Спосіб підготовки сировини до доменної плавки

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЫРЬЯ К ДОМЕННОЙ ПЛАВКЕ, включающий металлизацию тонкоиэмельчеиного концентрата газом-восстановителем во взвешенном слое, ввод известьсодержаще го материала и угля и последующее брикетирование смеси, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращений расхода кокса и повышения производительности доменной печи за счет использования насадки из брикетов сырья, известьсодержащий материал предварительно подогревают до 750-950° и вводят во взвешенный слой в количестве, обеспечивающем отношение окиси кальция к кремнезему в брикетах 1,8-2,0, а перед брикетированием в смесь вводял предварительно нагретый JXO 200-250°С уголь. 10 го СП 1 1129255 вания регулируется в известном споИзобретение относится к черной металлургии и может бгыть использособе только изменением расхода и вано при подготовке металлургичестемпературы газа-восстановителя. кого сырья для доменный и ферросЦелью изобретения является сокраплавных печей. щение расхода кокса и увеличение производительности доменной печи Известны различные способы полуза счет использования насадки из чения из железорудного концентрата брикетов сырья, окускованного сырья для доменных Поставленная цель достигается и других металлургических печей: тем, что согласно способу подготовагломерация, окомкование и брикетики сырья к доменной плавке, вклюрование. Качественно подготовленное этими способами сырье имеет высокую 10 чающему металлизацию тонкоизмельченного концентрата газом-восстаначальную прочность (выше 200 кг-окановителем во взвешенном слое, ввод тыш), содержит окись кальция в колиизвєстьсодержащего материала и честве, достаточном для полного угля и последующее брикетирование флюсования кремнезема пустой породы, материал а а некоторых видах этого сырья до- 15 смеси, известьсодержащий предварительно подогревают до полнительно содержится металлическое 750-950°С и вводят во взвешенный железо и углерод [1]. слой в количестве, обеспечивающем Основным недостатком подготов — отношение окиси кальция к кремнеленного известными способами сырья зему в брикетах 1,8-2,0, а перед для доменных печей-окатышей, агло20 брикетированием в смесь вводят предвамерата и брикетов - является наличие рительно нагретый до 2 00-2 50°С уголь. в нем ингредиентов (окислов железа, силикатов и т.п.), которые при нагПо мере совершенствования технореве до сравнительно невысокой темлогии доменного производства ( попературы {30Q~900°C} в восстанови25 вышение нагрева дутья, применение тельной атмосфере шахты доменной петопливных добавок в дутье и металличи изменяют свой объем, растрескизация шихты) снижается потребность в ваются и, образовьгоают жидкие фазы коксе как теплой ~)сителе, так и с участием легкоплавких окислов восстановителе, а растет роль железа и марганца. Снижение механикокса как насадки, по которой сте30 кают в горн жидкие продукты плавки ческой прочности, оазбухание и разрушение сырья в доменных печах л фильтруется горновой газ. Замена приводит к ухудшению основных техниКокса (хотя бы частичная) проплавко-экономических показателей плавляющей насадкой из железорудных ки - производительности печей и материалов снижает расход кокса и удельного расхода кокса. 35 одновременно повышает производительность доменных печей. Основными Наиболее близким к предлагаемому требованиями к такой насадке являютпо технической сущности и достигаеся: высокая начальная прочность, сохмому результату является способ подранение в условиях доменной печи готовки сырья к доменной плавке, *. включающий металлизацию тонкойзмель- 40 этой прочности и формы вплоть до расплавления при 1200-1300°, одночеиного концентрата во взвешенном родность размеров и структуры. алое гаэом-востановителем, ввод Наиболее полно этим требованиям моизвесть содержащего материала и гут удовлетворять металлизованные угля и последующее брикетирование брикеты, изготовленные предлагаемым смеси [2] . 