Способ производства железорудного агломерата Советский патент 1980 года по МПК C22B1/14 

1

Изобретение относится к подготовке сырья к доменной плавке.

Известны способы подготовки и спекания ишхты с использованием водяного пара с целью нагрева шихты в процессе окомкования до температуры точки росы и снижения в связи с этим вредного воздействия переувлажнения и увеличения вос становимости агломерата 1,

Недостатками этих способов являются чрезмерно высокий расход водяного пара, низкая прочность окомкованного продукта и эффективность использования каталитических свбйств пара в процессу спекания.

Наиболее близким по технической сущности к тфёдлагаемому является способ спекания агломерационной шихты путем увлажнения просасываемого через слой воздух§1 водяным паром 2 ,

Сущность способа заключается в том, о. воздух естественной влажности, поступающий на агломерацию, увлажняют паром до 8-10%.

В этих условиях достигается максимальное использование химической энергии твердого топлива и слижение содержания СО в отходящих газах на 20-40%.

Недостатками способа являются: -необходимость увеличения прочности окомкованного продукта и его стойкости при переувлажнении шихты;

снижение газодинамических характеристик слоя при использовании обожженной извести вследствие разру10Ьения гранул, содержащих непрогасившиеся зерна извести;

невозможность повышения активности обожженной извести в процессе окомкования и спекания шихты.

15

Цель изобретения - интенсификация процесса и улучшение качества агломерата,

Поставле|Нная цель достигается JQ тем, что в водяной пар перед псздачей его на окомкование и спекание вводят обожженную известь и гидроокись натрия, взятые в соотношении (1-4):0,1.

Водяной пар перед использованием

25 на стадиях окомкования и спекания шихты обрабатывают свежеобожженной известью и гидроокисью натрия, после чего паровоздушную смесь разделяют на три составляющих потока и

подают на окомкование, зажигание и заключительную стадию спекания шихты.

Необходимость минерализации пара щелочными добавками обусловлена следующим.

Анализ работы агломерационных фабрик, использующих известь от 20 до 80 кг/т агломерата .показывает, что качество подготовки шихты, даже при замене 100% известняка известью остается низким вследствие дефицита влаги и времени окомковани шихты,Минерализация пара обеспечивает наилучшие условия смачивания и окомкования шихты. Последнее обстоятельство объясняется тем, что при использовании паровзвешенной смеси на поверхности компонентов шихты образуется двойной слой конденсирующейс жидкости. Первый слой толщиной в 1-2 молекулы формируется за счет адсорбции ионов Na, (поскольку их радиус меньше радиуса иона Са . При этом зн.ччительно улучцдается смачиваемость. Второй, более толстый слой, располагается на поверхности жидкости, образующей первый слой. Он, в основном, представлен известковым раствором,, обладающим высоким поверхностным натяжением. Сочетание щелочных добавок позволяет одновременно увеличить смачиваемость, (за счет NaOH) и прочность образующихся гранул (за счет Са (OH).j,

В совокупности минерализация пара известью и гидроокисью натрия позволяет рационально изменять рН конденсированной влаги и одновременно увеличить скорость окомкования и прочность окомкованного проду

Диапазон соотношения вводимых в пар извести и NaOH (1-4) :0,1 обусловлен . следующими причинами, Содержание извести в шихте отечественных аглофабрик составляет 20-80 кг/т агломерата. Экспериментально установлено, что наибольший эффект от использования щелочной смеси в п эоцессе окЬмкрвания достигается при введении 2-7 кг/т агломерата NaOH в зависимости от расхода извести, т.е. соотношение между содержанием извести и tJaOH ппптавит (20-80):, (2-J)(1-4):0,i, : Ограничение расхода NaOH в парощелочной среде обусловлено более высокой его активностью по сравнению с известью. При этом, превышени расхода гидроокиси натрия сверх оптимальных значений приводит к переОкбмкованию шихты и снижению прочности гранул, С другой стороны, уменьшение содержания NaOH в смейи сопровоадается снижением скорости смачиваний и окомкования шихты, некоторым увеличением прочности и неоднородности окомкованного продукта по Храйулометричёскому составу.

Известно, что качество подготовки шихты предопределяет кинетические условия спеканияи качество получаемого агломерата. Поэтому основная масса паровоздушной смеои подается на стадию окомкования шихты.

Наибольшая степень усвоения пар и паровоздушной смеси в процессе окомкования достигается при расходе 700-1000 м пара/т агломерата,Превышение расхода пара сверх указанного предела сопровождается соответствующим (пропорциональным увеличению расхода пара) его испарение и значительным удорожанием процесса

Введение паровоздушной смеси под зажигательный горн и на заключительную стадию спекания обусловлено интенсификацией горения топлива и увеличением времени кристаллизации расплава. Оптимальный расход паровоздушной смеси на процесс спекания составляетоколо 140-200 MVT агломерата в зависимостиот расхода паровоздушной смеси на процесс окомкования.

