ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ РУД (ВАРИАНТЫ)

Группа полезных моделей относится к черной металлургии и может быть использована при переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд с целью извлечения железа и ванадия.
Известна технологическая линия японской фирмы Kobe Steel для получения железа из низкокачественного железорудного и углеродсодержащего сырья, представленная на сайте , использующая технологию прямого восстановления железа Itmk3 (Iron-Making Mark «3») (см. Приложение 1).
Известная технологическая линия содержит технологически последовательно расположенные и связанные между собой измельчитель сырья, смеситель, гранулятор, осушитель и кольцевую восстановительную печь, а также систему подачи топлива в печь. На выходе печи стоят грохот и магнитный сепаратор и получаются гранулы чугуна и шлак.
Указанная линия позволяет получить гранулированный чугун высокого качества с содержанием железа 96…98%, при этом процесс восстановления, плавления и отделения шлака занимает 10 минут и происходит при температурах 1350…1450°С.
Недостатком известной технологической линии является то, что ее эксплуатационные возможности ограничены, т.к. с ее помощью трудно извлечь железо из комплексных металлосодержащих руд типа ванадийсодержащих титаномагнетитов, сидеритов, хромитов, в которых железо находится в одной кристаллической решетке с другими невосстанавливаемыми металлами.
Известна технологическая линия для переработки ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд, используемая на Нижнее-Тагильском металлургическом комбинате, описанная в книге Леонтьева Л.И. и др. («Пирометаллургическая переработка комплексных руд». М.: «Металлургия», 1997. Стр.146, 147) и выбранная в качестве прототипа.
Известная технологическая линия включает в себя технологически последовательно расположенные по ходу технологического процесса и связанные между собой два блока оборудования: 1) блок оборудования для извлечения железа и ванадия из руды аглодоменным процессом и получения жидкого ванадийсодержащего чугуна, включающий оборудование по подготовке титаномагнетитовой руды и коксующегося угля для производства кокса и железорудного агломерата, оборудование для производства агломерата, оборудование для производства кокса, доменную печь для извлечения с помощью кокса железа и ванадия из ванадийсодержащей титаномагнетитовой руды с получением жидкого ванадийсодержащего чугуна; 2) блок оборудования для извлечения ванадия из ванадийсодержащего чугуна с получением ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта, включающий первый кислородный конвертер для продувки кислородом ванадийсодержащего чугуна кислородом, получения углеродистого металлического полупродукта и ванадиевого шлака, и второй конвертер для окисления углерода с получением из углеродистого металлического полупродукта окисленного стального полупродукта для дальнейшего передела в сталь.
Недостатком известной технологической линии является многостадийность обработки и сложность ее первого блока, обусловленная необходимостью получения жидкого чугуна в доменной печи, сложность эксплуатации, обусловленная необходимостью получения рудного агломерата и кокса для последующего их использования в доменной печи, а также обусловленная этим неэкологичность, поскольку на стадии аглодоменного процесса происходит до 70% всех выбросов загрязняющих веществ в металлургии. Производство кокса возможно только из высококачественных и дефицитных коксующихся углей, что увеличивает стоимость чугуна. Кроме того, получаемые полупродукты, такие как чугун на выходе из доменной печи и ванадиевый шлак на выходе из первого конвертера, имеют низкое качество вследствие насыщения чугуна при высокой (~2000°С) температуре доменного процесса вредными примесями из загрязненного серой кокса и больших (70% и более) потерь ванадия вследствие многостадийности технологической схемы.
Задачей является упрощение средств переработки ванадийсодержащих титано-магнетитовых руд при повышении экологичности технологического процесса и качества выпускаемой продукции.
Поставленная задача решается тем, что:
- в первом варианте выполнения в технологической линии по переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд с получением стального полупродукта и ванадийсодержащего шлака, включающей технологически последовательно размещенные и связанные между собой блок оборудования для извлечения железа и ванадия из сырья, содержащий оборудование для подготовки сырья, печь для получения ванадийсодержащего металла из железосодержащего и углеродсодержащего сырья, и блок оборудования для извлечения ванадия из ванадийсодержащего чугуна с получением ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта, включающий первый кислородный конвертер для продувки кислородом полученного ванадийсодержащего металла кислородом, получения углеродистого металлического полупродукта и ванадиевого шлака, и второй конвертер для получения из углеродистого металлического полупродукта окисленного стального полупродукта, оборудование для получения из окисленного стального полупродукта стали, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, оборудование для подготовки сырья включает в себя технологически последовательно расположенные и связанные между собой измельчитель руды и угля, смеситель измельченных руды и угля, гранулятор смеси и осушитель, в качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом использована кольцевая восстановительная печь с вращающимся подом, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива.
