Способ подготовки сидеритовых руд к доменной плавке

(51) М. Кд. С 22 В 1/02 с присоединением заявки М Гееударстввииый комитет СССР ив делам изобретений и открытийДата опубликования описания 05.04,80 М. Э.Бланк, В. В. Червоткин, Б. А. Бокбвиков,А. И, Ахлюстина, А. М. Комлев, А. И. Медведев,Г, А. Пермяков и Б. Н. ЗверевВсесоюзный научно-исследовательский институт металлургической. теплотехники и Научно- исследовательский и проектный институтобогащения и механической обработки полезных ископаемыхУралмеханобр(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СИДЕРИТОВЫХ РУД К ДОМЕННОЙ ПЛАВКЕ Изобретение относится к области че)5 ной металлургйи и может быть использовано при подготовке к доменной плавкесидеритовых руд.Известны способы подготовки сидеритовых руд, включающие магнетизирующий обжиг в окислительной атмосфере в шахтных печах 11 и на агломерационных машинах И . Эти способы неэкономичныНаиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является способ подготовкв к доменной плавке сидеритовой руды Бакальского месторождения )31. Способ включает дробление исходной руды на фракции до 60 мм, грохочение на фракции 60-О мм и 10-0 мм, окислительный обжиг руды фракции 60- 10 мм в шахтных печах при температуре 800-1000 С в течение 270 мин, грс хочение обожженного продукта на фракции 60-8 и 8-0 мм, магнитную се 2парацию каждой фракции иа сепараторах слабого поля.Окислительный обжиг крупнокусковой руды в шахтных печах ведут продуктами сгорания природного газа с коэффициентом расхода воздуха 0( = 1,8-2,0К недостаткам способа относится выде-, ление при магнитной сепарации крупноокускованных концентратов (60-8 мм), бедных по содержанию железа (47-49%), так как в процессе окислительного обжига железосодержащий карбонатный минерал - сидерплезит (Ге Мре) СО - разлагается и преобразуется в магнезиоферрит (Ге 0ИдО), содержащий 57- 60,2% железа, количество которого в продуктах обжига не превышает 80%, Кроме того, при окислительном обжиге гидро- окислы железа не магнетизируются и при магнитной сепарации вместе с пустой породой удаляются в хвосты, вследствие этого хвосты содержат 26-28% железа и потери металла при обогащении достигают 13%.3 7261Другим недостатком способа является незначительная (25-30%) степень десульфурации обожженной руды, поэтому при переработке по этой технологии руд; содержащих более 0,3% серы, получают концентраты некондиционные по содержанию серы.Цель изобретения - повышение эффективности процесса эа счет увеличения содержания железа металлического в руде 10 и уменьшения потерь его с хвостами, а также снижение содержания серы в концентрате.Поставленная цель достигается тем что руду вначале обжигают в течение 15 250-300 мин в нейтральной или слабовосстановительной среде продуктами сгорания природного газа, содержащими 5-9% окиси углерода, с коэффициентом расхода воздуха 0,9-1,0 в присутствии рециркулирующих газов, а затем довосстанавливают в той же печи в течение 60-90 мин смесью газов, содержащей 70-80 об.% водорода и 15-25 об.% природного газа.При обжиге сидероплеэита в нейтральной или слабовосстановительной среде продуктами сгорания природного газа в присутствии газов, образовавшихся от разложения карбонатов, отсутствует свободный кислород, поэтому только часть закиси О железа окисляется до МдО РеОи в рей 3 эультате степень восстановления обожженного продукта доходит до 20% по . кислороду.Процесс диссоциации сидероплеэита (ео,5 18 оаа ) СОэ, являющегося основным железосодержащим минералом сидеритовых руд Бакальского месторождения, при нагревании описывается уравнением: 4 ее нд со:4%е нд 104 сО (11родукты диссоциации, образовавшиесяпо уравнению (1), взаимодействуют между собой с образованием магнеэиоферрита ИОе 0 з и вюстита (закиси железа ГеО)Суммарный процесс диссоциации сидеро 45 плезита описывается уравнением: " "еол 4 ЯоФэ"49 О е О +РеО+5 СО+6 О (2).При последующем довосстановлении обожженного продукта смесью водорода и природного газа часть железа восстанав ливается до металлического состояния иодновременно происходит восстановление гидроокислов железа.