Способ получения губчатого железа Советский патент 1981 года по МПК C21B13/02 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГУБЧАТОГО ЖЕЛЕЗА

1

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам получения губчатого железа.

Известен способ высокотемпературного получения губчатого железа из высококремнеземистой магнетитовой руды с низким содержанием глинозема, предусматривающие предварительное офпюсование для предотвращения образования при восстановлении руды шлака типа FeO SiO. Для этого концентрат из такой руды смешивают с флюсом и получают скатыши основностью примерно I, после чего окатыши обрабатьшают в восстановительной атмосфере при 10001300°С D.

Недостатком этого способа является ограниченность его применения и использования только для руд указанного класса. Кроме того, данный способ не исключает возможность накопления большого количества закиси железа при восстановлении, что приведет, к снижению температуры размягчения и слипанию окатышей, а следовательно, к уменьшению производительности агрегатов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемо.му .результату является способ получения губчатого железа, по которому окатыши, состоящие из смеси концентрата твердого топлива и флюса, сушат, пропуская нейтральные газы с температурой 150-315с и нагревают до 538-1093с, пропуская горячие не вступающие в реакцию газы, содержащие не более 15 вес.% кислорода. Далее шихту нагревают до температуры не более 1315°С и металлизируют, пропуская через нее те же газы. Нагрев производят в течение времени, достаточного для восстановления 60-90% химически связанного железа Г2}.

