Шламоугольный брикет
SLUDGE COAL BRIQUETTE

Изобретение относится к технологии подготовки и производства брикетов для использования при производстве стали.
Известен брикет, включающий углеродсодержащие, железосодержащие и цинксодержащие материалы и связующее. В качестве углеродсодержащего материала используют шламы доменной газоочистки, в качестве железосодержащего и цинкосодержащего материала используют пыль газоочистки электросталеплавильного производства, а в качестве связующего - жидкое стекло. Соотношение компонентов в брикете следующее, мас.%: шламы доменной газоочистки 5-30, пыль газоочистки электросталеплавильного производства 45-92, жидкое стекло 3-25. Изобретение позволит утилизировать отходы производства [патент RU 2356953, МПК C22B1/243, C22B7/00, 2009].
Недостатком данного брикета является высокий расход связующего (жидкого стекла) и, как следствие, разбавление содержания ценных компонентов брикета (железа, цинка). Также брикет указанного состава невозможно получить методом экструзии.
Наиболее близким является брикет, содержащий термообработанную смесь состава, мас. %: отход металлургического производства в виде маслоокалиносодержащего шлама и/или колошниковой пыли, и/или железной окалины - 10-60, производное сульфокислоты или мелассы - 1-15, извести - 0,01-10 и коксовой или угольной мелочи - до 100, причем известь равномерно распределена в смеси или нанесена на брикет в виде слоя насыщенного водного раствора извести с добавкой 5-30 мас.% производного сульфокислоты или мелассы [патент RU 2123029, МПК C10L5/48, C10L5/16, C10L5/12, 1998].
Недостатками данного брикета являются: высокая трудоемкость способа производства, разбавление содержания ценных компонентов брикета (железа, цинка) большим количеством связующего (мелассы), необходимость термообработки. Также брикет такого состава не получить методом экструзии.
Технический результат изобретения - получение состава брикета пригодного для дальнейшего его применения при производстве стали, отвечающего необходимым требованиям сталеплавильного производства к железосодержащим материалам по влажности, транспортной прочности, высокому содержанию железа, наличию восстановителя в составе брикета (углерода), производительности линии брикетирования.
Указанный технический результат достигается тем, что шламоугольный брикет, включающий углеродсодержащие и железосодержащие материалы, а также связующее, согласно изобретению состоит из шлама доменной газоочистки, пыли газоочистки электросталеплавильного производства и промасленной окалины прокатного производства, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Шлам доменной газоочистки                       - 20,0 - 50,0;
Пыль газоочистки
электросталеплавильного производства   - 30,0 - 60,0;
Промасленная окалина прокатного
производства                                   - 20,0 - 40,0;
Связующее                                         - 0,3 - 10,0,
2
при этом, брикет выполнен цилиндрической формы диаметром не более 60 мм, длиной не более 150 мм и характеризуется сопротивлением усилию на раздавливание не менее 80 кгс/см.
Содержание железа в шламе доменной газоочистки, пыли газоочистки электросталеплавильного производства и промасленной окалины прокатного производства должно быть не менее 25, 25 и 35 %, соответственно.
Содержание углерода и CaO в брикете составляет не менее 10,0 и 5,0 % соответственно.
В качестве связующего применяют цемент или жидкое стекло, или муку, или патоку, или лигносульфонат, или поливинилацетат, или органическое связующее, или полимерное связующее.
Сущность изобретения.
Шлам доменной газоочистки вводится в состав брикета как углеродосодержащая составляющая, причем при использовании его менее 20% снижается содержание восстановителя (углерода) для стехиометрической реакции восстановления железа брикета, а при увеличении более 50%  в состав брикета вносится избыточный углерод, необходимость в теплотворной способности которого в условиях плавки с избыточным тепловым балансом отсутствует, общее же железо брикета разбавляется и, как следствие, снижается экономическая целесообразность использования при производстве стали.