Таким образом, соотношение между расходом паровоздушной смеси на окомкованне и спекание шихты составляет (, 1-1, 4) : 0,2.

Расход паровоздушной смеси на спекание равномерно распределяется между зажиганием и заключительной стадией спекания. При этом, увеличение расхода пара под зажигательный горн сверх оптимальных значений приводит к резкому снижению температуры зажигания за счет увеличения расхода тепла на диссоциацию пара. Уменьшение расхода последнего оказывает незначительное влияние на скорость и полноту горения твердого топлива,

Щелочные добавки, поступающие с шихтой на ленту, ускоряют процесс горения топлива, протекание твердофазных Превращений и образование расплава в зонах горения и подогрев шихты. Основное влияние щелочные добавки оказывают на подготовительной стадии спекания, перед фронтом .горения. Это объясняется тем, что известь полностью теряет связанную влагу, превращаясь в , реак.ционная способность которого значительно выше Х-СаО, образующейся непосредственно после декарбонизации, ЭГо является причиной образования зиа,чительного количества ферритов кальция даже при низких основностях шихты. Наряду с образование ферритов кальция, при умереньых температурах образуются двукальцевые силикаты модификации, переход , которых в g)-2 CaSiOg предотвращается стабилизирующим воздействием

натрия, что является причинойповцшения прочности аглбмер ата.

Увлажнение просасываемого ерёэ слой воздуха паровоздушной смесью оказывает значительное влияние на процесс дожигания твердого топлива и формирование асплава в верхней ступени зоны горения (правая ветвь температурной кривой.), т.е. на стадию формирования и охлаждения агломерата.

С одной стороны диссоциация пара и дегидратация гашеной извести снижает температуру зоны формирования агломерата и зоны горения, а с другой, образование дополнительного количества (Ь--СаО способствует увеличению времени кристаллизации расплава за счет образования легкоплавких фаз. К тому же, поступление натрия в зону формирования агломерата способствует дожиганию остаточного углерода топлива, стабилиза1ЩИ |b 2CaOSiOQ, и снижению кислорода для образования комплекса Сх Оу. В этих условиях избыточный кислород расходуется на дожигание водорода и окиси углерода и способствует их снижению в отходящих газах. Таким образом, предлагаемый способ позволяет рационально воздействовать на все стадии агломерационного процесс

Выполнение предлагаемого способа иллюстрируется примером.

Для исследований используют шихту, т 1пичную для агйофабрики завода Запорожсталь, концентрат Криворожский (50%) , руду Кировскую (20%), известняк (15%), (в т.ч. известь (7%)j, возврат f6%) , топливо (5%) , колошниковую пыль (4%) . Расход NaOH сверх 100% составляет

2 кг/т агломерата. Смешивание и

окомкование осуществляют в барабане диаметром 500 и длиной 1000 мм. Время смешивания и Окойковаййякомпбнентов составляет 15 и 2 мин соответственно. В качестве увлажняющей добавки используют пар с темпёратурой 105°С, количество которого на окомкование и спекание шихты изменяют в пределах 400-14000 и 80-280

агломерата: соответственно.Содержание извести и гидробкисн натрия во всех опытах составляет 70 и 2 кг/т агломерата соответственно. Спекание проводят на аглочаше диамет ром 230 и высотой 400 мм, разрёжение под слоем во всех опытах поддерживают 1000 мм вод. ст.

В таблице приведены результаты исследований.

Начальное разряжение под слоем при постоянном расходе воздуха, мм вод.ст.

Максимальная температура в нижней части слоя, С

Скорость спекания, мм/мин Выход годного + 12 мм, %

Удельная производительност

Содержание- 2CaOSiO,j, в агАнализ полученных результатов показывает, что использование пара, подверженного минерализации в оптимальном варианте (расход паровоздушной смеси 700+150 агломера520

700

850

1000 40 52

1220

1300 25 68

30 78

1/321,50

1,62

1,75

та, содержащей 70 и 2 кг/т агломерата СаО и NaOH соответственно), позволяет улучшить все технико-экономические показатели агломерационногг процесса.

Ожидаемой экономический эффект от внедрения предлагаемого способа в расчете на аглофабрику, выпускающую б млн. т агломерата в год, составляет 375000 руб/год.

Формула изобретения

Способ производства железорудного агломерата, включающий дозирование, смешивание компонентов шихтсг, окомкевание и последующее спекание с

767225

использованием водяного пара, о тличающийся тем,что, с целью интенсификации процесса и повышения качества агломерата, в водяной пар перед подачей его н окомкование и спекание вводят обожженную известь и гидроокись натрия, взятые в соотношении (1-4):0,1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Известия ВУЗов. Черная металлургия, 1975, 8, с. 33.