СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ С ПОЛУЧЕНИЕМ ГРАНУЛИРОВАННОГО ЧУГУНА
METAL COATING METHOD OF IRON-ORE RAW MATERIAL WITH OBTAINMENT OF GRANULATED CAST IRON

Изобретение относится к области черной и цветной металлургии и может быть использовано при производстве гранулированного чугуна.
Известен способ металлизации руднотопливных окатышей в печи с вращающимся подом при температурах 1300-1350°С в течение 6-12 минут [1].
Способ позволяет получать металлизованный продукт как из железных руд, так и из отходов металлургического производства с удалением из последних цинка, свинца и щелочей. В качестве восстановителя используются рядовые марки углей. Недостатком данного способа является низкое качество металлизованного продукта, что ограничивает его потребление в качестве лома в сталеплавильном производстве. Низкое содержание железа (до 70%) при средней степени металлизации 92% обусловлено тем, что в металлизованном продукте остается пустая порода и зола кокса.
2
Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения гранулированного чугуна, включающий дозирование железосодержащего сырья, твердого топлива, связующего и флюсующих добавок, смешивание и окомкование полученной шихты, сушку, термическую обработку руднотопливных окатышей в печи с вращающимся подом в течение 9-15 минут при температурах 1250-1550°С, охлаждение, дробление и отделение гранулированного чугуна от шлака. При этом расходы компонентов шихты регулируют с образованием шлака основностью (CaO+MgO)/SiO, равной от 1,3 до 2,3 при содержании MgO в пределах от 5 до 13% [2].
2
3
2
3
2
3
2
3
Недостатком данного решения является то, что заявленные параметры шлака по химическому составу не учитывают влияние AlO на важнейшие характеристики шлака: температуру плавления и текучесть шлака. Известно, что при получении чугуна наилучшей подвижностью обладает шлак, в котором содержание AlO лежит в пределах от 10 до 15%. Пустая порода железных руд различного минералогического типа содержит AlO до 10 и более процентов. Во избежание выхода из строя оборудования печей в описании данного способа указан профиль рабочих температур в пределах от 1250 до 1550°С. Расчеты и данные диаграмм состояния шлаков показывают [3], что с учетом заявленных параметров химического состава шлака при содержании в шлаке AlO от 5 до 10% температуры плавления шлака составят 1400-1500°С при основности шлака 1,3 и 1700-1900°С при основности 2,3. При таких температурах ухудшаются условия эксплуатации оборудования, растут энергетические затраты, а в окатышах образуется каркас из тугоплавких соединений, что затрудняет отделение чугуна от шлака, приводя к росту потерь металла. Это свидетельствует о том, что заявленные параметры шлака по химическому составу отражают особенности лишь одного определенного вида железорудного сырья.
Задачей изобретения является повышение производительности печи с вращающимся подом за счет снижения потерь металла, снижения энергетических затрат на обогрев печи путем оптимизации состава шихты из различных минералогических типов руд, обеспечивающей температуры плавления первичных шлаков не выше 1400°С.
2
2
3
Поставленная задача решается тем, что в способе металлизации железорудного сырья с получением гранулированного чугуна, включающем дозирование железорудного сырья, твердого топлива, связующего и флюсующих добавок, смешивание и окомкование исходной шихты, сушку и термическую обработку руднотопливных окатышей в печи с вращающимся подом с получением гранулированного чугуна, охлаждение, дробление и отделение гранулированного чугуна от шлака, в отличие от ближайшего аналога дозирование компонентов исходной шихты ведут с обеспечением соотношений соединений CaO/MgO, SiO/AlO в ней в пределах 2-5 и 4-6 соответственно.
2
2
3
2
3
2
2
3
2
2
2
3
2
2
3
Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что компонентный состав шихты из любых типов руд для производства руднотопливных окатышей формируется из расчета получения химического состава первичного шлака с температурой плавления не выше 1400°С. Для этого, используя диаграммы состояния шлаков в системе CaO-MgO-SiO-AlO, определены области пироксена (AlO - 5-15%, SiO - 45-60%, CaO - 10-30%, MgO - 5-20%) и мелилита (AlO - 5-15%, SiO - 35-50%, CaO - 30-50%, MgO - 5-20%) с температурами плавления шлаков в пределах 1300-1400°С. В областях пироксена и мелилита оптимальные соотношения основных шлакообразующих компонентов CaO/MgO, SiO/AlO находятся в пределах 2-5 и 4-6 соответственно. Зная расход руды и твердого топлива на металлизацию, рассчитывают средневзвешенный химический состав из шлакообразующих компонентов пустой породы руды и золы твердого топлива. Решая систему уравнений, находят расход необходимой флюсующей добавки (известняк, известь, доломитизированный известняк, боксит или кварцит), обеспечивающей указанные соотношения основных шлакообразующих компонентов CaO/MgO, SiO/AlO в исходной шихте для формирования первичного шлака. Предложенные соотношения основных шлакообразующих компонентов в исходной шихте для определения химического состава первичного шлака с температурой плавления не выше 1400°С позволяют для всех типов руд выбирать флюсующую добавку и ее расход с целью снижения выхода шлака (увеличения производительности агрегата для получения гранулированного чугуна), а также учитывать стоимость той или иной добавки с целью снижения затрат на производство гранулированного чугуна. Таким образом, высокотемпературное восстановление железа до металлизованного состояния с образованием гранул чугуна за счет науглероживания железа в сочетании с низкой температурой плавления первичных шлаков позволяет легко разделять чугун от шлака, снижая потери железа.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
2
2
3
2
2
3
Контролируют химический состав компонентов шихты для производства окатышей. Задаются определенным экспериментальным путем расходом твердого топлива и связующего материала от общей массы шихты. Расчетным путем, используя информацию о температуре плавления шлаков из диаграмм состояния в системе CaO-MgO-SiO-AlO, определяют расход флюсующей добавки с соблюдением требований по соотношениям CaO/MgO, SiO/AlO в исходной шихте в пределах 2-5 и 4-6 соответственно. Дальнейшее смешивание, окомкование шихты, сушку и термическую обработку окатышей, охлаждение, дробление и отделение гранулированного чугуна от шлака производят известным способом.
2
2
3
2
2
3
Эксперименты по получению гранулированного чугуна из железорудного сырья проводили в камерной нагревательной печи «Nabertherm», позволяющей контролировать заданный темп нагрева до 1800°С. Изменение соотношений CaO/MgO, SiO/AlO в исходной шихте регулировали расходом кварцита и известняка, определенным расчетным путем с использованием диаграмм состояния шлаков в системе CaO-MgO-SiO-AlO.
Результаты исследований приведены в таблице.
Анализ представленных результатов показывает не только принципиальную возможность получения гранулированного чугуна из железорудного сырья по предлагаемому решению (А), но и улучшение технико-экономических показателей процесса получения гранулированного чугуна по сравнению с прототипом (Б):
- снизить энергетические затраты по теплу на обогрев печи для производства гранулированного чугуна;
- увеличить производительность агрегата по производству гранулированного чугуна за счет снижения потерь железа.
Выход за заявленные пределы ухудшает технико-экономические показатели процесса получения гранулированного чугуна
Источники информации
th
1. J Jumbo, H. Tanaka, Y. Kuwata, New coal-based ironmaking Fastmet/Fastmelt. 4 European Coke and Ironmaking Congress. June 19-22, 2000, Paris La Defanse, France/ Proceedings, Volume II, p.492-497.
2. Патент РФ №2301834, МПК С21В 13/08.
3. Формирование и свойства доменных шлаков. Жило Н.Л., М., «Металлургия», 1974, 120 с.