Способ подготовки сырья к доменной плавке

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 ЮП С 22 В 1 24 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ 9 46.И.Громов,рошевскийллургиинецкий научно-иститут черной вка сылавке.с6-8,СЫРЬ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) СПОСОБ ПОДГОТОВКИК ДОМЕННОЙ ПЛАВКЕ, включающ.ЯО 1129255 А металлизацию тонкоизмельченного кон центрата газом-восстановителем во взвешенном слое, ввод и з вестьсодержащ 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 печиза счет использования насадки . из брикетов сырьяизвестьсодержащий материал предцррительно подогревают до 750-950 и вводят во взвешенный слой в количестве, обеспечивающем отношение окиси-каль ция к кремнезему в брикетах 1,8-2,0 а перед брикетированием в смесь вводят предварительно нагретый до 200-2500 С уголь.)Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при подготовке металлургического сырья для доменных и Ферросплавных печей.Известны различные способы получения из железорудного концентрата окускованного сырья для доменных и других металлургических печей: агломерация, окомкование и брикети. рование. Качественно подготовленное этими способами сырье имеет высокую начальную прочность (ныше 200 кг-окатыш), содержит окись кальция в количестве, достаточном для полного Флюсонания кремнезема пустой породы, а в некоторых видах этого сырья до полнительно содержится металлическое железо и углерод 1.Основным недостатком подготов - ленного известными способами сырья для доменных печей-окатышей, агло О мерата и брикетов - является наличие н нем ингредиентов (окислов железа, силикатон и т,п.), которые при наг. реве до сравнительно невысокой температуры (300-900 С) в восстановительной атмосфере шахты доменной печи изменяют свой объем, растрескиваются и, образовывают жидкие Фазы с участием легкоплавких окисловжелеза и марганца. Снижение механической прочности, разбухание , и разрушение сырья в доменных печах приводит к ухудшению основных технико-экономических показателей плавки - производительности печей и удельного расхода кокса.35Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки сырья к доменной плавке, включающий металлиэацию тонкоиэмель" 40 ченного концентрата но взвешенном слое гаэом-ностанонителем, ввод известь содержащего материала и угля и последующее брикетированиесмеси 23Однако прочнбсть и размеры этих брикетов сохраня.тся в восстанови. тельной атмосфере доменной печи только до 900-1000 С, что не позноляет использовать их в доменных печах в качестве проплавляемой насадки, выполняющей газодинамические функции кокса, так как уже в нижних частях шахты и распаре они сами расплавляются и стекают в виде чугунаи шлака в горн печи, препятствуя проходу газа в шахту.Массовое производство металлизованных брикетов по известномуспособу ограничено валедствие налипания частиц металлического железа 6 Она стенках агрегатов металлизациии брикетирования. Развитие процессаналипания определяется температурными условиями, а температура процессов металлизации и брикетиро 552вания регулируется в известном способе только изменеиием расхода и температуры газа-восстановителя.Целью изобретения является сокращение расхода кокса и увеличение производительности доменной печи .за счет использования насадки иэ брикетов сырья.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу подготонки сырья к доменной плавке, включающему металлизацию тонкоизмельченного концентрата газом-восстановителем но взвешенном слое, ввод изнестьсодержащего материала и угля и последующее брикетирование смеси, изнестьсодержащий материал предварительно подогревают до 750-950 С и вводят во взвешенный слой в количестве, обеспечивающем отношение окиси кальция к кремнезему н брикетах 1,8-2,0, а перед брикетированием в смесь вводят предварительно нагретый до 200-250 С уголь.