Спосіб підготовки шихти до агломерації

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к агломерационному производству. Известно изобретение [1], в котором для производства агломерата применяют шихту, состоящую на 810% из прокатной окалины, 2-5% топлива, 8-14% известняка, 6-17% предварительно подготовленной смеси шламов с колошниковой пылью, железорудный материал - остальное. Низкая производительность процесса агломерации такой шихты из-за использования повышенного количества плохокомкуемых отходов усугубляется еще и тем, что именно из них предварительно готовится смесь. Также не предусматривается утилизация всех образующихся на металлургических предприятиях отходов. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности прототипом является способ подготовки агломерационной шихты [2], включающий усреднение в штабеле компонентов шихты, дозирование, смешивание и окомкование, причем мелкодисперсные отходы (шламы и колошниковую пыль) смешивают и окомковывают совместно с железорудным концентратом в соотношении 1: (0,8¸1,8): (8¸12), а крупнозернистые отходы, например прокатную окалину, усредняют совместно с рудой, смешивают с известняком топливом и полученную смесь подают в конце окомкования мелкодисперсных компонентов. Недостатком этого способа, как и предыдущего, является низкая газопроницаемость подготовленной к спеканию аглошихты из-за исключения из процесса окомкования крупнозернистых составляющих, являющихся зародышами гранул, окомкование концентрата совместно с некомкующейся колошниковой пылью. Это приводит к снижению производительности агломашин, вызывает необходимость спекания шихты в невысоком слое. Необходимый при этом повышенный расход топлива на спекание приводит к снижению восстановимости агломерата и перерасходу топлива доменной плавки. Кроме того, на подавляющем большинстве аглофабрик отрасли технологически неосуществима раздельная подача компонентов шихты в окомкователь. Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение прочности и восстановимости агломерата и экономия топлива без снижения производительности, а также возможность использования в шихте мелкой замасленной окалины без ухудшения показателей аглопроцесса. Решение поставленной задачи достигается тем, что усреднению в штабеле подвергают раздельно вводимые аглоруду, мелкофракционную магнитную часть мартеновского шлака, окалину с содержанием масел менее 0,3% и предварительно подготовленную в виде аглопромсырья смесь окалины с содержанием масел более 1,5%, отсева агломерата и окатышей, колошниковой пыли и шлама, в процессе дозирования на сборный конвейер усредненную в штабеле смесь укладывают на слой железорудного концентрата, покрывают слоем известняка, топлива, а перед окомкованием отдозированные компоненты смешивают с горячим возвратом с температурой 700-900°С и выдерживают смесь в бункерах. Кроме того, соотношение в аглопромсырье масс окалины и отсева агломерата и окатышей поддерживают равным 1,0: (1,5¸3,5), Способ направлен на достижение наилучших показателей аглопроцесса при вовлечении в аглошихту максимального количества видов образующихся отходов металлургического производства. Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Для достижения необходимых показателей аглопроцесса и качества агломерата необходимо на стадии подготовки шихты создать оптимальные условия для протекания физико-химических процессов при окомковании и в спекаемом слое. Способ подготовки шихты к агломерации базируется на установленной авторами закономерности о необходимости селективного смешивания, штабелирования компонентов шихты, направленного дозирования усредненных в штабеле и дополнительно водимых компонентов, последующего воздействия на шихту перед окомкованием и спеканием. Установлено, что предварительно подготавливаемая в виде аглопромсырья смесь должна содержать практически некомкующиеся первичную крупную и мелкодисперсную замасленную окалину, колошниковую пыль, мелкодисперсные влажные шламы, к которым добавляется отсев агломерата и окатышей. Отсев офлюсованного агломерата содержит до 2,0% активной извести, поскольку агломерат разрушается в значительной мере по местам нахождения неусвоившейся и находящейся в спеке в виде "беляков" извести. Эта известь в предварительно подготавливаемой в виде аглопромсырья смеси частично нейтрализует Отрицательное влияние гидрофобной замасленной окалины на гранулирование шихты при окомковании. Кроме того, известь является катализатором разложения масел и облегчает их удаление путем испарения при контакте с частицами горячего возврата, что регламентируется предлагаемым изобретением. Это важно особенно для аглофабрик, где в шихте не используется известь, например, аглофабрика ЮГОК. Соотношение на металлургических предприятиях образующейся при горячей