Opublikowano: 6.XI.1965 50347 KI. 18a, 1/18 MKP C 21 b '/# UKD 669.162.12: 622.785.5 Ur Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Adam Lesniak, inz. Stanislaw Wolf, \f^A inz. Jerzy Przenioslo, mgr inz. Zdzislaw Radzi- ¦—~- kowski, inz. Józef Marusinski Wlasciciel patentu: Zaklady Cynkowe „Silesia" Przedsiebiorstwo Pan¬ stwowe, KatowiceLWelnowiec (Polska) Sposób spiekania mialkich koncentratów rud zelaza Przedmiotem wynalazku jest sposób spiekania metoda ssaca na znanych maszynach spiekalniczych na przyklad typu Dwight-Lloyda mialkich kon¬ centratów rud zelaza i odpadów zelazodajnych, zmieszanych z topnikiem (przewaznie kamieniem wapiennym) oraz paliwem stanowiacym niewzbo- gacona lub wzbogacona w wegiel pierwiastkowy opadajaca w dól paleniska pozostalosc po spaleniu wegla brunatnego w kotlach parowych (na przyklad o paleniskach pylowych) wyposazonych w zuzelniki wodne.Wynalazek dotyczy takze sposobu spiekania me¬ toda ssaca na znanych maszynach spiekalniczych na przyklad typu Dwight-Lloyda mialkich koncen¬ tratów rud zelaza i odpadów zelazodajnych zmie¬ szanych z topnikiem (przewaznie kamieniem wa¬ piennym) oraz paliwem stanowiacym mieszanine znanych paliw stalych, stosowanych w procesie spiekania i wzbogaconej lub niewzbogaconej w we¬ giel pierwiastkowy opadajacej w dól paleniska po¬ zostalosci po spaleniu wegla brunatnego w kotlach parowych (na przyklad o paleniskach pylowych) wyposazonych w zuzelniki wodne.Wynalazek dotyczy takze sposobu spiekania me¬ toda ssaca mialkich koncentratów rud zelaza przez spiekanie dwuwarstwowego placka, w którym je¬ dna warstwa zmieszana jest przynajmniej w czesci z paliwem stanowiacym wzbogacona lub niewzbo- gacona w wegiel pierwiastkowy opadajaca w dól paleniska pozostalosc po spaleniu wegla brunatnego 15 20 25 30 w kotlach parowych (na przyklad o paleniskach py¬ lowych) wyposazonych w zuzelniki wodne.Dotychczas w procesie aglomeracji na przyklad na tasmach spiekalniczych typu Dwight-Lloyda w celu otrzymania spieku zwyklego lub samotopli- wego (ozuzlowanego) — sluzacego jako zasadniczy pólprodukt dla produkcji surówki w wielkich pie¬ cach — z mialkich koncentratów rud zelaza i od¬ padów zelazodajnych stosowano przewaznie jako paliwo koksik stanowiacy najdrobniejsza frakcje ziarnowa przy produkcji koksu kawalkowego z we¬ gla kamiennego.Stosowany dotychczas jako paliwo koksik cha¬ rakteryzowal sie stosunkowo mala reakcyjnoscia w procesie spalania w czasie przeplywu powietrza z góry na dól przez placek znajdujacy sie na rusz¬ tach w strefie spiekania tasmy spijekalniczej Dwight-Lloyda i stanowiacy przewaznie mieszanine mialkich koncentratów rud zelaza, walcowiny (zgo¬ rzeliny), pylu wielkopiecowego, szlamu z osadni¬ ków Dorra, spieku zwrotnego oraz pylów zawro- towych odpylni spiekalni, a poza tym kamienia wapiennego o ziarnistosci od 0 do 5 mm i koksiku jako paliwa technologicznego.Koksik ten zawieral do okolo 20% wagowych po¬ piolu, czesci lotnych do 9% wagowych, przewaznie ponad"20% wagowych wilgoci oraz posiadal udzial frakcji ziarn powyzej 6 mm do 30% wagowych, a nawet niekiedy do 60% wagowych. Poniewaz ziar¬ nistosc przy stosunkowo niskiej reakcyjnosci kok- r 5034750347 siku byla niezadawalajaca przed zmieszaniem z po¬ zostalymi skladnikami, koksik otrzymany z kok¬ sowni poddawany byl dwustopniowemu rozdrob¬ nieniu na przyklad na kruszarkach czterowalco- wych. Wielkosc szczeliny pomiedzy para walców wynosila stale od 1 do 1,5 mm, a nawet. 2 mm. Przy równomiernym dozowaniu koksiku niezawieraja- cego ziarn powyzej 20 mm uzyskuje sie zawartosc frakcji od 0 — 3 mm, srednio od 80 — 90«/o wago¬ wych. Tak przygotowany koksik byl nastepnie mie¬ szany z innymi skladnikami wsadowymi.Powyzej podane wlasciwosci fizyko-chemiczne koksiku stosowanego jaka paliwo technologiczne w procesie spiekania mialkich koncentratów rud ze¬ laza powodowaly, ze proces otrzymywania spieku metoda ssaca byl powolny, z powodu malej reak¬ cyjnosci tego koksiku. Zawarty w placku koksik lub pyl weglowy ulegal zaplonowi dopiero przy nieco podwyzszonych temperaturach, a poniewaz jego ziarnistosc w calej masie namiaru byla jednakowa najpierw koksik spalal sie w górnej warstwie plac¬ ka, a nastepnie w dolnych warstwach az do samego rusztu.Powodowalo to, ze górne warstwy wsadu nie osiagaly takich temperatur jak warstwy dolne, oraz ze w górnych warstwach okres trwania maksy¬ malnych temperatur byl krótki. To, ze górne war¬ stwy, byly w maksymalnej temperaturze niedosta¬ tecznie dlugo i ze