Содержание в брикете пыли газоочистки электросталеплавильного производства менее 30% приводит к ухудшению брикетируемости и низкой механической прочности в виду малого количества мелкой по гранулометрическому составу фракции в составе брикета, а при содержании пыли более 60% наблюдается охрупчивание брикета, а также снижение производительности линии брикетирования.
В качестве железосодержащей составляющей в состав брикета вводится промасленная окалина прокатного производства, причем содержание менее 20% влечет за собой ухудшение механической прочности брикета на выходе из фильеры экструдера, а при увеличении более 40% брикет избыточно увлажняется и как следствие снижается механическая прочность брикета и производительность агрегата. Масло в составе брикета работает на его уплотнение и прочность, а также позволяет поддерживать брикетируемость и производительность при волатильности параметров шихты по влажности, соотношению пропорций компонентов.
Использование связующего в количестве менее 0,3% не представляется возможным в виду отсутствия связующих, позволяющих получить требуемую механическую прочность брикета с таким ультранизким их расходом, а при увеличении более 10,0% возрастают затраты на брикет и снижается общее содержание железа в брикете.
Диаметр брикета размером не более 60 мм обусловлен следующими факторами:
- требованием по максимальной фракции к добавочным материалам для трактов сыпучих материалов сталеплавильных цехов;
- снижением плотности из-за недостаточного внутреннего трения материала, выходящего через фильеру экструдера;
- увеличением времени сушки готового брикета и как следствие повышением его склонности к осыпаемости.
Максимальная длина брикета ограничена размером 150 мм. При большей величине может наблюдаться «кострение» материала на перегрузках траков сыпучих материалов и возрастание осыпаемости брикета в процессе производства, при транспортировке и хранении.
2
Требование по сопротивлению усилию на раздавливание не менее 80 кгс/см является необходимым для обеспечения транспортной прочности брикетов, подвергающихся механическим нагрузкам при перемещении к сталеплавильным агрегатам.
Содержание железа в шламе доменной газоочистки, пыли газоочистки электросталеплавильного производства и промасленной окалине менее 25%, 25% и 35%, соответственно, приводит к снижению экономической эффективности рециклинга железо- и цинк- содержащих отходов.
Содержание углерода в брикете менее 10,0% приводит к недостатку восстановителя (углерода) для стехиометрической реакции восстановления железа брикета.
Содержание CaO в брикете в количестве не менее 5,0% позволяет достигнуть требуемой механической прочности брикета при сохранении его пластичности.
Пример.
На линии брикетирования ПАО «Северсталь» методом вакуумной экструзии была произведена партия брикетов массой 350 т., состоящих из 40,0% шлама газоочистки доменного производства (28% углерода, 42% общего железа), 32,0% пыли газоочистки электросталеплавильного производства (37% общего железа, 18% оксида цинка), 25,0% промасленной окалины прокатных производств (12% масла, 56% общего железа) и 3,0% связующего (жидкое стекло).
Брикетирование производилось с влажностью 10 % и диаметром отверстий фильеры 45 мм. Длина брикетов была не более 150 мм. Производительность линии составила 7,5 т/час.
2
После экструзии производили сушку брикетов до уровня влаги 3,5%. Содержание углерода в брикетах составляло 11,0 - 13,0%, содержание CaO 6,0 - 8,0%. Сопротивление усилию на раздавливание брикетов составляло 110 - 120 кгс/см.
Использование брикетов производили в 360-тонных кислородных конверторах с расходом брикетов на плавку 3 - 8 т. Разрушений брикетов при их транспортировке не происходило. Извлечение железа в сталь составило 95% от общего железа брикетов. Базовое извлечение железа из монобрикета (по ранее применяемой технологии без восстановителя) составляло 30%.
Таким образом, заявленный брикет полностью пригоден для применения в сталеплавильном производстве и характеризуется высокой прочностью и высокой степенью извлечения из него железа.