- во втором варианте выполнения в технологической линии по переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд с получением стального полупродукта и ванадийсодержащего шлака, включающей технологически последовательно размещенные и связанные между собой блок оборудования для извлечения железа и ванадия из сырья, содержащий оборудование для подготовки сырья и печь для получения ванадийсодержащего металла из железосодержащего и углеродсодержащего сырья, и блок оборудования для получения из ванадийсодержащего металла окисленного стального полупродукта стали и ванадийсодержащего шлака, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, оборудование для подготовки сырья включает в себя технологически последовательно расположенные и связанные между собой измельчитель руды и угля, смеситель измельченных руды и угля, гранулятор смеси и осушитель, в качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом использована кольцевая восстановительная печь с вращающимся подом, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива, а для плавления металлического продукта восстановления, получения ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта использован двухкорпусной агрегат, обеспечивающий в ванне каждого корпуса плавление продуктов металлизации электрической дугой, деванадацию расплавленного продукта металлизации, разделение расплава на стальной полупродукт и ванадийсодержащий шлак.
- в третьем варианте выполнения в технологической линии по переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд с получением стального полупродукта и ванадийсодержащего шлака, включающей технологически последовательно размещенные и связанные между собой блок оборудования для извлечения железа и ванадия из сырья, содержащий оборудование для подготовки сырья и печь для получения ванадийсодержащего металла из железосодержащего и углеродсодержащего сырья, и блок оборудования для получения из ванадийсодержащего металла окисленного стального полупродукта стали и ванадийсодержащего шлака, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, оборудование для подготовки сырья включает в себя технологически последовательно расположенные и связанные между собой измельчитель руды и угля, смеситель измельченных руды и угля, гранулятор смеси и осушитель, в качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом использована кольцевая восстановительная печь с вращающимся подом, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива, а для плавления металлического продукта восстановления, получения ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта использована дуговая сталеплавильная печь, обеспечивающая плавление продуктов металлизации электрической дугой, деванадацию расплавленного продукта металлизации, разделение расплава на стальной полупродукт и ванадийсодержащий шлак.
- в четвертом варианте выполнения в технологической линии по переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд с получением стального полупродукта и ванадийсодержащего шлака, включающей технологически последовательно размещенные и связанные между собой блок оборудования для извлечения железа и ванадия из сырья, содержащий оборудование для подготовки сырья и печь для получения ванадийсодержащего металла из железосодержащего и углеродсодержащего сырья, и блок оборудования для получения из ванадийсодержащего металла окисленного стального полупродукта стали и ванадийсодержащего шлака, включающий в себя последовательно размещенные и технологически связанные между собой конвертер для продувки кислородом полученного ванадийсодержащего металла кислородом, получения углеродистого металлического полупродукта и ванадиевого шлака, и второй конвертер для получения из углеродистого металлического полупродукта окисленного стального полупродукта, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, оборудование для подготовки сырья включает в себя технологически последовательно расположенные и связанные между собой измельчитель руды и угля, смеситель измельченных руды и угля, гранулятор смеси и осушитель, в качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом использована кольцевая восстановительная печь с вращающимся подом, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива, а для плавления металлического продукта восстановления использована расположенная между кольцевой восстановительной печью и первым конвертером для продувки дуговая электропечь.
