Патент на изобретение №2255125

(54) ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АГЛОМЕРАТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве агломерата в черной и цветной металлургии, применяемого, в частности, в доменном производстве. Шихта включает железорудный материал, топливо, флюс и связующее, содержащее органические поверхностно-активные вещества. В качестве связующего шихта содержит катамин. При этом соотношения ингредиентов в шихте следующие, мас.%: флюс – 5-10; топливо – 5-10; катамин – 0,01-0,03; железорудный материал – остальное. Изобретение позволит при использовании шихты повысить производительность доменной печи и снизить расхода кокса. 3 табл.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве агломерата в черной и цветной металлургии, применяемого, в частности, в доменном производстве.

Известна шихта для производства агломерата, содержащая рудные материалы, коксовую мелочь и добавки, в качестве которых используют отходы термопластов при следующих соотношениях компонентов, мас.%: отходы термопластов – 1-4; коксовая мелочь – 5-14; рудные материалы – остальное (А.с. СССР №1435632, С 22 В 1/16, 1988 г).

Основным недостатком такой шихты является повышенная крупность отходов термопластов, доходящая до 10 мм. По этой причине в местах расположения частиц отходов термопластов развиваются излишне высокие температуры, что ведет, во-первых, к снижению восстановимости агломерата, во-вторых, к ухудшению удаления серы. Уменьшение расхода коксовой мелочи для недопущения ухудшения этих показателей качества агломерата сопровождается повышением содержания мелочи в нем. Снижение восстановимости агломерата, повышение содержания серы и мелочи ведут к снижению производительности доменной печи и повышению удельного расхода кокса.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является шихта для производства агломерата, включающая железорудный материал, топливо, флюс и связующее, содержащее органические поверхностно-активные вещества, в качестве которых используют сточные воды фабрик – прачечных в количестве 5-10 мас.% при следующем соотношении остальных ингредиентов, мас.%: флюс 5-10; топливо 5-10; железорудный материал – остальное (а.с. СССР №1770414 А 1, С 22 В 1/244, 1992).

Недостаток этой шихты – высокий расход сточных вод фабрик-прачечных. Поступающая влага совместно с влагой железорудного концентрата мокрого обогащения, флюса и топлива приводит к переувлажнению шихты, а это ведет к ухудшению окомкования и, как следствие, к снижению производительности агломерационной машины, ухудшению качества агломерата по прочности и содержанию серы. Недостаток агломерата приходится компенсировать расходованием сырой руды. Уменьшение количества агломерата и ухудшение его качества снижают производительность доменной печи и повышают удельный расход кокса.

Технической задачей изобретения является повышение производительности доменной печи и снижение удельного расхода кокса.

Поставленная задача решается тем, что в известной шихте для производства агломерата, включающей флюс, топливо, железорудный материал и связующее, содержащее органические поверхностно-активные вещества, в качестве связующего она содержит катамин при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%: флюс – 5-10; топливо – 5-10; катамин – 0,01-0,03; железорудный материал – остальное.

Катамин представляет собой четвертичное аммониевое соединение, получаемое путем конденсации алкилдиметиламина и бензилхлорида (ТУ 6-01-816-75), с формулой R(CH₃)₂NCH₂C₆H₅C₁, где R – смесь прямоцепных алкильных остатков С₁₀-C₁₈. Средний молекулярный вес составляет 346-376. Физико-химические свойства водного раствора катамина следующие:

внешний вид и цвет – прозрачная жидкость от бесцветного до желтого цвета

содержание основного вещества R(СН₃)₂NСН₂С₆Н₅Сl – не менее 48%

содержание третичного амина RСН₃NHСН₂С₆Н₅ – не более 0,6%

содержание соли третичного амина RСН₃NНСН₂С₆Н₅Сl – не более 1,8%

вода – остальное

величина РН водного раствора – 6-7

При добавке водного раствора катамина в шихту происходит адсорбция связующего на поверхности железосодержащих материалов за счет взаимодействия атомов хлора с кислородными атомами оксидов железа, имеющих неподеленную пару электронов. За счет алкильных и бензильного радикалов происходит агрегирование отдельных частиц железосодержащих материалов с улучшением окомкования всей шихты.

При содержании флюса в агломерационной шихте менее 5% агломерат получается недостаточно офлюсованным. По этой причине приходится вводить флюс в шихту доменной печи. Флюс занимает в печи дополнительный объем, на его разложение приходится расходовать дополнительное топливо. От этого производительность печи снижается, а удельный расход кокса повышается.

При содержании флюса в агломерационной шихте более 10% агломерат получается избыточно офлюсованным. Применение такого агломерата в доменной плавке приводит к повышению вязкости шлака. Это затрудняет движение шлака в печи чрез коксовую насадку и приводит поэтому к снижению производительность печи и повышению удельного расхода кокса.

При содержании топлива в агломерационной шихте менее 5% агломерат получается непропеченным и имеет поэтому повышенное содержание мелочи. Такой агломерат обладает пониженной газопроницаемостью в доменной печи. По этой причине приходится снижать интенсивность по количеству газов, проходящих через шихту в доменной печи. Применение такого агломерата снижает производительность печи и увеличивает удельный расход кокса.

При содержании топлива в агломерационной шихте более 10% агломерат имеет низкую восстановимость и имеет повышенное содержание серы. От снижения восстановимости уменьшается скорость восстановления в доменной печи, что ведет к снижению ее производительности и увеличивается расход восстановителя, что ведет к повышению удельного расхода кокса. Для недопущения ухудшения качества чугуна от применения агломерата с повышенным содержанием серы приходится дополнительно увеличивать расход кокса и повышать тем самым нагрев печи. Сокращается доля объема печи, занимаемого сырьем, и увеличивается доля, занимаемая коксом, а это снижает производительность печи. Кроме того, повышение нагрева печи увеличивает объем газов, что затрудняет опускание шихты в печи и ведет также к снижению производительности доменной печи.

