Патент на изобретение №2246545

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АГЛОМЕРАТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве железорудного агломерата для доменного передела. Способ производства агломерата, включающий загрузку на агломашину слоя шихты, состоящей из железорудных материалов, флюсов, добавок, возврата и твердого топлива, зажигание, спекание, охлаждение и механическую обработку спека, контроль содержания FeO в готовом агломерате и корректировку его значения в зависимости от высоты слоя и основности, отличающийся тем, что для определения рационального содержания FeO в готовом агломерате FeO_А задают его базовое значение в соответствии с соотношением: FeO_Б=K₁-К₂·В·Нⁿ, где K₁, К₂ и n – эмпирические коэффициенты; В – основность шихты, CaO/SiO₂; H – высота слоя шихты на агломашине, мм, а затем корректируют его по фактическим показателям работы агломашины после установления заданного режима ее работы по выражению: FeO_A=FeO_Б+К₃(FeO_шн-FeO_шк), где FeO_шн и FeO_шк – массовая доля FeO в шихте до и после изменения содержания FeO в агломерате; К₃ – эмпирический коэффициент. При спекании магнетитовых концентратов K₁=20,0-22,0; К₂=0,25-0,30; К₃=0,2-0,7; n=0,5-0,8. Изобретение позволит снижение расхода твердого топлива на спекание, повышение производительности агломашин, прочности и восстановимости агломерата. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве железорудного агломерата для доменного передела.

Известен способ, включающий контроль и поддержание заданного содержания FeO в агломерате путем регулирования расхода твердого топлива на спекание (пат. Японии, заявка №60-43441, кл. С 22 В 1/20, 08.03.85, опубл. 16.07.85, С-291).

Недостатком способа является то, что он не регламентирует принципы определения заданного (базового) содержания FeO и методы его корректировки при изменении параметров процесса спекания. Поэтому при постоянном содержании FeO в агломерате его структура и свойства могут существенно изменяться.

Известен также способ производства агломерата (авт. св. СССР №1452855, кл. С 22 В 1/16, 1989 г.), включающий укладку шихты из железорудного концентрата, флюса и топлива слоем на аглоленту, ее спекание, охлаждение, сортировку спека, контроль отношения Fе_общ/FeO в годном агломерате и его изменение в зависимости от высоты слоя шихты путем изменения расхода топлива.

Недостатком известного способа является то, что изменение отношения Fе_общ/FeO не увязано с другими важными параметрами, влияющими на структуру агломерата, например изменением основности шихты. Поэтому при увеличении основности шихты поддерживается завышенное содержание FeO в агломерате, приводящее к ухудшению его восстановимости и перерасходу твердого топлива на спекание.

Наиболее близким по технической сущности решением, принятом за прототип, является способ производства агломерата (патент РФ №2069234, С 22 В 1/16, опубл. 20.11.96, бюл. №32), включающий загрузку на агломашину слоя шихты, состоящего из железорудного материала, флюса и топлива, зажигание, спекание, охлаждение и сортировку спека, контроль отношения массовых долей общего железа и монооксида железа (Fе_общ/FеО) в готовом агломерате, корректировку этого отношения путем изменения расхода топлива в зависимости от высоты спекаемого слоя и дополнительную корректировку Fе_общ/FеО в агломерате с учетом изменения основности в соответствии с соотношением:

(Fе_общ/FеО)_H=300=(4,0-4,8)+(0,06-0,12)(В-1,6), (1)

где (Fе_общ/FеО)_H=300 – отношение Fе_общ/FeO в агломерате при высоте слоя 300 мм;

(4,0-4,8) – значение Fe_общ/FeO при основности шихты 1,6 ед.;

В – требуемая по условиям производства основность агломерата.

Основность шихты изменяют в интервале 1,6-2,2 ед., а высоту слоя на агломашине в интервале 300-500 мм. При изменении высоты слоя шихты на 1 мм сверх 300 мм отношение Fе_общ/FeO в готовом агломерате увеличивают на 0,007-0,015.