45 способом. Однако прочность и размеры этих брикетов сохраняі тея в восстановиПолучение высокой начальной прочтельной атмосфере доменной печи ности (более 200 кг/брикет) и однотолько до 900-1000 °С, что не позвородной структуры в этих брикетах ляет использовать их в доменных достигается вследствие образования 50 высокоактивных к свариванию между печах в качестве проплавляемой насадки, выполняющей газодинамические собой металлизованных частиц и сохфункции кокса, тан как уже в нижних ранения этой активности до брикетичастях шахты и распаре они сами распрования. Такие активные частицы лавляются и стекают в виде чугуна образуются при металлизации тонкоиэ55 мельченных концентратов во взвешени шлака в горн печи, препятствуя проходу газа в шахту. ном слое при 7 50-950°С. При температуре восстановления выше 950°С Массовое производство металлинаблюдается образование неактивных эованных брикетов по известномукарбидов железа, а при меньшей способу ограничено валедствие налипания частиц метаїпического железа 60 750°С значительно замедляются процессы восстановления железа,конверсии на стелках агрегатов металлизации СО г и НцО и удаления летучих из угля. и брикетирования. Раз-витие процесса налипания определяется температурПоддержание указанных температур ными условиями, а температура прово взвешенном слое, а также добавки цессов металлизации и брикетиро65 угля и извести во взвешенный слой 1129255 я тервале температур 800-1200 С, позгарантируют устранение налипания воляет сохранить прочность брикетов частиц металлизсванного концентрата до прихода их в горн и расплавления на стенках реакторов и брикетного в нем под воздействием шлака, обпресса, полное удаление летучих из разующегося от расплавления других угля, участие углерода угля в конверсии С 0 2 и Н 2 0 , металлизацию 5 железорудных материалов, кокса, флюса и т.п. концентрата выше 50%, при которой Образование в брикетах в доменной возможна высокая начальная прочпечи прочной решетки-каркаса - из ность брикетов при сравнительно двухкальциевого силиката возможно небольших усилиях обжатия (4 002 600 кг/см ). 10 благодаря совершенному перемешиванию гонкоизмельченных (90% класНаиболее совершенно (без изменения са 0-0,074 мм) извести, угля и конусловий восстановления) указанные центрата во взвешенном слое и постемпературы регулируются предвариледующему горячему брикетированию, тельным подогревом концентрата, угля что обеспечивает тесный контакт и извести, причем в зоне металлиза- 15 между САО и SiO в порах первоначаль2 ции температура регулируется нагреной металлической решетки. Исследовом концентрата и извести до 750вания показали, что частички метал950 С, так как частицы этих материалического железа при брикетировании лов не спекаются при таких темперавыдавливаются из пустой породы до турах. Нагревом угля в диапазоне 20 сваривания между собой, а пустая по200- 250°С обеспечивают регулироварода И ИЭВеСТЬ Зс-ПОЛНЯЮТ ПОрЫ ЭТОЙ ние оптимальной температуры смеси решетки. Только горячее брикетироваперед брикетированием, удаление осние тщательно перемешанных тонкоизновной массы летучих. нельчениых частиц концентрата, меНачальная прочность брикетов выше ус таллизовэнного не ниже, чем на 50%, 200 кг/брикет является необходимым, извести и угля, может обеспечить усно недостаточным условием для получеловия для образования^ прочной решетния металлургического сырья, выполки на 2СаО SiO 2 в доменной печи по няющего в доменной печи функции протвердофазной реакции между СаО и SiO плавляемой насадки. Для придания ме30 в брикетах. тализованным брикетам этих качеств На чертеже представлена принцисогласно предлагаемому способу их пиальная схема устройства получения получения вводят во взвешенный слой сырь я. известь и уголь в количества, обеспеСпособ осуществляется следующим чивающем отношение содержаний в бри35 образом. кетах окиси кальция к кремнезему Железорудный концентрат 1 товар1,8-2,0. ного производства горно-обогатительКоличество и способ ввода извести ных комбинатов крупностью 0-0,07 4 мм определяются условиями образования в предварительно сушат и нагревают доменной печи при нагреве брикетов от 8bo°C до 1200°С ct'-двухкальцие40 ро 13 5°С продуктами полного сжигания газа 2, отработанного в агрегате мевого силиката (2CaO-SiO ) иэ кремталлизации 3, затем дополнительно незема пустой породы концентрата, нагревают до 1000°С продуктами 4 извести, золы, угля и окиси кальция неполного сжигания ( с 0,7) отра£ извести в результате твердофазной