Содержание катамина в агломерационной шихте устанавливают в пределах 0,01-0,03% по массе. В этих пределах наиболее полно проявляется улучшение окомкования шихты. При содержании катамина менее 0,01% его недостаточно для достижения оптимальной комкуемости шихты. Использование недостаточно окомкованной шихты снижает качество агломерата по прочности и содержанию серы вследствие снижения газопроницаемости агломерационной шихты, что затрудняет поступление воздуха к топливу. Уменьшается производительность агломерационной машины. Недостаток агломерата по количеству и ухудшение его качества проводят к снижению производительности доменной печи и к увеличению удельного расхода кокса.

При содержании катамина в агломерационной шихте более 0,03% коэффициент комкуемости (К) превышает оптимальную величину, определяемую по формулу Ватюгина В.М., Богма А.С.:

где W_ммв – максимальная молекулярная влагоемкость шихты,

w_мкв – максимальная капиллярная влагоемкость шихты.

Наилучшим шихтам по результатам испытаний соответствует коэффициент комкуемости, близкий к 7. При меньшей величине коэффициента комкуемости часть шихты остается неокомкованной, гранулы получаются мелкими. Газопроницаемость агломерационной шихты ухудшается, что ведет к снижению производительности доменной печи и к увеличению удельного расхода кокса.

При более высокой комкуемости образовавшиеся гранулы разрушаются в зоне сушки по ходу проведения процесса агломерации. От этого также не достигается нужный эффект – от разрушения гранул газопроницаемость агломерационной шихты ухудшается, что ведет к снижению производительности доменной печи и к увеличению удельного расхода кокса.

Заявляемую шихту испытали на полупромышленной чаше РИС ОАО “ММК” диаметром 430 мм, оборудованной эксгаустером со следующими характеристиками:

скорость вращения ротора, об/мин – 2900

разряжение на всасе, кПа – 16

производительность, м³/мин – 100

Хорошую воспроизводимость результатов спекании обеспечивали постоянством от опыта к опыту химического и гранулометрического состава всех компонентов шихты, условий смешивания и окомкования шихты, загрузки ее в чашу и зажигания.

Смешивание и окомкование производили в бетономешалке со скоростью вращения 14,3 об/мин. Высота спекаемого слоя составляла 260 мм.

Для зажигания углерода шихты на ее поверхность равномерно рассыпали коксик крупностью 0-3 мм в количестве 0,22 кг, а сверху насыпали древесную стружку массой 0,45 кг, смоченную в 0,1 л керосина.

За начало опыта считали момент полного открытия задвижки перед эксгаустером. Достижение максимальной температуры отходящих газов свидетельствовало об окончании процесса спекания.

Температуру отходящих газов в вакуум-камере замеряли термопарой, расположенной на расстоянии 50 мм от колосниковой решетки. В ходе спекании фиксировали также разряжение в вакуум-камере.

Компонентный состав железорудной части агломерационной шихты соответствовал данным таблицы 1.

В условиях прототипа в качестве связующего использовали сточные воды фабрик-прачечных в количестве 7,5 мас.% при следующем соотношении остальных ингредиентов, мас.%: флюс 7,5; топливо 7,5; железорудный материал – остальное. В условиях заявляемого способа состав шихты был следующим, мас.%: флюс – 7,5; топливо – 7,5; катамин – 0,02; железорудный материал – остальное. Флюсом служил известняк Агаповского месторождения, топливом – коксик, полученный из мелочи кокса фракции 40-0 мм.

Аглоспек спустя 10 мин после выгрузки из чаши разбивали стальной плитой диаметром 400 мм и массой 24,5 кг, сбрасываемой в горизонтальном положении с высоты 1 м. По истечении 20 мин после разрушения агломерат рассеивали с помощью вибрационного грохота и вручную. Использовали сита с размером ячеек 40, 25, 10, 8, 5, 3, 1 и 0,5 мм. Прочность агломерата оценивали по ГОСТ 15137-77.

Полученные результаты на заявляемой шихте и по прототипу представлены в таблице 2.

Как видно из этих данных, на заявляемой шихте качество агломерата улучшилось по сравнению с прототипом, удельный расход топлива снизился, а производительность агломерационной установки увеличилась. Снижение содержания мелочи составило 1,1 абс.%. По справочным данным сокращение содержания мелочи на каждые 1% в пределах 15-10% обеспечивает повышение производительности доменной печи на 2% и снижение удельного расхода кокса на 1,5% (Волков Ю.П., Шпарбер Л.Я., Гусаров А.К. Технолог-доменщик. Справочник. М.: Металлургия, 1986. С.251). Следовательно, использование заявляемой шихты дает прирост производства чугуна на 1,1× 2=2,2% и сокращение удельного расхода кокса на 1,1× 1,5=1,65% по сравнению с прототипом.

Результаты доменной плавки, получающиеся при различном содержании катамина в агломерационной шихте, представлены в таблице 3. По этим данным отклонение от заявляемого состава агломерационной шихты ухудшает результаты доменной плавки.

По этим данным отклонение от заявляемого состава агломерационной шихты ухудшает результаты доменной плавки.

Формула изобретения

Шихта для производства агломерата, включающая железорудный материал, топливо, флюс и связующее, содержащее органические поверхностно-активные вещества, отличающаяся тем, что в качестве связующего она содержит катамин при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%:

Флюс – 5-10

Топливо- 5-10

Катамин – 0,01-0,03

Железорудный материал – Остальное