ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗОРУДНОГО АГЛОМЕРАТА
CHARGE FOR THE PRODUCTION OF IRON ORE AGGLOMERATE

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству железорудного агломерата.
8
Известна «Шихта для производства агломерата» [1] (патент на изобретение РФ №2009221, МПК С22В 1/24, опубл. 15.03.1994), содержащая железорудный материал, топливо, известняк и отходы металлургического производства, включающие прокатную окалину, причем в качестве отходов металлургического производства она дополнительно содержит предварительно подготовленную смесь шламов доменного, сталеплавильного, прокатного производств и колошниковой пыли при следующем соотношении компонентов, мас. %: смесь шламов и колошниковой пыли 6,0-17,0, прокатная окалина 8,0-10,0, топливо 2,0-5,0, известняк 8,0-14,0, железорудный материал - остальное, при том, что шламы и колошниковая пыль взяты в соотношении 1,0:(0,8-1,8), соответственно.
Недостатком приведенной шихты является использование в качестве флюсов только известняка - без возможности снижения его расхода и получения агломерата высокой прочности.
5
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому изобретению является «Шихта для производства агломерата» [2] (патент на изобретение РФ №1529738, МПК С22В 1/16, опубл.27.09.1995), включающая химотходы, окалину, колошниковую пыль, шламы доменного производства, известняк, коксовую мелочь, дополнительно содержит ванадийсодержащий шлам тепловых электростанций с содержанием CaO 10% при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: химотходы 8-15, окалина 35-55, колошниковая пыль 10-15, шламы доменного производства 8-15, известняк 3,5-9,0, коксовая мелочь 4,2-4,6 и ванадийсодержащий шлам ТЭС 2-25, причем 40-60% ванадийсодержащего шлама ТЭС имеет размер частиц менее 0,1 мм.
Недостатком такой шихты является недостаточная прочность агломерата, что приводит к ухудшению газопроницаемости столба доменной шихты из-за раннего разрушения кусков в верхних горизонтах доменной печи.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение содержания железа в шихте агломерата, что обеспечивает в конечном итоге экономию окатышей в доменной плавке.
Указанный технический результат достигается тем, что шихта для производства железорудного агломерата, содержит железосодержащие материалы, ванадийсодержащие материалы, флюсы, твердое топливо и дополнительно содержит металлопродукт от механизма газовой резки машин непрерывного литья заготовок (металлопродукт МГР) в количестве 2-20 кг/т агломерата при следующем соотношении компонентов, мас. %: флюсы 2,0-20,0, металлопродукт МГР фракции 0-10 мм 0,01-3,0, твердое топливо 0,5-5,0, ванадийсодержащие материалы 2,0-20,0, железосодержащие материалы остальное.
При этом в качестве железорудного сырья используют отсев агломерата, металлургические пыли и шламы, продукты переработки отвальных шлаков - металлопродукты, а в качестве ванадийсодержащих материалов используют подготовленные конвертерные шлаки: шлак моно-процесса и/или ванадийсодержащий конвертерный шлак (ВКШ), и/или шлак дуплекс-процесса - стальной конвертерный шлак (СКШ) и/или смеси на их основе и /или концентрат высокотитанистый и металлопродукт ВК (выплески конвертеров) фракции 0-10 мм.
Кроме того, в качестве топлива используют кокс, а в качестве флюсов - известняк.
общ
Химический состав металлопродукта МГР фракции 0-10 мм с другими железосодержащими компонентами показан в Таблице 1. Металлопродукт МГР образуется при порезке непрерывно-литых заготовок на мерные длины на машинах газовой резки МНЛЗ конвертерного цеха образуется отход, состоящий из окалины и скрапа различной фракции, который содержит до 90,0% Fe. Введение в агломерационную шихту металлопродукта МГР фракции 0-10 мм в количестве 2-20 кг/т агломерата позволяет улучшить технико-экономические показатели процесса агломерации (увеличить производительность агломашин, повысить содержание железа и ванадия в агломерате).