По мере совершенствования технологии доменного производства ( повышение нагрева дутья, применение топливных добавок в дутье и металлизация шихты) снижается потребность н коксе как теплоносителе, так и восстановителе, а растет роль кокса как насадки, по которой стекают н горн жидкие продукты плавки и Фильтруется горновой газ. Замена )кокса (хотя бы частичная) проплавляющей насадкой из железорудных материалов снижает расход кокса и одновременно повышает производительность доменных печей. Основными требованиями к такой насадке являются: высокая начальная прочность, сохранение в условиях доменной печи этой прочности и формы вплоть до расплавления при 1200-1300 О, однородность размеров и структуры. Наиболее полно этим требованиям могут удовлетворять металлизованные брикеты, изготовленные предлагаемым способом.Получение высокой начальной проч- ности (более 200 кг/брикет) и однородной структуры в этих брикетах достигается вследствие образования высокоактивных к свариванию между собой металлизованных частиц и сохранения этой активности до брикетирования. Такие активные частицы образуются при металлизации тонкоизмельченных концентратов во взвешенном слое при 750-950 С. При температуре восстановления выше 950 С наблюдается образование неактивных карбидов железа, а.при меньшейЬ750 С значительно замедляются процессы восстановления железа, конверсии СО и НьО и удаления летучих из угля.Поддержание указанных температур во взвешенном слое, а также добавки угля и извести но взнешенный слойгарантируют устранение налипания частиц металлизованного концентрата, на стенках реакторов и брикетного пресса, полное удаление летучих из угля, участие углерода угля в конверсии С 02 и НО, металлизацию .5 концентрата выше 50, при которой возможна высокая начальная прочность брикетов при сравнительно небольших усилиях обжатия (400- 600 кг/см) 10Наиболее совершенно (беэ изменения условий восстановления) укаэанные температуры регулируются предвари.тельным подогревом концентрата, угля и извести, причем в зоне металлиза ции температура регулируется нагревом концентрата и извести до 750- 950 С, так как частицы этих материалов не спекаются при таких температурах. Нагревом угля в диапазоне 200- 250 С обеспечивают регулирование оптимальной температуры смеси перед брикетированием,. удаление ос- новной массы летучих.Начальная прочность брикетов выше 200 кг/брикет является необходимым, но недостаточным условием для получения металлургического сырья, выполняющего в доменной печи функции проплавляемой насадки. Для придания метализованным брикетам этих качеств согласно предлагаемому способу их получения вводят во взвешенный слой известь н уголь в количества, обеспечивающем отношение содержаний в брикетах окиси кальция к кремнезему " 1,8-2,0.Количество и способ ввода извести определяются условиями образования в доменной печи при нагреве брикетов от 800 фС до 1200:С Ы-двухкальцие О вого силнката (2 СаО 810 ) иэ кремнезема пустой породы концентрата, извести, золы, угля и окиси кальция извести в результате твердофаэной реакции. 45Образующийся в доменной печи в брикетах Ы- двухкальциевый силикат является структурной составляющей, обеспечивающей создание в брикетах прочной решетки-каркаса, который в момент расплавления каркаса иэ металлизованных частиц при 950- 1150 С сохраняет форму брикетов.ЫСаО 8 Ю - устройств во всем диапазоне температур нагрева брикетов в печах от момента его 55 образования (760-830 фС) до их расп- лавлениЯ (1300-1450 С).фПредлагаемый способ, согласно которому в брикетах первоначальный прочный каркас из сваренных между 60 собой металлических частиц замещают каркасом из К -2 СаО 8 Ю 2, образующегося непосредственно в металлических печах в результате твердофаэных реакций .при нагреве в ин тервале температур 800-1200 фС, позволяет сохранить прочность брикетов до прихода их в горн и расплавления в нем под воздействием шлака, образующегося от расплавления, других желеэорудных материалов, кокса, флюса и т.п.