В первом варианте применение в технологической линии в качестве блока оборудования для извлечения железа и ванадия из сырья средств технологии Itmk3 в виде оборудования для подготовки сырья из технологически последовательно расположенных и связанных между собой измельчителя руды и угля, смесителя измельченных руды и угля, гранулятора смеси и осушителя в совокупности с использованием в качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом кольцевой восстановительной печи с вращающимся подом, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива, позволяет обойтись без использования высококачественного угля для получения кокса и без получения агломерата, дает возможность повысить экологичность линии, получить на выходе из печи более качественный полупродукт в виде гранул (наггетс) за счет использующей более низкую температуру обработки кольцевой восстановительной печи и обеспечить в дальнейшем более высокую сквозную степень извлечения ванадия из ванадийсодержащего шлака за счет сокращения его потерь вследствие сокращения стадийности процесса.
Технический результат - повышение экологичности процесса, получение более высококачественных полупродуктов для дальнейшей переработки за счет оборудования подготовки сырья и использования кольцевой восстановительной печи технологии Itmk3.
Во втором варианте применение в технологической линии в в качестве блока оборудования для извлечения железа и ванадия из сырья технологии Itmk3 в виде оборудования для подготовки сырья из технологически последовательно расположенных и связанных между собой измельчителя руды и угля, смесителя измельченных руды и угля, гранулятора смеси и осушителя в совокупности с использованием в качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом кольцевой восстановительной печи с вращающимся подом, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива, позволяет обойтись без использования высококачественного угля для получения кокса и без получения агломерата, дает возможность повысить экологичность линии, получить на выходе из печи более качественный полупродукт в виде гранул (наггетс) за счет использующей более низкую температуру обработки кольцевой восстановительной печи. Использование двухкорпусного агрегата для плавления ванадийсодержащего продукта металлизации (наггетс) электрической дугой, деванадации расплавленного продукта металлизации кислородом, разделения расплава на стальной полупродукт и ванадийсодержащий шлак дает возможность упростить эту часть оборудования, предназначенную для извлечения ванадия из ванадийсодержащего продукта металлизации, сократить технологическую линию, осуществляя все операции последовательно в одной ванне двухкорпусного агрегата, и обеспечить более высокую сквозную степень извлечения ванадия за счет сокращения его потерь благодаря сокращению многостадийности процесса.
Технический результат - получение более высококачественных полупродуктов для дальнейшей переработки за счет оборудования подготовки сырья и использования кольцевой восстановительной печи и упрощение оборудования для плавления металлического продукта восстановления, получения ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта.
В третьем варианте применение в технологической линии в качестве блока оборудования для извлечения железа и ванадия из сырья средств технологии Itmk3 в виде оборудования для подготовки сырья из технологически последовательно расположенных и связанных между собой измельчителя руды и угля, смесителя измельченных руды и угля, гранулятора смеси и осушителя в совокупности с использованием в качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом кольцевой восстановительной печи с вращающимся подом, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива, позволяет обойтись без использования высококачественного угля для получения кокса и без получения агломерата, дает возможность повысить экологичность линии, получить на выходе из печи более качественный полупродукт в виде гранул (наггетс) за счет использующей более низкую температуру обработки кольцевой восстановительной печи. Использование дуговой электропечи для плавления ванадийсодержащего продукта металлизации (наггетс) электрической дугой, деванадации расплавленного продукта металлизации кислородом, разделения расплава на стальной полупродукт и ванадийсодержащий шлак дает возможность упростить эту часть оборудования, предназначенную для извлечения ванадия из ванадийсодержащего продукта металлизации, сократить технологическую линию, осуществляя все операции последовательно в ванне дуговой электропечи, и обеспечить более высокую сквозную степень извлечения ванадия за счет сокращения его потерь благодаря сокращению многостадийности процесса.
Технический результат - получение более высококачественных полупродуктов для дальнейшей переработки за счет оборудования подготовки сырья и использования кольцевой восстановительной печи и упрощение оборудования для плавления металлического продукта восстановления, получения ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта за счет использования дуговой сталеплавильной печи.
В четвертом варианте применение в технологической линии в качестве блока оборудования для извлечения железа и ванадия из сырья средств технологии Itmk3 в виде оборудования для подготовки сырья из технологически последовательно расположенных и связанных между собой измельчителя руды и угля, смесителя измельченных руды и угля, гранулятора смеси и осушителя в совокупности с использованием в качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом кольцевой восстановительной печи с вращающимся подом, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива, позволяет обойтись без использования высококачественного угля для получения кокса и без получения агломерата, дает возможность повысить экологичность линии, получить на выходе из печи более качественный полупродукт в виде гранул (наггетс) заный полупродукт в виде гранул (наггетс) за счет использующей более низкую температуру обработки кольцевой восстановительной печи. Использование дуговой электропечи для плавления металлического полупродукта в совокупности с применением для получения ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта первого и второго кислородных конвертеров позволяет более точно регулировать температуру технологического процесса и дает возможность за счет этого повысить степень извлечения ванадия.