прокатке и волочении крупной первичной окалины с содержанием масел менее 0,3% (из-за низкой ее удельной поверхности) и мелкодисперсной вторичной замасленной окалины с содержанием масел 8-15% составляет 85%: 15%, Поэтому данным способом регламентируется использование в предварительно подготавливаемой в виде аглопромсырья смеси окалины с содержанием масел более 0,85 х 0,3 + 8,0 х 0,15 = 1,5%, где 0,85 и 0,15 доля, а 0,3 и 8,0 - минимальное содержанием масел, %, соответственно в первичной и вторичной окалине. Предварительно подготавливаемая смесь в виде аглопромсырья из некомкуемых колошниковой пыли, окалины с содержанием масел более 1,5%, а также высоковлажного шлама и практически сухого отсева агломерата и окатышей позволяет реализовать в наибольшей степени положительный физический процесс влагообмена, а соотношение крупнозернистых (отсев, первичная окалина) и мелкозернистых (шлам, колошниковая пыль, вторичная замасленная окалина) составляющих в такой смеси для последующего усреднения ее в штабеле с раздельно вводимыми только крупнозернистыми составляющими (аглоруда, магнитная часть мартеновского шлака, первичная окалина с содержанием масел менее 0,3%) дает, как установлено авторами, улучшение показателей аглопроцесса. Соотношение в предварительно подготовленной в виде аглопромсырья смеси масс окалины и отсева агломерата и окатышей поддерживают равным 1,0: (1,5¸3,5). Нижний предел соотношения 1,0: 1,5 ограничивается резким снижением испарения масел и ухудшением окомкования шихты, а верхний 1,0:3,5 обусловлен тем, что происходит переукрупнение гранул шихты и ухудшается прочность агломерата. Регулирование этого соотношения производят изменением количества первичной окалины в смеси, излишнюю часть которой раздельно вводят при усреднении в штабеле, как предусмотрено способом. Созданная с благоприятными физическими свойствами для дальнейшего передела смесь после выдержки в собственном штабеле на металлургическом предприятии усредняется непосредственно на аглофабрике с раздельно вводимыми аглорудой, мелкофракционной магнитной частью мартеновского шлака и окалины (первичной) с содержанием масел менее 0,3%. Благодаря сочетанию в штабеле гематитовой аглоруды, мартеновского шлака, обогащенного с помощью магнитной сепарации до содержания железа 55%, в том числе до 15% металлического, и окалины удается добиться их тесного контакта и возможности протекания твердофазных реакций при нагреве шихты. Это улучшает возможность образования жидких фаз и повышает прочность агломерата, позволяет уменьшить расход топлива на процесс. Микрообъемы продуктов твердофазных реакций, в том числе и ферритообразования, отмечаются даже в местах контактирования с частицами горячего возврата, с которым шихта смешивается и выдерживается в бункерах до увлажнения и окомкования, как регламентируется предлагаемым способом. В процессе дозирования на сборный конвейер в шихтовом отделении аглофабрики усредненную в штабеле смесь укладывают на слой железорудного концентрата, облегчая его контакт с крупнозернистыми составляющими смеси, являющимися зародышами гранул при окомковании. Слой смеси покрывают слоем известняка, создавая микрообъемы с высокой потенциальной возможностью твердофазных реакций и расплавообразования. Только затем на слой известняка укладывают твердое топливо, являющееся "инертной" частью шихты при ее подготовке к агломерации. Перед окомкованием отдозированные компоненты шихты смешивают с горячим возвратом с температурой 700-900°С, доля которого составляет обычно 25-35%, и выдерживают смесь в бункерах. Верхний предел температуры возврата ограничивается температурой коробления пластин металлических конвейеров, а нижний - резким снижением испарения масел вторичной окалины и процесса твердофазного минералообразования в микрообъемах шихты, что ухудшает процесс окомкования шихты и прочность агломерата. В промышленных условиях способ реализуется следующим образом. Предварительно подготовленную в виде аглопромсырья смесь готовят в виде штабеля из окалины с содержанием масел более 1,5% отсева агломерата и окатышей, колошниковой пыли и шлама на металлургическом предприятии, не имеющем в своем составе аглофабрики или на предприятии с аглофабрикой, но со значительным превышением доли образующихся отходов над долей возможной их утилизации при сложившихся шихтовых условиях аглодоменного производства. На аглофабрике горнообогатительного комбината усреднению в штабеле подвергают раздельно поставляемые аглопромсырье, аглоруду, мелкофракционную магнитную часть мартеновских шлаков с предприятий, не имеющих аглофабрик, и первичную окалину с содержанием масел менее 0,3% также с предприятий, не имеющих аглофабрик, например, трубных заводов, кузнечных цехов. В шихтовом отделении аглофабрики первоначально на сборный