этим приняты пределы окисления магнетита в окатышах 25-70%. При таких значениях степени окисления окатьшей достигают уровня температуры размягчения, не разрушаясь, обеспечивая высокую газопроницаемость столба шихты. Железорудные окатьши в отличие от агломерата обладают свойством

311

спекаться в твердом состоянии в доменной печи при 1000-1200°С. Образующиеся спеки и конгломераты снижают газопроницаемость слоя шихты, для предотвращения образования которых в шихту вводится агломерат. Последний, разрушаясь при восстановлении в верхней зоне печи на сравнительно крупные кусочки размером 3-10 мм, по мере движения шихты проникает в слой окатышей, препятствуя их cneKaHHro.t При этом, как показали исследования, доля окатьш1ей не должна превьш1ать 75%, так как :резко повьшается их спекаемость и сопротивление слоя шихты движению газа. Так, падение напора газа в нижней части печи при различной доле окатышей в шихте имеет следующие значения:

е

100 75 50 25-28 %

106 99 95 92

Доля окатышейтакже не должна , быть слишком низкой, поскольку агломерат разрушается и при большом количестве снижает газопроницаемость в зоне твердофазного восстановления

По результатам зондирований доменньк печей полная замена агломерата неразрушающимися при восстановлении окатышей снижает падение напора газа в столбе шихты на глубину 14 м с 50,7 до 30,4 кПа. При этом ввод25-28% окатышей обеспечивает уже достаточное разрыхление слоя :шихты и снижает давление 40,5 кПа. Следовательно, минимальная доля окатьш1ей, при которой еще будет сохраняться достаточная газопроницаемость зоны твердофазного восстановления, должна составлять 25%.

Основным требованием технологии доменной плавки к высокот емпературным характеристикам железорудного сырья является узкий интервал температур размягчения, плавления и фильтрации продуктов плавки. Эти параметры должны совпадать по значениям у различных материалов, входящих в состав шихты.

98004

Окисленные окатышн имеют темпера- туру размягчения такую же, как у агломерата - 1150-1160°С, однако окатьш1и плавятся при нагреве раньше (1360°С), а фильтруются хуже (14251490с) чем агломерат (соответственно 1395 и 1405-1435°С).

Подвилсность первичного шлакового расплава.зависит от содержания в . JO нем закиси железа (FeO). Оптимальное содержание FeO должно составлять 7,0-8,5%, что характерно для агломератов. При плавке окисленньк окатышей содержание закиси железа ниже и

составляет 5-6%. Частичное окисление

5 окатьш1ей при обжиге способствует образованию в их структуре бсшьшего количества шлаковой фазы на основе фаялита. В связи с этим при плавлении первичный шлак содержит боль-г

0

ше закиси железа, что улучшает его подвижность. Окатьш1и со степенью окисления магнетита 25-70% имеют в первичном шлаке 7,0-7,5% закиси же, леза и температурный интервал фильтрации (1410-1445 с) примерно такой же, как у агломерата.

Таким образом, способ доменной плавки, при котором в шихте в смеси с агломератом использзтот окатыши со степенью окисления 25-70% в количестве 25-75% от массы шихты, позволяет повысить газопроницаемость столба шихты в зоне твердофазного восстановителя, твердофазного спекания и первичного шлакообразования, . счет этого существенно улучшить технико-экономические показатели, доменной плавки.

Пример. На доменной печи

обьемом 1513 м, выплавляющей;ванадиевый чугун на агломерате и окатышей при соотношении в шихте 50:50, заменяют обычные окисленные окатыши частично окисленными

5 Частично окисленные окатьшш со- / держат 16-18% закиси железа (степень окисления 41-33%) и имеют прочность при восстановлении 300 Н/окат. Высота столба шихты в доменной

0 печи, где происходиттвердофазное восстановление, составляет около 15 м. В нижней части столба на единичные окатьш и действует раздавливающее усилие около 180 Н/окат.При осуществлении способа доменной плавки окисленные окатьшш, имея прочность при восстановлении около 50 Н/окат., начинают интенсивно разрушаться в печи на расстояни около 5 м от уровня засыпи. Разрушаясь, они дают не менее 80% фракции - 5 мм. Следовательно, нижележащая часть шихты высотой 10 м содержит 40% мелочи окатышей, которая затрудняет равномерную фильт рацию газа через слой, обусловлива больпше потери напора и низкую эфф тивность использования газа. При использовании Предлагаемого способа доменной плавки окатыши . ре разрушаются в зоне твердофазног восстановления, так как их прочность вьппе, чем максимальные раз;давливающие усилия в столбе шихты. Сто1Лб шихты имеет высокую газопроницаемость, что увеличивает исполь зование газа и тем самым повьш1ает 006 производительность печи и снижает удельный расход кокса на выплавку чугуна. I В сравнении с известным способом доменной плавки предлагаемый обеспечивает вывод из шихты 40% мелочи. При этом вывод-из шихты 1% мелочи, загружаемой в печь, дает прирост производства чугуна и снижение расхода кокса на 0,3%. Поскольку в этом случае мелочь выводится только на 2/3 части высоты столба шихты, то коэффициент влияния мелочи составляет 0,2%. Следовательно, применение предлагаемого способа вместо известного обеспечит прирост производства чугуна и снижение распада кокса на 40x0,2 8%. Т а б л и ц а 1

СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ, включающий загрузку в печь железорудной шихты из окисленных окатышей и агломерата, нагрев, восстановление и плавление, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности печи и снижения рас- . хода кокса на выплавку чугуна за счет повьшения газопроницаемости столба шихты, в шихту вводят окатыши со степенью окисления магнетита 25-70% в количестве 25-75% от массы шихты. (О с S

Т а б л и .ц а 2