Образование в брикетах в доменной печи прочной решетки-каркаса - из двухкальциевого силиката возможно благодаря совершенному перемешиванию тонкоиэмельченных (90 клас" са 0-0,074 мм) извести, угля и концентрата Ьо взвешенном слое и последующему горячему брикетированию, что обеспечивает тесный контакт между САО,и 8102 в порах первоначальной металлической решетки. Исследования показали, что частички металлического железа при брикетировании выдавливаются иэ пустой породы до сваривання между собой, а пустая порода и известь заполняют поры этой решетки. Только горячее брикетирование тщательно перемешанных тонкоизмельченных частиц концентрата, металлизованного не ниже, чем на 50, извести и угля, может обеспечить условия для образовання прочной решетки на 2 СаО 810 в доменной печи по твердофаэной реакции между СаО и 810 в брикетах.На чертеже представлена принципиальная схема устройства получения сырь я.Способ осуществляется следующим образом.Желеэоруцный концентрат 1 товарного производства горно-обогатительНых комбинатов крупностью 0-0,074 мМ предварительно сушат й нагревают (цо 115 фС продуктами полного сжигания газа 2, отработанного в агрегате металлизации 3, затем дополнительно нагревают до 1000;С продуктами 4 неполного сжигания ( Ы 0,7) отработанного газа в технологическом кислороде 5. Этими же продуктами сжигания горячий железорудный концентрат транспортируют и вводят в агрегат металлизации 3, где его ме.раллизуют во взвешенном слое горячйм (500-800 С) газом-восстановителем, продуктами конверсии СО и Н 20 и .летучими угля. Во взвешен" ный слой подают известь 6, нагретую до 900 ОС за два приема: вначале продуктами 7 и 8 полного сжигания газа, а затем - неполного ( Ы -0,8) и уголь 9, нагретый и высушенный эа один прием продуктами неполного сжигания отработанного газа ( с - 0,65) до 650 фс.Смесь металлиэованного на 80 концентрата, дегаэированного угля и извести при 650 ОС направляют в брикет-пресс 10 на брикетирование, а готовые брикеты- на охлаждение до1129255СН,+ пН 20= пСО + (0,5 щ+п) Н 2,СО, + Н,СО + Н,О.Смесь концентрата, извести и дегазированного угля при 450 С поступает в брикетный пресс. Снижение 5 температуры смеси с 650 фС до 450 фСобъясняется внешними потерями тепла при ее транспортировке.Рорячие брикеты охлаждают до120 С смесью перегретого пара и 10 холодного отработанного газа, затем направляют либо на склад, либов доменный цех, Брикеты состава, :Ре,о 63,2; Ре,ет 50,6; РеО 16,21СаО 16,1; Я 102 8,9; С 7,0; Я 0,113 загружают в доменную печь. При наг-реве брикетов в доменной печи до950-1100 С в них интенсивно проходятпроцессы довосстановления РеОи науглероживание железа за счетуглерода брикетов. Затем науглероженное металлическое железо нач:. -нает плавиться и вытекать из брикетов, в которых к моменту нагреваих до температуры плавления науглероженного железа (1130-1200 С) образуется прочная решетка из двухкальциевого силиката, в которую входитвся основная пустая порода (СаО,Я 102, М 0, А 02 О) брикетов. Брикеты,сохраняя Форму и прочность вплоть 30 до прихода в горн (1300-1400 С),служат проплавляемой насадкой внижней части шахты, в распаре и взаплечиках. В горне двухкальциевыйсиликат размывается кремнеземом зо лы кокса, агломерата, оксидами мар,ганца и щелочами и переходит в конечный доменный шлак, Проплавкаэтих брикетов в доменной печи вколичестве 600 кг/т чугуна совмест но с агломератом, офлюсованным доотношения СаО: 02 = 0,9 - 1,0, привдувании в горн пылеугольного топлива в количестве 250 кг/т чугунапозволит сократить расход кокса на 45 340 кг/т чугуна, исключить применение в доменной печи природного газа(140 м/т чугуна). Освободившеесяколичество природного газа и кислорода достаточно для получения требуемого количества металлизованныхбрикетов. Производительность доменной печи повышается в 2,6 раза; 55 20 С смесью пере; ретого пара и холодного отработанного газа, затемна склад доменных печей.Отработанный газ 11 иэ. агрегатаметаллиэации после тонкой очисткии компримирования распределяют погорелкам полного и неполного сжигания и на конверсию, Продукты полногосжигания очищают в устройстве дляочистки газа 12 и сбрасывают в дымовую трубу 13.