конвейер дозируется железорудный концентрат, на него укладывается усредненная в штабеле смесь, которая покрывается слоем известняка, затем дозируется топливо. Отдозированные компоненты смешиваются с горячим возвратом в первичном смесителе. В процессе транспортировки и выдержки смеси в бункерах происходит удаление масел вторичной окалины, испарение которых имеет место при контакте с частицами горячего возврата. Затем из бункеров шихта выдается в барабан-окомкователь, где производится увлажнение и окомкование шихты. Окомкованная шихта загружается на спекательные тележки агломашины, зажигается и спекается в агломерат. Сравнение известного [2] и предлагаемого способа проведено в лабораторных условиях. Удельную производительность аглоустановки определяли по выходу годного фракции +10мм после сбрасывания аглопирога с высоты 2 м на стальную плиту. Спекания выполнялись в чаше диаметром 220 мм. Прочность агломерата определяли по выходу фракции + 5мм после барабанного испытания годного по ГОСТ 15137-79. Восстановимость агломерата оценивали по степени его восстановления при нагреве до 1050°С в восстановительной атмосфере по ГОСТ 21707-76. Аглошихта состояла из компонентов в следующем соотношении, %: Железорудный концентрат 45,8 Аглоруда 18,3 Известняк 18,8 Топливо (смесь коксовой мелочи и АШ) 5,3 Шлам 1,5 Колошниковая пыль 2,7 Окалина с содержанием масел более 1,5% 2,0 Отсев агломерата и окатышей 3,0 Окалина с содержанием масел менее 0,3% 1,3 Мелкофракционная магнитная часть шлака 1,3 Согласно предлагаемому способу предварительно в виде аглопромсырья готовилась смесь с естественной влажностью из окалины с содержанием масел более 1,5%, отсева агломерата и окатышей, колошниковой пыли и шлама. Усредненная смесь выдерживалась в течение 3 суток в виде заштабелированного аглопромсырья. Затем формировали штабель из раздельно вводимых аглоруды, мелкофракционной магнитной части мартеновского шлака, окалины с содержанием масел менее 0,3% и аглопромсырья. После выдержки компонентов в штабеле производили послойную укладку на слой концентрата усредненной в штабеле смеси, затем известняка, топлива. После выдержки послойно уложенных компонентов в противне, моделирующем нахождение отдозированных компонентов на сборном конвейере в шихтовом отделении аглофабрики, шихта подается в барабанный смеситель, где смешивается с 25% (сверх 100% шихты) возврата с температурой 700-900°С. После этого смешанная шихта выдерживается в течение 20-30 мин в смесителе и бункере, где происходит испарение масел. Затем шихту загружают в барабанокомкователь, где ее увлажняют до оптимальной влажности и окомковывают в течение 2 мин. Окомкованную шихту остужают до температуры окружающего пространства, дабы исключить влияние подогрева шихты, не предусмотренного известным способом [2]. Шихту загружают в аглочашу и спекают в агломерат. По известному способу [2] мелкодисперсные отходы металлургического производства, представленные шламом, колошниковой пылью, окалиной из вторичных отстойников (замасленной) смешивают и окомковывают с железорудным концентратом в течение 1,5 мин. Затем в окомкователь вводят смесь усредненных отходов металлургического производства, представленных первичной окалиной, отсевом агломерата и окатышей, охлажденным возвратом, в свою очередь смешанную с мелкофракционной магнитной частью мартеновского шлака, аглорудой, известняком и топливом. Окомкование продолжают еще в течении 0,5 мин, после чего шихту также загружают в аглочашу и спекают в агломерат. Результаты спекания по известному и предлагаемому способам представлены в табл.1. Полученный агломерат имел содержание железа 54,2%, основность 1,25 ед. Таким образом, в предлагаемом способе в сравнении с известным достигнуто повышение прочности и восстановимости агломерата и экономия топлива без снижения производительности. Об удалении масел, вносимых окалиной, в процессе подготовки шихты к спеканию судили по снижению потерь при прокаливании высушенных проб шихты. Шихта содержала 0,1% масел, которые удалялись полностью в процессе ее подготовки по предлагаемому способу и не удалялись совсем при подготовке ее по известному способу. Пределы оптимального соотношения в аглопромсырье масс окалины и отсева агломерата и окатышей определены опытами, результаты которых представлены в табл. 2. При общем содержании в шихте окалины с содержанием масел более 1,5% и отсева агломерата и окатышей, равном 5,0%, оптимальное их соотношение в составе аглопромсырья получено в опытах 3 и 6 и находится в пределах 1: (1,5¸3,5). В опыте 5 удаление масел в процессе подготовки шихты составляло только 55%. В остальных опытах масло удалялось на 90 - 100%. Таким образом, установлено преимущество предлагаемого способа перед известным [2] и определены его оптимальные параметры.