ботанного газа в технологическом реакции, 45 кислороде 5. Этими же продуктами Образующийся в доменной печи в сжигания горячий железорудный конf брикетах d - двухкальциевый силикат центрат транспортируют и вводят в является структурной составляющей, агрегат металлизации 3, где его обеспечивающей создание в брикетах металлизуют во взвешенном слое горяпрочной решетки-каркаса, который _ . чим (5QQ-80Q°C} газом-восстановитев момент расплавления каркаса из лем, продуктами конверсии СО2 и металлиэованных частиц при 9 50Н 2 О и летучими угпп. Во взвешен1150°С сохраняет форму брикетов. ный слой подают известь 6, нагретую е 1 -2CaO-SiO2 - устройств во ^ до 900°С за два приема: вначале провсем диапазоне температур нагрева дуктами 7 и 8 полного сжигания габрикетов в печах от момента его - Ь за, а затем - неполного (oi-0,8) * образования (760-830°С) до их расп~ и уголь 9 Г нагретый и высушенный лавления (13ОО-145О°С). в за один прием продуктами неполного Предлагаемый способ, согласно сжигания отработанного газа которому в брикетах первоначальный ( c - 0,65) до 650°С. t прочный каркас из сваренных между 60 Смесь металлизованного ча 80% консобой металлических частиц замецентрата, дегазированного угля и щают каркасом из o ^CaO-SiO^ , обраL извести при 650°С направляют в зующегося непосредственно в металбрикет-пресс 10 на брикетирование, а лических печах в результате твердофазных реакций при нагреве в ин- _ £5 готовые брикеты - на охлаждение до 1129255 Й 12О С смесью перегретого пара и колодного отработанного газа, затем на склад доменных печей. Отработанный газ 11 из агрегата металлизации после тонкой очистки и компримироаанич распределяют по горелкам полного и неполного сжигания и на конверсию. Продукты полного сжигания очищают в устройстве для очистки газа 12 и сбрасывают в дымовую трубу 13. П р и м е р 1. Железорудный концентрат Криворожского СсвГОКа (содержание железа общего 65,2, кремнезема 8,54, оксида кальция 0,50%) с влажностью 8% в количестве (по сухой массе) 967, 5 кг/т брикетов и крупностью 0-0,074 мм, предвариГ тельно сушат и нагревают до 115 С продуктами полного сжигания газа, отработанного в агрегате металлизации, затем сухой концентрат дополнительно нагревают до 1С00°С продуктами неполного сжигания ( d -0,7) отработанного газа в горелке с использованием технологического кислорода. Этими же продуктами сжигания горячий концентрат транспортируется с расходной концентрацией 25 кг концентрата на 1 кг газа в агрегат металлизации, где его металлизируют на 80% во взвешенном слое нагретым до 700°С газом-восстановителем, продуктами конверсии СО 2 и Н 2 О и летучими угля. Во взвешенный слой подается известь состава,% : СаО 85,0; SiO 2 2,0; М^.0 3,0 и СО 2 8,0 - в количестве 190 кг на 1 сухого концентрата крупностью 0-0,074 мм. Известь нагрета до 750°С за два приема: в начале нагрева при обжиге известняка продуктами полного сжигания отработанного газа, а затем неполного ( & 0,7). Известь вносится во взвешенней слой газом теплоносителем, которым она нагревалась на втором этапе. Смесь металлизованного концентрата с известью подают в третью ступень металлизации, где происходит охлаждение этой смеси до 650°С углем, предварительно высушенным и подогретым до 250°С. Подогрев угля осуществляют отработанным газом в сушилке. Уголь имеет следующий состав, %: С с 84,65; Н с 3,42; 0 е 0,156; N c 1,54; Sco5 1,82; Fe c p 6 1,11; SiO 2 3,16; СаО 0,17. Количество угля 91 кг на 1 кг сухого концентрата, крупность 0-0,2мм. Уголь, нагретый в третьей ступени реактора металлизации до 650°С, дегазируется с выделением летучих, которые принимают участие в восстановлении концентрата, а также в конверсии С 0 2 и Н 2 0 по реакциям: С„Н т + nCO « 2пСО + О (0,5m+n) = nCO С0 2 + н 2 о. Смесь концентрата, извести и дегазированного угля при 45О°С поступает в брикетный пресс. Снижение температуры смеси с 650°С до 450°С объясняется внешними потерями тепла при ее транспортировке. Горячие брикеты охлаждают до 120°С смесью перегретого пара и 10 холодного отработанного газа, затем направляют либо на склад, либо в доменный цех. Брикеты состава, %t Fe o5lUi 63,2; Ге„ е т 50,6; FeO 16,2; СаО 16,1; SiO 2 8,9; С 7,0; S 0,113загружают в доменную печь. При