Способ подготовки сидеритовых руд к доменной плавке Советский патент 1980 года по МПК C22B1/02 

(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СИДЕРИТОВЫХ РУД К ДОМЕННОЙ ПЛАВКЕ

;, : .1 , Изобретение относится к области чёр ной металлургии и может быть использовано при подготовке к доменной плавк сидеритовых руд. Известны способы подготовки сидеритовьк руд, включающие магнетизирующий обжиг в окислительной атмосфере в шахтных печах Д и на агломерационных машинах . Эти способы неэкономичны. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является способ подготов доменной плавке сидеритовой рудыБакальского месторождения Щ}Способ, включает дробление исходной руды на фракции до 60,мм, грохочение на фракции мм и 10-0 мм окислительный обжиг руды фракции бО10 мм в шахтных печах при температуре 80О-1ООО С в течение 27О мин, гро хочение обожженного продукта на фракции 6О-8 и 8-0 мм, магнитную сепарацию каждой фракции на сепараторах слабого поля. Окислительный обжиг крупнокусковой руды S шахтных печах ведут продуктами сгорания природного газа с коэффициентом расхода воздуха сХ 1,8-2,О. , К недостаткам способаотносится выделение при магнитной сепарации крупноокускованных концентратов (6О-8 мм), бедных по содержанию железа (47-49%), так как в процессе окислительного обжига железосодержащий карбонатный минерал - сидерплезит ( FegygMg-oj) СО разлагается и преобразуется в магнезиоферрит ( MgO), содержащий 5 760,2% железа, количество которого в продуктах обжига не. превышает 8О%. Кроме того, при окислительном обжиге гидроокислы железа не магнетизируются и при магнитной сепарации вместе с пустой породой удаляются в хвосты, вследствие этого хвосты содержат 26-28% железа и потери металла при обогащении достигают 13%.

Другим недостатком способа является незначительная (25-30%) степень десульфурацяи обожженной руды, поэтому при переработке по этой технологии руд; содержащих более 0,3% серы, получают концентраты,-некондиционные по содержанию серы,

Цель изобретения - повышение эффективности процесса за счет увеличения содержания железа металлического в руде и уменьшения потерь его с хвостами, а также снижение содержания серы в концентрате.

Поставленная цель достигается тем, что руду вначале обжигают в течений 250-300 мин в нейтральной или слабовосстановительной среде продуктами сгорания природного газа, содержащими 5-9% окиси углерода, с коэффициентом расхода воздуха 0,9-1,0 в присутствии рециркулирук щйх газов, а затем довосстанавливают в той же печи в течение 60-9О мин смесью газов, содержащей 7О-8О об.% водорода и 15-25 об.% природного газа, i

При обжиге сидероплезита в нейтральной или слабовосстановительной среде продуктами сгорания Природного газа в присутствии газов, образовавшихся от разложения карбонатов, отсутствует свободный кислород, поэтому только; часть закиси железа окисляется до MgO РеЛи ё результате степень восстановления обожженного продукта доходит до 20% по . кислороду.. .

Процесс диссоциации сидероплезита ( )СОз, являющегося основным железосодержащим i минералом сидеритовых руд Бакальского месторождения, при нагревании описьтается уравнением:

(

Продукты диссоциации, образовавшиеся по уравнению (1), взаимодействуют между собой с образсязанием магнезиоферрита МдОРе Оз и вюстита (закиси железа FeO

Суммарный процесс диссоциации сидароплезита описьгаается уравнением:

If s So s VWeO- e FeO SCO/eoCZ

При последующем довосстановлении обоженного продукта смесью водорода и природного газа часть железа восстанав пнвается до мeтaлличJecкoгo состояния и бдаовременно происходит восстановление ридроокислов железа.

Степень восстановления продуктов об дига достигает 7О-90% (по кислороду), а содержание железа в концентрате после магнитного обогащения повьпыается до 65-75%. Кроме того, за счет восстано&ления ги;роокислов железа снижается содержание железа в хвостах магнитной сепарации.

Использование восстановительного газа, содержащего значительное количество водорода (80%), способствует эффективному удалению серь из обожженной руды.

На чертеже показана схема реализации способа.

На схеме изображены: шахтная печь I с выносной топкой 2; система очистки колошникового газа, включающая циклоны 3, аппараты 4 мокрой газоочистки, газодувки 5, рекуператоры 6.для поДогрева смеси водорода с природным газом; система очистки водорода, включающая циклоны 7, аппараты 8 мокрой газоочистки, газодувки 9; грохот 10, магнитный йепаратор 11.