Технический результат - получение более высококачественных полупродуктов для дальнейшей переработки за счет использования оборудования подготовки сырья и кольцевой восстановительной печи и обеспечение возможности более точного регулирования температуры при плавлении ванадийсодержащего металлического продукта восстановления, получении ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта.
В первом варианте выполнения заявляемая технологическая линия обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него наличием таких существенных признаков как:
использование в качестве оборудования для подготовки сырья технологически последовательно расположенных и связанных между собой измельчителя руды и угля, смесителя измельченных руды и угля, гранулятора смеси и осушителя, а в качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом - кольцевой восстановительной печи с вращающимся подом, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
Во втором варианте выполнения заявляемая технологическая линия обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него наличием таких существенных признаков как:
использование в качестве оборудования для подготовки сырья технологически последовательно расположенных и связанных между собой измельчителя руды и угля, смесителя измельченных руды и угля, гранулятора смеси и осушителя, а в качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом - кольцевой восстановительной печи с вращающимся подом, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива, а для плавления металлического продукта восстановления, получения ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта - двухкорпусного агрегата, обеспечивающего в ванне каждого корпуса плавление продуктов металлизации электрической дугой, деванадацию расплавленного продукта металлизации, разделение расплава на стальной полупродукт и ванадийсодержащий шлак, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
В третьем варианте выполнения заявляемая технологическая линия обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него наличием таких существенных признаков как:
использование в качестве оборудования для подготовки сырья технологически последовательно расположенных и связанных между собой измельчителя руды и угля, смесителя измельченных руды и угля, гранулятора смеси и осушителя, а в качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом - кольцевой восстановительной печи с вращающимся подом, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива, а для плавления металлического продукта восстановления, получения ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта - дуговой сталеплавильной печи, обеспечивающей плавление продуктов металлизации электрической дугой, деванадацию расплавленного продукта металлизации, разделение расплава на стальной полупродукт и ванадийсодержащий шлак, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
В четвертом варианте выполнения заявляемая технологическая линия обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него наличием таких существенных признаков как:
использование в качестве оборудования для подготовки сырья технологически последовательно расположенных и связанных между собой измельчителя руды и угля, смесителя измельченных руды и угля, гранулятора смеси и осушителя, а в качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом - кольцевой восстановительной печи с вращающимся подом, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива, а для плавления металлического продукта восстановления - расположенной между кольцевой восстановительной печью и конвертерами для разделения ванадийсодержащего продукта металлизации на ванадийсодержащий шлак и окисленный стальной полупродукт дуговой электропечи, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
Заявляемая технологическая линия по переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд с получением стального полупродукта и ванадийсодержащего шлака во всех вариантах ее выполнения может быть использована при переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд с целью получения железа в виде окисленного стального полупродукта для получения стали и ванадийсодержащего шлака для последующего извлечения из него ванадия, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где представлены на:
- фиг.1 - функциональная схема технологической линии в первом варианте выполнения;
- фиг.2 - функциональная схема технологической линии во втором варианте выполнения;
- фиг.3 - функциональная схема технологической линии в третьем варианте выполнения;
- фиг.4 - функциональная схема технологической линии в четвертом варианте выполнения.
В первом варианте выполнения (фиг.1) технологическая линия по переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд с получением стального полупродукта и ванадийсодержащего шлака включает в себя технологически последовательно размещенные и связанные между собой оборудование блока 1 для подготовки сырья и оборудование блока 2 для извлечения ванадия из ванадийсодержащего чугуна с получением ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта. При этом оборудование для подготовки руды 3 и угля 4 включает в себя технологически последовательно расположенные и связанные между собой измельчитель руды 5 и измельчитель угля 6, смеситель измельченных руды и угля 7, гранулятор смеси 8 и осушитель 9. В качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом использована кольцевая восстановительная печь с вращающимся подом 10, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива 11.
