Патент на изобретение №2248404

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АГЛОМЕРАТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве железорудного агломерата для доменного передела. Способ включает дозирование компонентов шихты, содержащей твердое топливо, известняк и железорудные концентраты, по меньшей мере, один из которых имеет магнезиальную пустую породу, их смешивание, окомкование, загрузку на агломашину, спекание и обработку опека. Часть общего количества оксида магния вводят в шихту с магнетитовым концентратом, имеющим магнезиальную пустую породу и крупность менее 0,1 мм, а остальное – с карбонатным магнезиальным материалом, отношение MgO_K/Fe_ОБЩ.К в котором составляет > 0,2, а верхний предел крупности 3-13 мм. Причем количество оксида магния, вводимого в шихту с карбонатным материалом MgO_K, в пределах изменения высоты спекаемого слоя от 250 до 450 мм устанавливают в соответствии с отношением MgO_K=k(H-250)×MgO_ОБЩ, где MgO_ОБЩ – общее содержание оксида магния в шихте, кг/100 кг агломерата; Н – высота спекаемого слоя, мм; k – эмпирический коэффициент, 0,001-0,005. Отношение MgO_ОБЩ/Re_ОБЩ в аглошихте поддерживают в пределах 0,03-0,05. Изобретение позволит увеличить производительность агломашин, повысить прочностные свойства.

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

Известен способ производства агломерата для доменной плавки, в котором для поддержания заданного содержания MgO в доменном шлаке в агломерационную шихту вводят магнезиальные материалы: доломит, доломитизированный известняк (Теория и технология агломерации. Вегман Е.Ф. М., Металлургия, 1974, 288 с). Недостатком способа является существенное снижение содержания железа в агломерате за счет введения материалов, содержащих оксид магния.

Известен способ производства агломерата, в котором для поддержания заданного содержания MgO в доменном шлаке в шихту в качестве магнезиальной добавки вводят низкокремнистый железорудный концентрат с магнезиальной пустой породой (Анализ изменения физических свойств аглоспека по высоте слоя в условиях ОАО “Северсталь”, А.В.Малыгин и др., БНТИ, N 10, 2002 г, с.22). Использование такого способа обеспечивает высокое содержание железа в агломерате одновременно с заданным необходимым содержанием MgO. Однако при введении в шихту железорудного концентрата с магнезиальной пустой породой снижается ее газопроницаемость и, соответственно, производительность агломашины. При увеличении содержания магнезиального концентрата в железорудной части шихты сверх 25-30% ухудшаются условия формирования физической структуры агломерата, увеличивается выход мелочи 5-0 мм при его дроблении, грохочении и транспортировке в доменный цех.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ производства агломерата из смеси железорудных компонентов, в которой хотя бы один имеет магнезиальную пустую породу, известняка, окалины, твердого топлива и отсева окатышей, содержащих магнезию и железо в соотношении 0,0025-0,01, с помощью которого поддерживается отношение MgO/Fe_ОБЩ в аглошихте в пределах 0,06-0,14 (Способ производства агломерата. Пат. 2144961 Россия, МПК⁶ С 22 В 1/16. Опубл. 27.01.2000. Бюл. №3).

Недостатками указанного способа являются: поддержание высокого (0,06-0,14) отношения MgO/Fe_ОБЩ в аглошихте; использование для поддержания требуемого отношения MgO/Fe_ОБЩ в аглошихте материала с низким содержанием оксида магния – отсева окатышей (с отношением содержания магнезии к содержанию железа 0,0025-0,01). Указанные недостатки предопределяют невозможность использования способа для производства высокоосновного агломерата с высоким (56-60%) содержанием железа и 2-3% оксида магния (MgO/Fе_ОБЩ в шихте 0,03 -0,05), т.е. при спекании шихты на базе магнетитовых концентратов или богатых по железу руд.

Задачей, на решение которой направлено техническое решение, является получение агломерата, обладающего высокими физическими и физико-химическими свойствами, и увеличение производительности агломашин.