Способ осуществляется следующим образом. Крупнокусковую сидеритовую руду загружают в шахтную печь 1 в зону обжига. Туда же через выносную топку 2 подают продукты сгорания природного газа при коэффициенте расхода воздуха 0,9-1,0. Обжиг ведут в течение 250300 мин при температуре 95О-1б5О°С в нейтральной или слабовосстановительнрй среде, содержащей 5-9% окиси углерода, в противотоке продуктов сгорания природного газа в присутствии газов, образов автяихся в процессе разложения карбнатов. Эти газы вьгоодят из печи через . .циклоны 3 и аппараты 4 газоочистки, часть их рециркуляционной газодувкой 5 подают в выносную топку 2 шахтной печи 1, а остальную часть сбрасывают в дымовую трубу. Использование газа, обрававшегося при разложении карбонатов, позволяет создать слабрвосотановительную , атмосферу и снизить температуру продуктов сгорания природного газа. Обожженный продукт, восстановленный в зоне обжига до 20% (по ккспорору} и разогретый до 95О-1О5С С, через разделительную зону поступает в зону восстановления, где в прямотоке смеси газов, содержащей 7О-80 об.% водорода и 15-25 об.% природного газа, происходит окончател ное восстансфление обожженного продукта до 7О-90% (по кислороду) и удаление серы КЗ него.

При разложении природного газа в зоне восстановления на углерод и водород компенсируются затраты водорода на восстановление руды о учетом перетока водорода в зону обжига. Переток части газа из зоны восстановлений предотвращает накопление в циркулпрубмом водороде двуокиси углерода, сероводорода и азога./ Разогрев обожженного продукта в зоне обжига до 950-1О50 С обеспечивает высокую скорость восстановительного про цесса в зоне восстановления. Процессы восстановления обожженной руды и разложения природного газа в этой зоне осущес твляют при снижении температуры с 950 до . Для обеспечения необходимого теплового режима зоны восстановления смесь водорода и природного газа нагревают до . 60О-65Ос в рекуператоре 6, Металлизованный продукт образующийся в процессе восстановления, 5голяется катализатором разложения при|эо/ ного газа. Обработанный водород с парами- влаги вьюрдят из печи через системы очистки водорода и рециркуляционной газодувкой 9 подают в зону восстановления и зону охлаждения шахтной печи, где обожженный продукт охлаждают до 50 С. Затем продукт направляют на грохот 10, который разделяет его на фракции 60-8 и 8-О мм.

Температура, С а) в зоне обжига

950-1050 950-1050

950-650

6ОО-65О

1100-120О 110О-12ОО

ЗОО

ЗОО

6О

1200000 2900ОО

34

138,2

34

66,О Обожженный продукт фракции 8-0 мм и исходную руду фракции 10-0 мм наарав-. ляют на агломерацию. Обожженный продукт крупностью 608 мм направляют на сухую магнитную сепарацию, осуществляемую на сепараторах 11с напряясенностью магнитного поля 1ООО Э. Магнитный концентрат является готовым продуктом для доменной плавки. Способ проверен в лабораторных условиях на установках ВИИИМТ производительностью 30-7О кг/ч и в промьпиленных условиях в шахтной печи Белорецкого металлургического комбината производительностью 30 т/сут. М-агнитная сепарация восстановленного продукта осуществлвн лась в институте Уралмеханобр на сухом барабанном сепараторе промышленного образца при напряженности магнитного поля iOOO Э. Испытьгоалась сидеритовая руда Бакальского месторождения. Параметры и показатели процессов обжига и магнитной сепарации по предлага-. .емому способу и прототипу приведены в табл . 1-3. Т а б л и ц а 1

б)на смШШнйе с водородом в цикле рециркуляции

в)на отопление газоподогревателя

Коэффициент расхода воэруха при отоплении зоны жига

СреДа

Степень восстановления

Степень десульфурации

f , . : Технологические показатели обжи 1п-магнитного

Грохочение Фракция

6О-1Омм исходной Отсев 1ОО мм

рудыИсходная

руда

8 -

60,6

11,60,95-1,001,8-2,0

Восстанови-Окислительтельнаяная84-87О

33,8

90-92

70,11 75,031,90 75,78

29,89 25,0ЗО,38 24,22

1ОО,О 10О,0 31,51 100,О Т а б л и ц а 2 обогащения исходной руды

Химический состав сырой руды фракции бЬ--1О мм, продуктов обжига и магнитной сепарации

Предлагаемый способ позволяет получать восстановленный продукт, содержащий ЗО-60% металлического железа, при сухой магнитной сепарании которого вьгделяются концентраты с содержанием 67,1% железа (48,66% при окислительном обжиге). Хвосты выделяются с содержанием 17,3% железа (27,37% при окислительном обжиге). Потери железа

Т Q б л и ц а 3

С крупнокускрвыми ,(6О-8 мм) хвостами снизились с 9,17 до 2,617о. Степень десульфурации по предлагаемому способу достигла 9О-92% (22-33,8% при окислительном обжиге).

Технико-экономические расчеты, выполненные Гипромезом, показали; что применение металлизованного концентрата вместо концентрата, полученного из,