Оборудование блока 2 для получения из ванадийсодержащего металла окисленного стального полупродукта стали и ванадийсодержащего шлака включает в себя последовательно расположенные и технологически связанные между собой первый конвертер 12 для продувки кислородом полученного ванадийсодержащего металла кислородом, получения углеродистого металлического полупродукта в ковш 13 и ванадиевого шлака в ковш 14, и второй конвертер 15 для получения из углеродистого металлического полупродукта окисленного стального полупродукта в ковш 16.
Во втором варианте выполнения (фиг.2) технологическая линия по переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд с получением стального полупродукта и ванадийсодержащего шлака включает в себя технологически последовательно размещенные и связанные между собой оборудование блока 1 для подготовки сырья и оборудование блока 2 для извлечения ванадия из ванадийсодержащего чугуна с получением ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта. При этом оборудование для подготовки руды 3 и угля 4 включает в себя технологически последовательно расположенные и связанные между собой измельчитель руды 5 и измельчитель угля 6, смеситель измельченных руды и угля 7, гранулятор смеси 8 и осушитель 9. В качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом использована кольцевая восстановительная печь с вращающимся подом 10, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива 11.
Оборудование блока 2 для плавления металлического продукта восстановления, получения ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта включает двухкорпусной агрегат 17, обеспечивающий в ванне каждого корпуса последовательно плавление продуктов металлизации электрической дугой, деванадацию расплавленного продукта металлизации, разделение расплава на стальной полупродукт и ванадийсодержащий шлак в ковши 13 и 14.
В третьем варианте выполнения (фиг.3) технологическая линия по переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд с получением стального полупродукта и ванадийсодержащего шлака включает в себя технологически последовательно размещенные и связанные между собой оборудование блока 1 для подготовки сырья и оборудование блока 2 для извлечения ванадия из ванадийсодержащего чугуна с получением ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта. При этом оборудование для подготовки руды 3 и угля 4 включает в себя технологически последовательно расположенные и связанные между собой измельчитель руды 5 и измельчитель угля 6, смеситель измельченных руды и угля 7, гранулятор смеси 8 и осушитель 9. В качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом использована кольцевая восстановительная печь с вращающимся подом 10, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива 11.
Для плавления металлического продукта восстановления, получения ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта использована дуговая сталеплавильная печь 18, обеспечивающая плавление продуктов металлизации электрической дугой, деванадацию расплавленного продукта металлизации кислородом, разделение расплава на стальной полупродукт в ковш 13 и ванадийсодержащий шлак в ковш 14.
В четвертом варианте выполнения (фиг.4) технологическая линия по переработке ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд с получением стального полупродукта и ванадийсодержащего шлака включает в себя технологически последовательно размещенные и связанные между собой оборудование блока 1 для подготовки сырья и оборудование блока 2 для извлечения ванадия из ванадийсодержащего чугуна с получением ванадийсодержащего шлака и окисленного стального полупродукта. При этом оборудование для подготовки руды 3 и угля 4 включает в себя технологически последовательно расположенные и связанные между собой измельчитель руды 5 и измельчитель угля 6, смеситель измельченных руды и угля 7, гранулятор смеси 8 и осушитель 9. В качестве печи для твердофазного восстановления железа и ванадия твердым углеродосодержащим материалом использована кольцевая восстановительная печь с вращающимся подом 10, которая на втором входе связана также с оборудованием для подачи топлива 11.
Оборудование блока 2 для получения из ванадийсодержащего металла окисленного стального полупродукта стали и ванадийсодержащего шлака включает в себя последовательно расположенные и технологически связанные между собой дуговую сталеплавильную печь 18 для плавления твердого ванадийсодержащего продукта металлизации в ковш 19, первый конвертер 12 для продувки кислородом полученного ванадийсодержащего металла кислородом, получения углеродистого металлического полупродукта в ковш 13 и ванадиевого шлака в ковш 14, и второй конвертер 15 для получения из углеродистого металлического полупродукта окисленного стального полупродукта в ковш 16.