Желаемым техническим результатом, достигаемым при решении этой задачи, является увеличение производительности агломашин, повышение прочностных свойств высокоосновного (CaO/SiО₂ – 1,2-2,0) агломерата при высоком (56-60) содержании в нем железа.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе, включающем дозирование компонентов шихты, содержащей твердое топливо, известняк и железорудные концентраты, по меньшей мере один из которых имеет магнезиальную пустую породу, добавок, с помощью которых поддерживается заданное отношение MgO_ОБЩ/Fe_ОБЩ в аглошихте, смешивание, окомкование, загрузку шихты на агломашину, спекание и обработку спека, часть общего количества оксида магния вводят в шихту с магнетитовым концентратом, имеющим магнезиальную пустую породу и крупность менее 0,1 мм, а остальное – с карбонатным магнезиальным материалом, отношение MgO_K/Fе_ОБЩ.К в котором составляет > 0,2, а верхний предел крупности 3-13 мм, причем количество оксида магния, вводимого в шихту с карбонатным материалом (MgO_К), в пределах изменения высоты спекаемого слоя от 250 до 450 мм устанавливают в соответствии с соотношением

MgО_K=k(H-250)× MgO_ОБЩ,

где MgO_ОБЩ – общее содержание оксида магния в шихте, кг/100 кг агломерата;

Н – высота спекаемого слоя, мм;

k – эмпирический коэффициент (0,001-0,005),

а отношение MgO_ОБЩ/Fe_ОБЩ в аглошихте поддерживают в пределах 0,03-0,05.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения и прототипа показывает, что предложенное решение отличается методом установления требуемого отношения MgO_ОБЩ/Fe_ОБЩ в аглошихте, использованием для установления заданного отношения MgO_ОБЩ/Fe_ОБЩ в аглошихте нескольких магнезиальных материалов с различными свойствами, величиной требуемого отношения MgO_ОБЩ/Fe_ОБЩ в агломерате.

Использование для установления требуемого отношения MgO_ОБЩ/Fe_ОБЩ в агломерате нескольких магнезиальных материалов, отличающихся отношением MgO/Fe, содержанием карбонатов и крупностью, приводит к увеличению неоднородности распределения компонентов шихты и ее свойств по высоте слоя при загрузке. При этом относительно крупные карбонатные магнезиальные материалы концентрируются в нижней части спекаемого слоя и тем самым увеличивают содержание углерода и концентрата с магнезиальной пустой породой в верхней части спекаемого слоя. Увеличение содержания углерода в верхней части слоя и сосредоточение кусочков карбонатных магнезиальных материалов, обладающих повышенной кажущейся теплоемкостью, в нижней части слоя приводит к выравниванию температурно-тепловых условий формирования физической структуры аглоспека по высоте спекаемого слоя и ликвидации монолитной структуры в его нижней части. В связи с этим увеличивается производительность агломашин и улучшаются физические свойства агломерата (снижается содержание мелочи 5-0 мм и повышается прочность).

Величина эмпирического коэффициента k должна находиться в пределах 0,001-0,005. При увеличении коэффициента k сверх 0,005 увеличение количества оксида магния, вводящегося в шихту с карбонатным магнезиальным материалом, приводит к снижению содержания железа и повышению отношения MgO_ОБЩ/Fe_ОБЩ в агломерате сверх 0,05, а также к снижению его механической прочности и повышению расхода твердого топлива на спекание. Установление коэффициента k менее 0,001 и, соответственно уменьшение доли оксида магния, вводящегося в шихту с карбонатным магнезиальным материалом, приводит к снижению производительности агломашины, увеличению содержания мелочи 5-0 мм в скиповом агломерате и снижению его механической прочности.

Таким образом, заявленная совокупность существенных отличий, обеспечивающая установление требуемого отношения MgO_ОБЩ/Fe_ОБЩ в агломерате методом совместного использования магнетитового концентрата с магнезиальной пустой породой и карбонатных магнезиальных материалов, стабилизацию процесса спекания по высоте слоя шихты на оптимальном температурно-тепловом уровне благодаря различию свойств материалов, используемых для установления заданного отношения MgO_ОБЩ/Fe_ОБЩ в аглошихте, а также уменьшение величины требуемого отношения MgO_ОБЩ/Fe_ОБЩ в агломерате от 0,06-0,14 до 0,03-0,05 позволяет получать магнезиальный агломерат с высоким содержанием железа при повышенной производительности агломашины, снизить массовую долю мелочи в агломерате одновременно с увеличением его механической прочности без увеличения расхода твердого топлива на спекание.

Способ осуществляется следующим образом.

В шихту, содержащую железорудные материалы, известняк, твердое топливо и другие добавки, а также железорудный концентрат с магнезиальной пустой породой вводят карбонатный магнезиальный материал, имеющий отношение MgO_К/Fe_ОБЩ.К>0,2 и верхний предел крупности 3-13 мм. Количество оксида магния, вводимого в шихту с карбонатным материалом (MgО_K), устанавливают в соответствии с соотношением

MgO_K=k(Н-250)× MgO_ОБЩ,

где MgO_ОБЩ – общее содержание оксида магния в шихте, кг/100 кг агломерата;

Н – высота спекаемого слоя, мм;

k – эмпирический коэффициент (0,001-0,005).