Недостатками способа являются: невозможность его применения за пределами диапазона основности агломерата 1,6-2,2; неадекватная оценка влияния основности на отношение (Fе_общ/FеО)_H=300. Увеличение основности шихты на 0,1 приводит к увеличению величины второго слагаемого уравнения (1) на 0,006-0,012 и уменьшению содержания FeO в агломерате за счет этого на 0,02-0,04%, в связи с чем его учет не имеет практического значения; низкая точность задания базового и, соответственно, фактического содержания FeO в агломерате, величина которого при спекании богатых магнетитовых концентратов (Fе_общ в агломерате – 58-59% ) в слое высотой 300 мм и основности шихты 1,6 в соответствии с формулой (1) может составлять от 14,8% до 12%, а при основности шихты 2,2 – от 14% до 11,5%; отсутствие механизма оперативного уточнения содержания FeO по фактическим результатам процесса спекания. Способ предполагает равенство фактического содержания FeO в агломерате базовому, установленному по соотношению (1). Это предопределяет либо перерасход твердого топлива, снижение производительности агломашин и восстановимости агломерата, либо увеличение содержания в нем мелочи 5-0 мм.

Задачей, на решение которой направлено техническое решение, является получение агломерата, обладающего высокими физическими и физико-химическими свойствами и снижение энергозатрат на его производство.

Желаемым техническим результатом, достигаемым при решении этой задачи, является снижение расхода твердого топлива на спекание, повышение производительности агломашин, прочности и восстановимости агломерата.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе, включающем загрузку на агломашину слоя шихты, состоящей из железорудных материалов, флюсов, добавок, возврата и твердого топлива, зажигание, спекание, охлаждение и механическую обработку спека, контроль содержания FeO в готовом агломерате и корректировку его значения в зависимости от высоты слоя и основности, для определения рационального содержания FeO в готовом агломерате (FеО_A) задают его базовое значение в соответствии с соотношением:

FeO_Б=K₁-K₂· B· Hⁿ,

где K₁, K₂ и n – эмпирические коэффициенты; В – основность шихты (CaO/SiO₂); H – высота слоя шихты на агломашине (мм),

а затем корректируют его по фактическим показателям работы агломашины после установления заданного режима ее работы по выражению:

FeO_A=FeO_Б+К₃(FеО_шн-FеО_шк),

где FeO_ШН и FеО_ШК – массовая доля FeO в шихте до и после изменения содержания FeO в агломерате; К₃ – эмпирический коэффициент.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения и прототипа показывает, что предложенное решение отличается алгоритмом установления содержания FeO в агломерате при изменении высоты спекаемого слоя и основности, предусматривающим двухэтапный выход на его рациональное значение с использованием не применявшихся ранее эмпирических уравнений, коэффициенты которых могут непрерывно уточняться по мере использования.

Использование для установления рационального содержания FeO в агломерате предложенных уравнений позволяет существенно уточнить степень влияния основности и высоты спекаемого слоя и, соответственно, уточнить и конкретизировать величину содержания FeO в агломерате. Коэффициенты K₁, К₂ и n определяются опытным путем и при спекании шихты на базе магнетитовых концентратов составляют: K₁ – 20,0-22,0; К₂ – 0,25-0,30. Величина коэффициента n составляет 0,5-0,8.

Установление величины K₁ меньше 20,0 приводит к снижению механической прочности агломерата, а больше 22,0 – перерасходу твердого топлива, снижению поизводительности агломашины и восстановимости агломерата. При величине К₂ меньше 0,25 и n меньше 0,5 перерасходуется топливо и снижается производительность агломашин, при К₂ больше 0,30 и n больше 0,8 снижается механическая прочность агломерата и возрастает содержание в нем мелочи 5-0 мм. В производственных условиях величина коэффициентов K₁, К₂ и n непрерывно уточняется по мере набора статистических данных о величине фактической массовой доли FeO в агломерате при различной высоте спекаемого слоя и основности и соответствующих ей показателях процесса спекания.

Корректировка содержания FeO в агломерате с помощью выражения FеО_A=FеО_Б+К₃(FеО_шн-FеО_шк) позволяет учесть влияние на структуру получаемого агломерата других факторов, в частности режима зажигания шихты, работы загрузочных устройств агломашин и др., роль которых изменяется при изменении высоты слоя и основности и не может быть однозначно определена лабораторным экспериментом. Величина коэффициента К₃ находится в пределах от 0,2 до 0,7 и уточняется в конкретных условиях по мере набора статистических данных.

Таким образом, заявленная совокупность существенных отличий, обеспечивающая более точное установление рационального содержания FeO в агломерате при изменении параметров агломерации и возможность непрерывного уточнения его в производственном цикле, позволяет стабилизировать процесс спекания на оптимальном температурно-тепловом уровне и получить увеличение выхода годного продукта, снизить массовую долю мелочи в агломерате одновременно с увеличением его восстановимости и снижением расхода твердого топлива на спекание.