В первом варианте выполнения (фиг.1) технологическая линия работает следующим образом.
В блоке 1 оборудования железосодержащее 3 и углеродсодержащее 4 сырье подготавливают к переработке, измельчая его в измельчителях 5 и 6, затем смешивают измельченные руду и уголь в смесителе 7, после чего подвергают гранулированию в грануляторе 8 и сушат в осушителе 9 полученные гранулы, поступающие в кольцевую восстановительную печь 10, куда подается топливо с помощью оборудования 11. В кольцевой восстановительной печи 10 с вращающимся подом в соответствии с технологией ITmk3, железная мелочь и угольная пыль превращаются в гранулы железа при температуре порядка 1350°С. При этом восстановление, плавление и отделение шлака происходит в течение 10 минут. На выходе из печи 10 получают шлак и чугунные ванадийсодержащие гранулы «наггетс».
Далее полученные продукты поступают в оборудование блока 2, а именно, в последовательно расположенные и технологически связанные между собой конвертер 12 для продувки полученного ванадийсодержащего шлака и чугуна кислородом, получения углеродистого металлического полупродукта в ковш 13 и ванадиевого шлака в ковш 14, и затем во второй конвертер 15 для получения из углеродистого металлического полупродукта окисленного стального полупродукта в ковш 16.
3
В конвертере 12 осуществляют окисление содержащегося в продуктах металлизации ванадийсодержащих титаномагнетитов ванадия и перевода его в шлаковую фазу путем продувки расплавленного металла кислородом. При этом в качестве шихты используют жидкий чугун от предыдущей плавки (15…20%) и чугунные ванадийсодержащие гранулы «наггетс», которые загружают в конвертер непрерывно в процессе продувки кислородом. Продувку ведут техническим кислородом с интенсивностью порядка 300 м/мин. В процессе кислородной продувки окисляется ванадий, а также значительная часть растворенных в чугуне углерода и шлакообразующих элементов. В результате окисления ванадия, углерода и примесей повышается температура металла, что создает неблагоприятные условия для перевода ванадия в ванадийсодержащий шлак. Непрерывная загрузка чугунных гранул вызывает охлаждение расплава и позволяет поддерживать температуру металла на уровне порядка 1300°С, что способствует более быстрому и более полному окислению ванадия и накоплению его в ванадийсодержащем шлаке.
После снижения концентрации ванадия в металле до менее 0,04% кислородную фурму поднимают и отключают кислород дутья. Углеродистый металлический полупродукт выпускают в чугуновозный ковш 13, в котором его перевозят и заливают во второй конвертер 15 для получения окисленного стального полупродукта, который сливают в ковш 16. Ванадийсодержащий шлак выпускают в ковш 14 для отправки на дальнейшую переработку. В итоге переработки ванадйсодержащих титаномагнетитов по первому варианту выполнения технологической линии получают 2 полупродукта - окисленный стальной полупродукт и ванадийсодержащий шлак.
Во втором варианте выполнения (фиг.2) технологическая линия работает следующим образом.
В блоке 1 оборудования железосодержащее 3 и углеродсодержащее 4 сырье подготавливают к переработке, измельчая его в измельчителях 5 и 6, затем смешивают измельченные руду и уголь в смесителе 7, после чего подвергают гранулированию в грануляторе 8 и сушат полученные гранулы в осушителе 9, поступающие в кольцевую восстановительную печь 10, куда подается топливо с помощью оборудования 11. В кольцевой восстановительной печи с вращающимся подом 10 в соответствии с технологией IТmk3, железная мелочь и угольная пыль превращаются в гранулы железа при температуре порядка 1350°С. При этом восстановление, плавление и отделение шлака происходит в течение 10 минут. На выходе из печи 10 получают шлак и чугунные ванадийсодержащие гранулы «наггетс».