Недостатками этого способа являются низкая производительность и качество окатышей, поскольку использование в качестве восстановит ля твердого топлива препятствует п чению окатышей высокой прочности, а также вносит с со.бой золу и вред ные примеси, в частности серу. Цель изобретения - увеличение производительности процесса и улуч шение качества окатышей. Поставленная цель достигается за счет того, что нагретые окатыши, содержащие 7-14% твердого углерода, восстанавливают до содержания остаточного углерода 1,4-4,2% при температуре изотермической вьще жки в интервале 1 1 20-1 , пряМО пропорционально изменению основности окатышей от 0,2 до 1,5, после чего довосстановление ведут газами при 1250-1350°С, при этом при изменении основности с 0,2 до 1,5 температуру изотермической выдержки прямо пропорционально изменяют с 1120° до . При выдержке окатышей, содержащи 7-14% твердого углерода, в нейтраль ной по отношению к металлическому железу атмосфере за счет восстановления углеродом образуется жесткий каркас свежевосстановленного железа, позволяющий вести процесс довосстановления газами, содержаищми окись углерода и водород, при 12501350 С без нарушения структуры слоя снижения скорости фильтрации газовосстановителя и снижения производительности агрегата по сравнению с теоретической. Температурны режим выбирается в. зависимости от изменения основности окатьш1ей и обеспечивает восстановления их твердым углеродом без образавания чрезмерно количества жидких фаз, что ведет к устранению слипания окатышей. При основности окатышей 0,2 наиболее оптимальной температурой является , а для основности 1 ,5-1220С. Изменение температуры в этом интервале (1120-1220с) находится в прямой зависимости от изменения основности в пределах 0,21,5. .Количество твердого углерода в окатышах ограничено верхним преде лом 14% из условия сокращения содержания золы и серы в готовом продукте и нижним - 7% из условия степени развития прямого восстановлени После окончания изотермической выде (ки восстаноёление оставшихся окислов железа ведут газами при 1250-1350 С. Верхний предел температуры газов ограничен температурой плавления железного каркаса при науглероживании, а нижний (1250 С) снижением .скорости восстановления. Образование жидкой фазы из шлакообразных окислов при этих температурах не приводит к слипанию окатышей в слое, поскольку ее количество недостаточно для пропитки всего окатыша. Кроме того, количество шлака уменьшается с развитием процесса восстановления. Смачивание шлаком железного каркаса увеличивает дос.тупную газу-восстановителю поверхность окислов расплава, увеличивая тем самым скорость восстановления. Пример. Шихту основностью 0,2, состоящую из 81% концентрата СевГОКа, 12% углерода и 7% возврата металлизованных окатышей, смешивают в. течение 3 мин, окомковывают до достижения окатышами размера 8-14 мм.и загружают на колосники конвейерной Мишины высотою 250 мм. Затем окатыши сушат при путем просасывания продуктов сгорания природного газа через слой окатышей. Скорость, фильтрации газа составляет 1,2 м /м.с. Время сушки 5 мин. Поступаюпц е в зону подогрева окатыши нагревают до 1120°С дымовыми газами, не со- держащими свободного кислорода, скорость фильтрации которых составляет О,7 . Время нагрева 10 мин. В зоне восстановления производят изотермическую выдержку в нейтральной по отношению к металлическому. железу атмосфере, создаваемую путем просасывания через слой окатьш1ей продуктов горения природного газа при коэффициенте избытка воздуха ,7. Температура выдержки 1120 С, скорость фильтрации 0,5 м /м.с, время вьщержки 16 мин, степень металлизации окатьнвей 60%. В зоне довосстановления окатьшш восстанавливают продуктами конверсии природного газа, содержащими 53% Н,. и 31% СО при . Время восстановления 7 мин. Расход газа 0,5 . Конечная степень металлизации 90%. Затем окатыши охлаждают в токе смеси азота и охлажденных дымовых газов до 100 С, Скорость фильтрации составляет 2,0 , время охлаждения 10 ми П р и м е р 2. При производстве окатышей основностью 1,5 в шихту дополнительно добавляют известняк. Порядок операций и газотемпературные режимы по,длине конвейерной машины остаются такими же, как и по примеру IJ за исключением изотермической выдержки. При основнос ти окатышей 1,5 оптимальная температура изотермической выдержки I220°С.- Увеличение температуры выдержки от 1120с при основности окатьшхей 0,2 до 1220°С при основности I,5 позволяет интенсифицировать процесс восстановления окис лов железа твердым углеродом, что сокращает время вьщержки До 8 мин при снижении расхода газа на 40%. Качественные характеристики выходного продукта в обоих примерах оди наковы. Отсюда вытекает целесообразность использования окатьшей основностью 1,5 с дальнейшим переделом их в сталеплавильной промьшшенности, нуждающейся в высокоосновном сырье с низким содержание вредных примесей. Предлагаемьй способ не требует значительных капитальных затрат и может быть легко осуществлен в промышленных условиях. Использование способа получения губчатого железа по данной технологии за счет увеличения производи тельности агрегатов позволяет полу чить экономию в сумме I71500 р,в г (без учета эффекта от применения окатьш1ей повьш1енного качества в ст леплавильном производстве Введени процесса довосстановления газами п 1350 С позволяет сократить время процесса с 30 до 15 мин. С учетом времени, необходимого на сушку (15 86 подогрев (10) и охлажде1ше (15) окатьппей, весь цикл займет 40 мин. При обычной технологии, т.е. вое становлении окислов железа только твердым углеродом при (температура, при которой отсутствуют расплавы) весь цикл занимает 53 мин, таким образом, увеличение производительности составит 24,5%. В случае восстановления на конвейерной машине условно-постоянная расхода составит 0,7 р. на I т губчатого железа. Формула изобретения Способ получения губчатого железа, включающий сушку, нагрев, восстановление и охлаждение углеродсо- держащих офлюсованных окатышей газами, содержащиьа окись углерода и водород, отличающийся тем, что, с целью увеличения произ- водительности процесса и улучшения качества окатышей за счет предотвращения нарушения структуры слоя и снижения содержания серы в них, восстановление окатышей, содержащих 7-14% углерода осу1чествляют до содержания углерода 1,4-4,2% при 1120-1220°С, а затем довосстанавливают при 1250-1350°С, при этом при изменении основности окатьшей от до 1,5 прямо пропорционально изменяют температуру при восстановлении с 1120 до 1220°С. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3910786, кл. 7534, 1975. 2.Патент США № 3264091, кл. 75-34, 1966.