наг15 -реве брикетов в доменной печи до 950-11и0 °С в них интенсивно проходят процессы довосстановления FeO и науглероживание железа за счет углерода брикетов. Затем наугле20 роженное металлическое железо нач^йает плавиться и вытекать из брикетов , в которых к моменту нагрева их до температуры плавления науглероженного железа (113О-12ОО°С) обра25 зуется прочная решетка из двухкальциевого силиката, в которую входит вся основная пустая порода (СаО, SiCL , М^О, А?2 О 3 ) брикетов. Брикеты, сохраняя форму и прочность вплоть 30 до прихода в горн (1300-1400°С), служат проплавляемой насадкой в нижней части шахты, в распаре и в заплечиках. В горне двухКальциевый силикат размывается кремнеземом золы кокса, агломерата, оксидами мар 35 40 45 50 • ганца и щелочами и переходит в конечный доменный шлак. Проплавка этих брикетов в доменной печи в количестве 60Q кг/т чугуна совместно с агломератом, офлюсованным до отношения СаО: О 2 = 0,9 - 1,0, при вдувании в горн пылеугольного топлива в количестве 2 50 кг/х чугуна позволит сократить расход кокса на 340 кг/т чугуна, исключить применение в доменной печи природного газа (135 м3 /т чугуна) и кислорода (140 м э /т чугуна). Освободившееся количество природного газа и кислорода достаточно для получения требуемого количества металлизованных брикетов. Производительность доменной печи повышается в 2,6 раза: Р 1 У' 60 65 г 2,50 271,3 6,33 2АЬ где Р и Р - удельная производительность доменной лечи до и после применения предлагаемого сырья, т/м 3 сут; Э - интенсивность плавки по v фурменному газу,м 3 /мин/м 3 полезного объема печи; 1129255 жение гидратов и сложных железосодержащих соединений с А 1 2 О 3 , БіО 2 и СаО. Для охлаждения и науглероживания смеси вносится уголь в количестве 113 кг/т брикетов, подогретый до 200°С. Уголь Бачатского месторождения (Кузбасс) имеет следующий состав, %: c зола А=9, сера S oSaK -0,4,влага Wp= 11,0, Смесь металлизованного концентрата, извести и угля,дегазированного при температуре 650°С, подают на брикетирование, затем на охлаждение. Состав брикетов, %: F e ^ ^ 52,2j F e w e T 26,1; FeO 33,5; M^O 1,1; СаО 16,0; А 1 2 О Э 6 , 1 ; SiO 2 8,0; С 8,0; Р 0,8; S 0,04. Эти брикеты пригодны для выплавки фосфористого чугуна. Дополнительный эффект от подготовки руд Лисаковского месторождения предлагаемым способом, также как и в примере 1, обеспечивается бпагодаря повышение производительности доменной печи при применении брикетов, полученных Металлизацию концентрата проводят предлагаемым способом, на 80% и до 501 в устройствах, аналогичных снижению расхода кокса на 170 кг/т 25 чугуна. описанным в примере 1. Во взвешенный слой подают обоженПрименение изобретения позволяет ную известь указанного выше состава, повысить производительность доменнагретую до 950°С, в количестве ных печей до 3 т/м 3 сут, снизить 160 кг/т брикетов. Благодаря меньшей расход кокса до 100 кг/т чугуна при склонности к слипанию у концентратов 30 расходе металлизованных брикетов лисаковской руды, чем у криворожских, 600 кг/т чугуна, снизить стоимость средняя температура во взвешенном подготовки сырья и капитальных влослое достигает 950 °С. Такая темперажений, заменить кокс и природный тура металлизации обеспечивает раэлогаз недефнцитными газовыми углями. с, и с ф - расход углерода кокса, 1 сжигаемого перед фурмами кг/т чугуна; V и v - выход фурменного газа, Т 3 " м /кг Сф. Кроме того, дополнительный эффект может быть получен в результате увеличения расхода угля, вдуваемого через фурмы в горн, до 250 кг. При работе доменной печи в обычных шихтовых условиях с расходом t o кокса 470-520 кг/т чугуна наибольший расход угля составляет ЬО-85 кг/т чугуна. При таком расходе угля экономия кокса может быть получена не более 60-90 кг/т чугуна. 15 П р и м е р 2. Концентрат обжигмагнитного обогащения лисаковской руды ( содержание железа общего 57,4, кремнезема 7,44, оксида кальция-0,8%) в количестве 879 кг/т и крупностью 20 0-0,074 мм сушат и нагревают по технической схеме, принятой в примере 1. Редактор Л.Веселовская Составитель В.Чижикова Техрея, С. Мигунова Корректор М.Максимишинец Заказ 9308/21 Тираж 602 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ПТЇП ' 'Патент' ', г.Ужгород, ул.Проектная, 4