3
Далее полученные чугунные ванадийсодержащие гранулы «наггетс» поступают в оборудование блока 2, а именно, поочередно в одну из ванн двухкорпусного агрегата 17, в качестве которого может быть использована, в частности, двухкорпусная печь переменного тока типа Conarc, разработанная фирмой Mannesmann Demag Metallurgy. В каждой ванне двухкорпусного агрегата перед началом загрузки гранул оставляют «болото» - часть (15…20%) жидкого металла предыдущей плавки, в который непрерывно загружают ванадийсодержащие гранулы. Плавление непрерывно загружаемых гранул осуществляется электрической дугой. После наплавления необходимого количества металла свод с электродами отворачивается, на его место устанавливается свод с кислородной фурмой, через которую с интенсивностью порядка 300 м/мин вдувается кислород для окисления ванадия и перевода его в ванадийсодержащий шлак. В процессе продувки расплава кислородом продолжается непрерывная загрузка чугунных гранул с целью охлаждения разогреваемого в результате окисления при продувке кислородом углерода и других примесей металла и создания более благоприятных условий для перевода ванадия в шлак.
После снижения концентрации ванадия в металле до менее 0,04% кислородную фурму поднимают, отключают кислород дутья и прекращают загрузку гранул. Ванадийсодержащий шлак выпускают из ванны двухкорпусного агрегата 17 в ковш 14 для отправки на дальнейшую переработку. После удаления ванадийсодержащего шлака металл дополнительно продувают кислородом через фурму для его обезуглероживания и получения окисленного стального полупродукта. Окисленный стальной полупродукт из ванны двухкорпусного агрегата 17 выпускают в чугуновозный ковш 13, в котором его перевозят в агрегаты внепечной обработки для передела в сталь.
Во время продувки и деванадации ванадийсодержащего металла в одной ванне двухкорпусного агрегата 17 во второй ванне осуществляют плавление чугунных гранул под сводом с электродами для получения расплава с целью последующей его продувки и деванадации под сводом с кислородной фурмой. Чередование процессов плавления под сводом с электродами и деванадации под сводом с кислородной фурмой в ваннах двухкорпусного агрегата 17 позволяет повысить производительность технологической линии и создать более благоприятные условия для извлечения ванадия из ванадийсодержащих чугунных гранул в ванадийсодержащий шлак.
В результате переработки ванадийсодержащих титаномагнетитов по второму варианту выполнения технологической линии получают 2 полупродукта - окисленный стальной полупродукт и ванадийсодержащий шлак.
В третьем варианте выполнения (фиг.3) технологическая линия работает следующим образом.
В блоке 1 оборудования железосодержащее 3 и углеродсодержащее 4 сырье подготавливают к переработке, измельчая его в измельчителях 5 и 6, затем смешивают измельченные руду и уголь в смесителе 7, после чего подвергают гранулированию в грануляторе 8 и сушат полученные гранулы в осушителе 9, поступающие в кольцевую восстановительную печь 10, куда подается топливо с помощью оборудования 11. В кольцевой восстановительной печи с вращающимся подом 10 в соответствии с технологией ITmk3, железная мелочь и угольная пыль превращаются в гранулы железа при температуре порядка 1350°С. При этом восстановление, плавление и отделение шлака происходит в течение 10 минут. На выходе из печи 10 получают шлак и чугунные ванадийсодержащие гранулы «наггетс».
Далее полученные чугунные ванадийсодержащие гранулы «наггетс» поступают в оборудование блока 2, а именно в дуговую сталеплавильную печь 18. В ванне дуговой сталеплавильной печи перед началом загрузки гранул оставляют «болото» - часть (15…20%) жидкого металла предыдущей плавки, в который непрерывно загружают ванадийсодержащие гранулы. Плавление непрерывно загружаемых гранул осуществляют электрической дугой. После наплавления необходимого количества металла электроды поднимают, опускают кислородную фурму, через которую вдувают кислород для окисления ванадия и перевода его в ванадийсодержащий шлак. В процессе продувки расплава кислородом продолжается непрерывная загрузка чугунных гранул с целью охлаждения разогреваемого в результате окисления при продувке кислородом углерода и других примесей металла и создания более благоприятных условий для перевода ванадия в шлак.
После снижения концентрации ванадия в металле до менее 0,04% кислородную фурму поднимают, отключают кислород дутья и прекращают загрузку гранул. Ванадийсодержащий шлак выпускают в ковш 14 для отправки на дальнейшую переработку. После удаления ванадийсодержащего шлака металл дополнительно продувают кислородом через фурму для его обезуглероживания и получения окисленного стального полупродукта. Окисленный стальной полупродукт из ванны дуговой сталеплавильной печи 18 выпускают в чугуновозный ковш 13, в котором его перевозят в агрегаты внепечной обработки для передела в сталь.