П р и м е р 1. Железорудный концентрат Криворожского СевРОКа (содержание железа общего 65,2, кремнезема 8,54, оксида кальция 0,50)с влажностью 8 в количестве (посухой массе) 967, 5 кг/т брикетови крупностью 0-0,074 мм, предварительно сушат и нагревают до 115 Спродуктами полного сжигания газа,отработанного в агрегате металлизации, затем сухой концентрат дополнительно нагревают до 1000 Спродуктами неполного сжигания( Ы -0,7) отработанного газа в горелке с использованием гехнологического кислорода. Этими же продуктамисжигания горячий концентрат транспортируется с расходной концентрацией 25 кг концентрата на 1 кггаза в агрегат металлизации, гдеего металлиэируют на 80 во взвешенном слое нагретым до 700 С газом-восстановителем, продуктамиконверсии СО 2 и Н 20 и летучимиугля, Во взвешеннйй слой подаетсяизвесть состава,СаО 85,0;Я 102 . 2,0; МО 3,0 и СО 2 80 - вколичестве 190 кг на 1 сухого концентрата крупностью 0-0,074 мм,Известь нагрета .до 750 С за дваприема: в начале нагрева при обжигеизвестняка продуктами полного сжи- .гания отработанного газа, а затемнеполного ( с 0,7), Известь вносит.ся во взвешенный слой газом тепло-.носителем, которым она нагреваласьна втором этапе.Смесь металлизованного концентратас известью подают в третьюступень металлиэации, где происходит охлаждение этой смеси до 650 Суглем, предварительно высушенным иподогретым до 250 ОС. Подогрев угляосуществляют отработанным газом всушилке, Уголь имеет следующийсостав, : С 84,85; Н 3,42 уРе 6 1,11 у Я 102 3, 16; СаО О, 17КолйЗество угля 91 кг на 1 кг су"хого концентрата, крупность 0-0,2 мм.Уголь, нагретый в третьей ступениреактора металлизации до 650 С, де- фгаэируется с выделением летучих,которые принимают участие в восста- .новлении концентрата, а также в конверсии СО 2 и Н 20 по реакциям:СН+ пСО = 2 пСО + 0,5 щН 2, 6 Р 1 -11 Сф Ч 2,50 271,3 6,32= 2,62,ф2 46 2464 1 ф где Р и Р, - удельная производительность доменной печи дои после применения предлагаемого сырья, т/максут;Э и 3 - интенсивность плавки по .фурменному газу.м/мин/мполезного объема печи;.ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5филиал ППП Патентф, г.ужгород, улПроектная, 4 с и с - расход углерода кокса,фсжигаемого перед фурман,кг/т чугуна;Ч и ч - выход фурменного газа,гм /кг С.Кроме того, дополнительный эффектможет быть получен в результате увеличения расхода угля, вдуваемогочерез фурмы в горн, до 250 кг,При работе доменной печи в обычных шихтовых условиях с расходом Ококса 470-520 кг/т чугуна наибольшийрасход угля составляет 60-85 кг/тчугуна. При таком расходе угля экономия кокса может быть получена неболее 60-90 кг/т чугуна. 15П р и м е р 2. Концентрат обжигмагнитного обогащения лисаковскойруды ( содержание железа общего 57,4,кремнезема 7,44, оксида кальция,8)в количестве 879 кг/т н крупностью 2 р0-0,074 мм.сушат и нагревают по технической схеме, принятой в примере 1.Металлизацию концентрата проводятдо 50 в устройствах, аналогичныхописанным в примере 1.Во взвешенный слой подают обоженную известь указанного выше состава,нагретую до 950 С, в количестве160 кг/т брикетов. Благодаря. меньшейсклонностик слипанию у концентратовлисаковской руды, чем у крнворожских,средняя температура во взвешенномслое достигает 950 С. Такая температура металлизации обеспечивает разложение гидратов и сложных железосодержащих соединений с А 1 гО, 810 ги СаО.для охлаждения и науглерожйваниясмеси вносится уголь в количестве113 кг/т брикетов, подогретый до200 С. Уголь Бачатского месторождения.брикетирование, затем на охлаждение,Состав брикетов, : Ре,щ 52,2;Ремонт 26,11 РеО 33,5; МО 1,1 фСаО 16,0 Ъ 1 гОз 61 Яз.Ог 8,0;С 8,0; Р 0,8 В 0,04,Этк брикеты пригодны для выплавкифосфористого чугуна. Дополнительныйэффект от подготовки руд Лисаковского месторождения предлагаемымспособом, также как и в примере 1,обеспечивается благодаря повышенимпроизводительности доменной печипри применении брикетов, полученных.предлагаемым способом, на 80 иснижению расхода кокса на 170 кг/тчугуна.Применение изобретения позволяетповысить производительность доменных печей до 3 т/мзсуу, снизитьрасход кокса до 100 кг/т чугуна прирасходе металлиэованных брикетов600 кг/т чугуна, снизить стоимостьподготовки сырья и капитальных вложений, заменить кокс и природныйгаз недефицитными газовыми углями.