Содержание железорудного концентрата с магнезиальной пустой породой в шихте уменьшают до величины, обеспечивающей поступление с ним оксида магния в количестве (MgO_ОБЩ-MgO_К),%. Отношение MgO_ОБЩ/Fe_ОБЩ в аглошихте поддерживают в пределах 0,03-0,05. Шихту смешивают, окомковывают, загружают на агломашину и спекают. Полученный спек дробят, охлаждают, отсеивают из продуктов дробления мелочь и отправляют готовый агломерат в доменный цех.

Способ опробован в промышленных условиях на агломашинах с площадью спекания 84 м².

Пример 1. Железорудная часть шихты состояла из смеси магнетитовых концентратов (55% концентрата Оленегорского ГОКа, 10% стойленского ГОКа и 35% – концентрата Ковдорского ГОКа, имеющего магнезиальную пустую породу), известняка, возврата и коксовой мелочи. Для улучшения показателей спекания в шихту ввели 40 кг/т агломерата сидеритовой аглоруды Бакальского месторождения с отношением MgO_К/Fe_ОБЩ.К 0,3. Содержание ковдорского концентрата в железорудной части шихты было уменьшено на 3%. Общее отношение MgO_ОБЩ/Fe_ОБЩ в агломерате составило 0,048. Процесс спекания вели при высоте спекаемого слоя 360 мм. Доля оксида магния, вносимого карбонатным материалом, составила 14%.

Введение сидеритовой аглоруды привело к существенному (на 3,3-4,1 т/ч) увеличению производительности агломашин по сравнению с базовыми периодами. Уменьшилось содержание возврата в шихте, улучшился показатель прочности агломерата, содержание мелочи в скиповом агломерате в среднем уменьшилось на 0,28-0,78% (абс.) по сравнению с базовыми периодами. Приведенный расход твердого топлива составил среднюю по периодам, принятым для сопоставления, величину.

Пример 2. Железорудная часть шихты состояла из смеси магнетитовых концентратов (60% концентрата Оленегорского ГОКа, 6% стойленского ГОКа и 34% – концентрата Ковдорского ГОКа), известняка, возврата и коксовой мелочи. Для улучшения показателей спекания в шихту ввели 25 кг/т агломерата магнезиального флюса, в качестве которого использовали мраморную крошку с отношением MgO_К/Fe_ОБЩ.К>20. Содержание ковдорского концентрата в железорудной части шихты было уменьшено на 10%. Общее отношение MgO_ОБЩ/Fe_ОБЩ в агломерате составило 0,045. Процесс спекания вели при высоте спекаемого слоя 350 мм. Доля оксида магния, вносимого карбонатным материалом, составила 19%.

Введение мраморной крошки вместо части магнезиального концентрата оказало положительное влияние на физико-механические свойства получаемого аглоспека. Содержание возврата в шихте по сравнению с базовым уменьшилось на 1,4% (абс.). Содержание мелочи 5-0 мм в скиповом агломерате уменьшилось на 0,6% (абс.). Производительность агломашин увеличилась на 2,5 т/ч.

Таким образом, полученные результаты испытаний показывают, что использование предлагаемого способа позволяет увеличить производительность агломашин с одновременным улучшением физико-механических свойств агломерата.

Формула изобретения

Способ производства агломерата, включающий дозирование компонентов шихты, содержащей твердое топливо, известняк и железорудные концентраты, по меньшей мере, один из которых имеет магнезиальную пустую породу, их смешивание, окомкование, загрузку на агломашину, спекание и обработку спека, отличающийся тем, что часть общего количества оксида магния вводят в шихту с магнетитовым концентратом, имеющим магнезиальную пустую породу и крупность менее 0,1 мм, а остальное – с карбонатным магнезиальным материалом, отношение МgO_K/Fе_ОБЩ.К в котором составляет > 0,2, а верхний предел крупности 3-13 мм, причем количество оксида магния, вводимого в шихту с карбонатным материалом МgO_K, в пределах изменения высоты спекаемого слоя от 250 до 450 мм устанавливают в соответствии с отношением:

МgO_K=k(Н-250)·МgO_ОБЩ,

где МgO_ОБЩ – общее содержание оксида магния в шихте, кг/100 кг агломерата;

Н – высота спекаемого слоя, мм;

k – эмпирический коэффициент, 0,001-0,005,

а отношение МgO_ОБЩ/Fе_ОБЩ в аглошихте поддерживают в пределах 0,03-0,05.