Способ осуществляется следующим образом.

При возникновении необходимости изменения высоты спекаемого слоя шихты, ее основности или того и другого одновременно по уравнению FеО_Б=K₁-К₂· В· Нⁿ устанавливают базовое содержание FeO в агломерате. Величину коэффициента K₁ принимают в пределах 20,0-22,0; К₂ 0,25-0,30; n 0,5-0,8; К₃ 0,2-0,7. Величину FеО_шн определяют по составу шихты и содержанию FeO в ее компонентах. Изменением содержания топлива в шихте, регулированием его крупности (содержания класса 0-1 мм и класса +3 мм), а также других технологических параметров добиваются получения фактического содержания FeO в агломерате, соответствующего заданному базовому содержанию. Одновременно (после завершения переходного процесса) по химическому анализу компонентов и их содержанию в шихте определяют изменение содержания FeO в шихте. С помощью выражения FеО_A=FеО_Б+К₃(FеО_шн-FеО_шк) определяют скорректированное (рациональное) содержание FeO в агломерате. Если FеО_ШНШК, содержание FeO в агломерате (FеО_A) при корректировке уменьшают, а если FеО_шн>FеО_шк, содержание FeO в агломерате при корректировке увеличивают путем соответствующего уменьшения или увеличения содержания топлива в шихте.

Способ опробован в промышленных условиях на агломашинах с площадью спекания 312 м². Железорудная часть шихты состояла из смеси магнетитовых концентратов (65% концентрата Оленегорского ГОКа и 35% – концентрата Ковдорского ГОКа), известняка, возврата и коксовой мелочи. При спекании шихты указанного состава в слое 300 мм и основности ее 1,4 содержание FeO в агломерате составляло 13,3%. Для производства агломерата основностью 1,50 в слое 360 мм задано базовое содержание FeO в агломерате, составившее:

FеО_Б=20,0-0,287· 1,5· (360)^0,5=11,8%.

Через 2 часа установился заданный режим работы агломашин, в результате которого произошло снижение содержания FeO в возврате на 1,5% и увеличение содержания его в шихте на 2%. В результате этого массовая доля FeO в шихте уменьшилась от 19,78% до 19,06%. Расчетом по формуле

FеО_A=11,8+0,5(19,78-19,06)=12,2%

определено рациональное содержание FeO в агломерате (12,2%). В соответствии с этим содержание углерода в шихте увеличено для повышения содержания FeO в агломерате от 11,8% до 12,2%. После достижения фактического (рационального) содержания FeO в агломерате 12,2% удельный расход твердого топлива на спекание составил 57,7 кг/т агломерата, содержание мелочи 5-0 мм в скиповом агломерате – 12,1%, производительность агломашин составила 254 т/ч.

При работе в соответствии с известным способом (прототипом) и производстве агломерата основностью 1,50 в слое 360 мм содержание FeO в агломерате составило 13,0%, удельный расход твердого топлива на спекание – 60,5 кг/т агломерата, содержание мелочи 5-0 мм в скиповом агломерате – 13,4%, производительность агломашины – 249 т/ч.

Использование предлагаемого способа производства агломерата приводит к уменьшению расхода твердого топлива на спекание, увеличению производительности агломашин, снижению содержания мелочи 5-0 мм в скиповом агломерате и повышению его восстановимости.

Формула изобретения

1. Способ производства агломерата, включающий загрузку на агломашину слоя шихты, состоящей из железорудных материалов, флюсов, добавок, возврата и твердого топлива, зажигание, спекание, охлаждение и механическую обработку спека, контроль содержания FeO в готовом агломерате и корректировку его значения в зависимости от высоты слоя и основности, отличающийся тем, что для определения рационального содержания FeO в готовом агломерате FеО_A задают его базовое значение в соответствии с соотношением:

FeO_Б=K₁-K₂· B· Hⁿ,

где K₁, К₂ и n – эмпирические коэффициенты; В – основность шихты, CaO/SiO₂; H – высота слоя шихты на агломашине, мм,

а затем корректируют его по фактическим показателям работы агломашины после установления заданного режима ее работы по выражению:

FеО_A=FеО_Б+К₃(FеО_ШН-FеО_ШК),

где FеО_ШН и FеО_ШK – массовая доля FeO в шихте до и после изменения содержания FeO в агломерате; К₃ – эмпирический коэффициент.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при спекании магнетитовых концентратов K₁=20,0-22,0; К₂=0,25-0,30; К₃=0,2-0,7; n=0,5-0,8.