Содержание металлопродукта МГР в количестве 2-20 кг/т агломерата является оптимальным. При использовании в шихте металлопродукта МГР менее 2 кг/т агломерата приводит к отсутствию эффективности его использования, а использовании более 20 кг/т агломерата ограничено объемом его образования.
Снижение содержания в шихте металлопродукта МГР фракции 0-10 мм менее 0,01 мас. %, приводит к отсутствию эффективности его использования. При увеличении содержания металлопродукта МГР фракции 0-10 мм больше 3,0 мас. % приводит к улучшению показателей аглодоменного передела, повышается содержание железа в агломерате.
В соответствии с опытно-промышленными испытаниями, подача в аглошихту металлопродукта МГР осуществлялась в чистом виде по рядовой технологии.
В качестве ванадийсодержащих материалов используются подготовленные конвертерные шлаки (шлак моно-процесса - ванадийсодержащий конвертерный шлак (ВКШ), шлак дуплекс-процесса - стальной конвертерный шлак (СКШ)) и смеси на их основе. Так же к ванадийсодержащим материалам относится концентрат высокотитанистый и металлопродукт выплесков конвертеров (металлопродукт ВК) фракции 0-10 мм.
Ванадийсодержащие материалы вводятся в состав шихты для повышения прихода ванадия в агло-доменный передел, а также для корректировки содержания химических элементов в агломерате до требуемых значений.
Снижение содержания в шихте ванадийсодержащих материалов менее 2,0 мас. % приводит к незначительному привлечению ванадия в аглошихту, а при увеличении содержания в шихте ванадийсодержащих материалов более 20,0 мас. % возникает необходимость (например, из-за содержания марганца) вывода из состава шихты других составляющих, что не позволяет с максимальным эффектом использовать их преимущества.
Пределы содержания ванадийсодержащих материалов 2,0-20,0%, металлопродукта МГР - 0,01-3,0% получены опытно-экспериментальным путем, т.к. именно при таких соотношениях были получены наилучшие показатели производства агломерата.
Кокс в шихте используют в качестве основного твердого топлива. Снижение содержания в шихте твердого топлива - кокса менее 0,5 мас. % приводит к изменению газодинамического и температурного режима агломерации. Увеличение содержания в шихте твердого топлива более 5,0 мас. % приводит так же к изменению газодинамического и температурного режима агломерации.
При использовании в шихте флюса на основе известняка менее 2,0 мас. % приводит к снижению расхода кокса при агломерации, а при увеличении содержания в шихте флюсов более 20,0 мас. % приводит к увеличению расхода кокса.
Пример.
Предложенную шихту для производства железорудного агломерата изготавливают следующим образом: флюсы, металлопродукт МГР фракции 0-10 мм, твердое топливо, ванадийсодержащие материалы, железосодержащие материалы смешивали, увлажняли, окомковывали и спекали на агломерационной машине. Химический состав металлопродукта МГР фракции 0-10 мм показан в таблице №1. Зажигание шихты проводили продуктами горения природного газа в смеси с воздухом с температурой 1100-1200°С. После охлаждения агломерат подвергали испытаниям в барабане для определения механической прочности. После обработке в барабане материал рассеивали на ситах для определения количества фракции +5,0 и -0,5 мм. Прочность агломерата оценивали по выходу фракции более 5 мм, характеризующую показатель сопротивления истиранию. Результаты испытаний приведены в таблице №2.
На основании опытно промышленных испытаний были определены оптимальные объемы участия металлопродукта МГР фракции 0-10 мм в шихте агломерата (железофлюса), которые составили 1% (на основании таблицы №2, опыт №3), при этом увеличение механической прочности железофлюса от базового периода составило 18% (при сравнении примера с опытом 3, таблица №2). При снижении доли участия металлопродукта МГР фракции 0-10 мм снижается механическая прочность железофлюса (на основании сравнения опытов при снижении расхода металлопродукта МГР в таблице №2).
Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».
Анализ патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков, используемых в предлагаемом решении. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Использование заявленной шихты с использованием металлопродукта 0-10 МГР позволяет обеспечить:
- повышение содержания железа в шихте агломерата,
- экономию окатышей в доменной плавки;
- утилизировать шлам машин газовой резки.
Опытная проработка на ОАО «Высокогорский горно-обогатительный комбинат» и использование предлагаемого технического решения на АО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат» подтверждает соответствие критерию «промышленная применимость изобретения».
Источники информации
8
[1] Патент на изобретение РФ №2009221, МПК С22В 1/24, 2006 опубл. 15.03.1994);
5
[2] Патент на изобретение РФ №1529738, МПК С22В 1/16, опубл.27.09.1995).
Таблица 1. Сравнительный анализ металлопродукта МГР фракции 0-10 мм с другими железосодержащими компонентами аглошихты. (мас. %)
Компоненты
Fe
V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
MgO
S
Mn
CaO
SiO<sub>2</sub>
Металлопродукт 0-10 МГР
76,9
0,09
1,36
0,03
0,76
2,71
3,55
Металлопродукт 0-10 ВК
63,8
1,66
3,3
0,03
0,97
13,5
4,7
Отсев агломерата КГОК
54,3
0,39
2,4
0,04
0,19
10,86
4,97
Металлопродукт ТМСТ
60,0
0,70
8,95
0,19
1,73
16,56
10,85
Шлак ЖСО
64,0
0,34
1,77
0,1
0,43
4,48
1,27
Шлак ВКШ-СКШ
30,8
1,9
12,5
0,16
2,05
29,7
6,89
Концентрат Святогор
58,3
1,46
1,8
0,11
0,32
1,74
3,63
Таблица 2. Результаты испытаний шихты
Пример
Состав шихты, мас. %
Показатели прочности агломерата
основность, ед
Содержание Fe
флюс (известняк)
металлопроду кт МГР фракци и 0-10 мм
твердое топливо (кокс)
колошниковая пыль
ванадийсодержащий материал (конвертерные шлаки: СКШ и ВКШ)
Хим. отходы
Шламы доменного производства
железо-содержащий материал
ванадийсодержащий шлам ТЭЦ
Сопротивление удару, выход фракции +5 мм, %
Сопротивление истираемости - 0,5 мм, %
плановая основность 2,4 ед
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
прототип
5,5
-
4,3
12,0
-
10,0
12,0
38,4
17,8
60,8
8,1
53,0
1
2,0
0,02
0,5
-
1,0
-
-
5,0
-
74,0
4,5
2,5
52,0
2
5,0
0,05
0,5
-
2,0
-
-
25,0
-
74,1
4,5
2,5
52,5
3
10,0
1,0
1,0
-
10,0
-
-
51,5
-
74,5
4,5
2,5
53,0
4
20,0
3,0
1,5
-
20,0
-
-
84,5
-
74,6
4,5
2,5
54,0
5
25,0
6,0
1,5
-
25,0
-
-
92,05
-
74,8
4,5
2,5
55,0
Таблица 3. Сопоставительный анализ результатов испытаний
Показатели
единица измерения
База
Опыт
Δ
Вывод
Производство (железофлюса) агломерата
т/месяц
62000
65000
3000
Увеличение производства железофлюса.
Расход кокса
кг/т агломерата
25
25
0
-
Расход известняка
кг/т агломерата
47
57
10
Не важно
Расход металлопродукта МГР фракции 0-10 мм
кг/т агломерата
0
5
5
Сортировка на УПОШ ДЦ
Расход СКШ,
кг/т агломерата
15
4
-11
Не важно
Содержание Fe в агломерате
%
52,36
53,45
1,09
Повышение железа в агломерате
Внесение дополнительного Fe с агломератом в ДЦ,
т/месяц
3152,0
Экономия в доменной плавке дорогостоящих окатышей