Степень восстановления продуктов об.,кига достигает 70-90% (по кислороду), а содержание железа в концентрате после магнитного обогащения повышается до 65-75%. Кроме того, за счет восстанов 99 4ления гидроокислов железа снижается содержание железа в хвостах магнитной сепарации.Использование восстановительного газа, содержащего значительное количествоводорода (80%), способствует эффективному удалениюсеры из обожженной руды,На.чертеже показана схема реализации.способа.На схеме изображены: шахтная печь 1с выносной топкой 2; система очисткиколошникового газа, включающая циклоны 3, аппараты Ф мокрой газоочистки,газодувки 5, рекуператоры 6 для подогрева смеси водорода с природным газомсистема очистки водорода, включающаяциклоны 7, аппараты 8 мокрой газоочистки, газодувки 9; грохот 10, магнитныйсепаратор 1 1,Способ осуществляется следующим образом. Крупнокусковую сидеритовую рудузагружают в шахтную печь 1 в зону обжига Туда же через выносную топку 2подают продукты сгорания природного газа при коэффициенте расхода воздуха0,9-1,0. Обжиг ведут в течение 250300 мин при температуре 950-1050 Св нейтральной или слабовосстановительной среде, содержащей 5-9% окиси углерода, в противотоке продуктов сгоранияприродного газа в присутствии газов, образовавшихся в процессе разложения карбонатов. Эти газы выводят иэ печи через,циклоны 3 и аппараты 4 газоочистки,часть их рециркуляционной газодувкой 5подают в выносную топку 2 шахтной печи1, а остальную часть сбрасывают вдымовую трубу. Использование газа, образовавшегося при разложении карбонатов, позволяет создать слабовосстановительную,атмосферу и снизить температуру продуктов сгорания прйродного газа. Обожженный продукт, восстановленный в зоне обжига до 20% (по кислороду) и разогретыйдо 950-105 ООС, через разделительнуюзону поступает в зону восстановления,где в прямотоке смеси газов, содержащей 70-80 о 6.% водородаи 15-25 о 6.%природного газа, происходит окончательное восстановление обожженного прорукта до 70-90% (по кислороду) и удалениесеры из него,При разложении природного газа в зоне восстановления на углерод и водородкомпенсируются затраты водорода на восстановление руды с учетом перетока водорода в зону обжига. Переток части726199 Испытывалась сидеритовая руда Бакальского месторождения.25Параметры и показатели процессов об-.жигаи магнитной сепарации по предлага,емому способу и прототипу приведены втабл . 1-3,Т абли ратура, Св зоне обжигав зоне восстаноления 950-1050 950-1050950-650 емпературв водородаприродного газа, подаваемого Температура продукт сгорания,ОС 00-1200 1 100-1200 родолжительность обжига, мина) в зоне обжигаб) в зоне восстановления,всход тепла на тонну ырой руды, ккал/т всход природного аза на тонну сырой ру ды, нм /т:в том числе:в) на отоплениезоны обжига 0 0 200000 290000 138 3 газа из эоны восстановления предотвращает накопление в циркулпруемом водороде двуокиси углерода, сероводорода иазота,Разогрев обожженного продукта в зонеобжига до 950-1050 С обеспечиваетовысокую скорость восстановительного йрсцесса в зоне восстановления. Процессывосстановления обожженной руды и разложения природного газа в этой зоне осущесптвляют при снижении температуры с 9501050 С до 650 С. Для обеспечения не-,о аобходимого теплового режима зоны восстановления смесь водорода и природного газа нагревают до 600-650 С в рекуператоре 6. Металлиэованный продуктобразующийся в процессе восстановления,является катализатором раэлбженйя природного газа.Обработанный водород с парами влаги 20выводят иэ печи через системы очисткиводорода и рециркуляционной газодувкой9 подают в зону восстановления и зонуохлаждения шахтной печи, где обожженный продукт охлаждают до 50 С, Затемпродукт направляют на грохот 10, кото-,рый разделяет его на фракции 60-8 и8-0. мм,6Обожженный продукт фракции 8-0 мм и исходную руду фракции 10-0 мм направ-. ляют на агломерацию.Обожженный продукт крупностью 60- 8 мм направляют на сухую магнитную се 4 парацию, осуществляемую на сейараторах 11 с напряженностью магнитного поля 1000 Э, Магнитный концентрат является готовым продуктом для доменной плавки.Способ проверен в лабораторнЫх услови- . ях на установках ВНИИМТ производительностью 30-70 кг/ч и в промышленных условиях в шахтной печи Белорецкого металлургического комбината производительностью 30 т/сут, Магнитная сепарация восстановленного продукта осуществлялась в институте Уралмеханобр на сухом барабанном сепараторе промышленного образца при напряженности магнитного поля 1000 Э,8.