В результате переработки ванадийсодержащих титаномагнетитов по второму варианту выполнения технологической линии получают 2 полупродукта - окисленный стальной полупродукт и ванадийсодержащий шлак.
В четвертом варианте выполнения (фиг.4) технологическая линия работает следующим образом.
В блоке 1 оборудования железосодержащее 3 и углеродсодержащее 4 сырье подготавливают к переработке, измельчая его в измельчителях 5 и 6, затем смешивают измельченные руду и уголь в смесителе 7, после чего подвергают гранулированию в грануляторе 8 и сушат полученные гранулы в осушителе 9, поступающие в кольцевую восстановительную печь 10, куда подается топливо с помощью оборудования 11. В кольцевой восстановительной печи с вращающимся подом 10 в соответствии с технологией ITmk3, железная мелочь и угольная пыль превращаются в гранулы железа при температуре порядка 1350°С. При этом восстановление, плавление и отделение шлака происходит в течение 10 минут. На выходе из печи 10 получают шлак и чугунные ванадийсодержащие гранулы «наггетс».
Далее полученные продукты поступают в оборудование блока 2, а именно, в последовательно расположенные и технологически связанные между собой дуговую сталеплавильную печь 18 для расплавления чугунных ванадийсодержащих гранул, ковш 19 для расплава ванадийсодержащих чугунных гранул, первый конвертер 12 для продувки полученного расплава кислородом, получения углеродистого металлического полупродукта в ковш 13 и ванадиевого шлака в ковш 14, и затем во второй конвертер 15 для получения из углеродистого металлического полупродукта окисленного стального полупродукта в ковш 16.
В дуговой сталеплавильной печи 18 после окончания предыдущей плавки оставляют «болото» - часть (15…20%) жидкого металла предыдущей плавки, в который непрерывно загружают ванадийсодержащие гранулы. Плавление непрерывно загружаемых гранул осуществляют электрической дугой. После наплавления необходимого количества металла полученный металлический и шлаковый расплавы сливают в ковш 19 для передачи в первый конвертер 12.
3
В конвертере 12 окисляют содержащийся в расплаве продуктов металлизации ванадийсодержащих титаномагнетитов ванадий и переводят его в шлаковую фазу путем продувки расплава кислородом. Продувку ведут техническим кислородом с интенсивностью порядка 300 м/мин. В процессе кислородной продувки окисляется ванадий, а также часть растворенных в чугуне углерода и шлакообразующих элементов. В результате окисления ванадия, углерода и примесей повышается температура металла, что создает неблагоприятные условия для перевода ванадия в ванадийсодержащий шлак. Поэтому продувку ведут при непрерывной подаче чугунных гранул, которые используют в качестве охладителя. Непрерывная загрузка чугунных гранул вызывает охлаждение расплава и позволяет поддерживать температуру металла на уровне порядка 1300°С, что способствует более быстрому и более полному окислению ванадия и накоплению его в ванадийсодержащем шлаке.
После снижения концентрации ванадия в металле до менее 0,04% кислородную фурму поднимают и отключают кислород дутья. Углеродистый металлический полупродукт выливают в ковш 13, в котором его перевозят и заливают во второй конвертер 15 для получения окисленного стального полупродукта, который сливают в ковш 16. Ванадийсодержащий шлак выпускают в ковш 14 для отправки на дальнейшую переработку.
По четвертому варианту выполнения технологической линии использование во втором блоке оборудования - дуговой сталеплавильной печи и двух конвертеров, специализированных на выполнении только одной операции, позволяет упростить их эксплуатацию и в каждом из них создать наиболее благоприятные условия для проведения необходимых технологических операций.
При переработке ванадийсодержащих титаномагнетитов по четвертому варианту выполнения технологической линии также получают 2 полупродукта - окисленный стальной полупродукт и ванадийсодержащий шлак.
В сравнении с прототипом заявляемая технологическая линия во всех вариантах ее выполнения упрощает технологию переработки ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд при повышении экологичности технологического процесса и качества выпускаемой продукции.