П опжение табл 1 726199 б) на смешейие сводородом вцикле. рециркуляциив) на отопление газоподогревателя . Коэффициент расхода воздуха при отоплении эоны об- жига 60,6 0,95-1,00 1,8-2,0 Восстановительная 84-87 СредаСтепень восстановления Окислительная 33,8 Степень десульфурации чен фракция60-10Отсев 1О мм 69 21 31,2 1,90 75,70,11 75 29,89 25 исходной 30,79 29,9 0 24,0 я И дь 0 00 ОО ОО,О руда Окислитель- Обожженый обжиг в ныйшахтной пе-. Пыль 1 48, 1,5 23 38,44 59,3872,2888 1,88 58,80 3,50 43,2 38,6 чи 18,9 Фракция 0-10 мм 1 31 90 75,78- - -1 рохочение фракция обожженной 60-8 мм 42 руды Отсев 80,2,20 56,73 6,27 0,14 енный 48,73 8, 19 89,95 15,5538 44 59,38 72,2 42,44 0,95 3,24 6 1 Сухая маГъ- Концентранитная сепа- фракции 60 рация фрак ммпии 60-8 мм Хвосты фрции 60-8Пыль Эфракция60-8 мм 31,85 48,66 50 53,26 ак ф,17 ,13 9,2056,73 3,40 3 Таблица 2Технологические показатели обжиг магнитного обогащения исходной руды726199 10Продолжение табл. 2 По способу-прототипу Операции Продукты выход от содержа- извлечеруды, % ние Ре % ние Ре% Суммарные Концентратпоказатели фракции 608 ммОтсев на 31,85 48,66 37,06 32,08 50,20 агломерациюСуммарнаяпродукцияХвостыПыльЛетучиеИсходн.руда 93,03 2,614,36 50,33 17,30 57,77 39,74 27,37 36,97 68,91 10;341,77 1898 58,25 4,73 2,3434,68 100 31,51 100,0 100,0 30,87 100,0 блица ТаХимический состав сырой руды фракции 60-10 мм,продуктов обжига и магнитной сепарации Сырая руда Гфракция 6010 мм Е 3127 2,3038,00 220 6,50 37,60 0,207 ожженная руда Р Р) хвостам с крупнокусковыми,(60-8 ммснизились с 9,17 до 2,61%.Степень десульфурации по иму способу достигла 90-92%при окислительном обжиге).Технико-экономические рвсчполненные Гипрьмезом, показалприменение металлизованпого кта вместо концентрата, получен способ позволяет полусодерж ленный продукт, еталлического ж итной сепарации щентрвты с соде (48,66% при ок Хвосты выделяют 3% железа ( 27, 3 обжиге). Потери едл в гаемо 22 33 8% ез кото ржанием слителья с со% при еты в и, чтоонцептрвного из желез окислительно Предлагвемь чвть восстанов щий 30-60% м при сухой маги выделяются ко 67,1% железа ном обжиге). держанием 17, ГеемееОЕе О5 3851188,719,172,12 По предлагаемому способу выход от содержа- извлечеруды, % ние Ге % ние Ре, % 2506 67, 10 53,2633, 19 37,6739,77 9,386,007,03,50199 " РуУа А 7. 10 нщ ЦНИИ аз 60912 694 Подпис е У тейтф, г. Ужг роектная, 4 илиал 11"сидерита при окислительном обжиге, позволит снизить себестоимость 1 т чугуна на 0,30 руб.Годовой экономический эффект при переводе 9 "шахтных печей 1 очереди Бакаль ского рудоуправления на восстановительный обжиг за счет сокращения потерьжелеза с хвостами, увеличения содержания железа в концентрате-, сокращения расхода кокса и увеличения производительноо ти доменных печей Челябинского. металлургического завода составит 690000 руб,формула изобретения15:. Способ подготовки сидеритовых руд к доменной плавке, включающий обжиг классифицированной крупнокусковой руды в шахтных печах с последующим магнитным обогащением обожженного про дукта, о т л и ч а ю щ и й с я -тем, что, с целью повышения эффективностипроцесса за счет увеличения содержания железа металлического в руде и умень щения потерь его схвостами, а также снижения содержания серы в концеитрате, руду вначале обжигают в течение250-300 мин в нейтральной или слабовосстановительной среде продуктами сгорания природного газа, содержащими 59% окиси углерода, с коэффициентом расхода воздуха 0,9-1,О в присутствии рециркулирующих газов, а затем довосстанавливают в той же печи в течение 6090 мин смесью газов, содержащей 7080 об.% водорода и 15-25 обЛ природного газа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Обогащение сидеритовых руд зарубежом";Информация, 5, сер, 2,ЦНИИЧМ, 1962, с. 6.г. К .ск Л. и., Хо лов Д,Г.илхл стина Л. И. Технология обогащения магнезиальных карбонатных руд.-Труды УШ Международного конгресса по обогащению полезных ископаемых, Ленинград, 1968,с. 219.3. Федоренко Н. В., Жунев А. Г, идр.Обогащение обожженных бакальских,сидеритовых руд, "Горный журнал",1976, % 7, с. 58-61 (прототип).