temperatura ta nie osiagala po¬ trzebnego poziomu, bylo powodem tego, ze spiek byl mniej spieczony i latwo kruszacy sie. W war¬ stwach dolnych bylo odwrotnie, maksymalne tem¬ peratury byly wysokie, okres trwania tych tempe¬ ratur byl dluzszy.Najnizej polozone czesci wsadu mialy znacznie wiecej ciepla niz to bylo potrzebne dla sprawne¬ go przebiegu procesu spiekania i dobrej jakosci aglomeratu. Dlatego w dolnych warstwach docho¬ dzilo do silniejszego spieczenia aglomeratu (spieku) az do roztopienia materialu z charakterystycznymi duzymi porami. Nierównomiernosc cieplna procesu wzdluz wysokosci warstwy wsadu pogarszala ja¬ kosc spieku i powodowala wyzsze zuzycie ciepla niz bylo to konieczne.Nie bez znaczenia takze dla jakosci aglomeratu z mialkich koncentratów rud zelaza byl fakt, ze niekiedy w koksiku znajdowaly, sie znaczne ilosci siarki, które w czasie aglomeracji nie byly w calo¬ sci usuwane ze spiekanej warstwy materialów.Celem wynalazku*jest usuniecie lub przynajmniej zmniejszenie niedogodnosci stosowanych sposobów spiekania mialkich koncentratów rud zelaza oraz stworzenia warunków dla intensyfikacji wydajno¬ sci maszyn spiekalniczych a takze podniesienie ja¬ kosci aglomeratu na calej wysokosci spiekanego placka.Zadanie wytyczone w szczególnosci w celu zmniejszenia podanych niedogodnosci zostalo roz¬ wiazane zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, ze mialkie koncentraty rud zelaza o wymiarach ziarn od 0 do 10 mm, «pyl wielkopiecowy otrzymywany obok zasadniczego produktu wielkiego pieca, su¬ rówki przez odpylenie gazu wielkopiecowego w od- pylniach suchych lub mokrych, walcowine (zgorze¬ line) otrzymywana w czasie walcowania stali na goraco, szlam z osadników Dorra, pyl zawrotowy z odpylni spiekalni i spiek zwrotny miesza sie z pa¬ liwem technologicznym stanowiacym niewzbogaco- na lub wzbogacona w wegiel pierwiastkowy opa- 5 dajaca w dól paleniska pozostalosc po spaleniu wegla brunatnego w kotlach parowych (na przy¬ klad o paleniskach pylowych) wyposazonych w zu- zelniki wodne i poddaje procesowi aglomeracji na znanych maszynach spiekalniczych na przyklad 10 typu Dwight-Lloyda.W przypadku otrzymywania spieku samotopli- wego (ozuzlowanego) do wsadu kierowanego do aglomeracji dodaje sie kamienia wapiennego lub wapna palonego w takiej ilosci, aby w spieku sto- 15 simek (CaO + MgO) : (SiOa + AI2O3) byl równy maksimum • jednosci.Paliwo technologiczne uzywane w sposobie we¬ dlug wynalazku powstalo przez niecalkowite spa¬ lenie pod kotlami wegla brunatnego, jednego z naj- 20 mlodszych, w którym czesciowo zachowala sie jesz¬ cze struktura drewna. Dzieki temu uzyskane w ta¬ kich warunkach paliwo technologiczne posiada wy¬ soka reakcyjnosc zblizona do reakcyjnosci wegla drzewnego. 25 Poza tym paliwo to wystepuje w postaci rozdrob¬ nionej, prawie 85°/o wagowych ziarn lezy w grani¬ cach ponizej 6 mm, co w czasie jego spalania w strefie spiekania na tasmie spiekalniczej pozwala dzieki duzej reakcyjnosci na stosowanie mniejszego so nadmiaru zasysanego powietrza, przy jednoczesnym utrzymaniu przez dluzszy okres czasu wysokiej temperatury w calej wysokosci spiekanego placka.Stosowane w sposobie wedlug wynalazku paliwo technologiczne zawiera nieduze zawartosci czesci 35 lotnych i pomimo znacznej jego reakcyjnosci w pro¬ cesie spalania poza spiekana warstwe (placek) nie przeplywa tlenek wegla, który powodowac móglby nadmierne zuzycie stalego paliwa w procesie aglo¬ meracji. 40 Przedmiot wynalazku jest dokladniej wyjasniony na podstawie jego przykladów wykonania.P r z y k l a d L Mialkie koncentraty rud zelaza zawierajace minimum 50*/© wagowych Fe i do 16% wagowych krzemionki, pyl wielkopiecowy zawie- 45 rajacy srednio okolo 38°/© wagowych zelaza oraz okolo 4°/© wagowych koksiku, dwukrotnie nawilzo¬ ny przed dozowaniem do mieszanki wsadowej: raz w czasie wypuszczania go z odpylników gazu wiel¬ kopiecowego do zawartosci 4% wagowych wilgoci 50 i drugi raz w czasie jego rozladunku na spiekalni do zawartosci okolo 8% wagowych wilgoci, wal¬ cowine zawierajaca okolo 70°/© wagowych zelaza bez wstepnego przygotowania, szlam z osadników na przyklad Dorra, dodawany do wsadu przewaznie 55 w porze letniej oraz gorace zawroty ze spiekania placka na maszynie spiekalniczej i goracy pyl za¬ wrotowy z rurociagów spalinowych i odpylni spie¬ kalni miesza sie z kamieniem wapiennym lub wap¬ nem palonym o granulacji od 0 do 5 mm i z pali- 60 wem technologicznym, stanowiacym przewaznie wzbogacona w wegiel pierwiastkowy opadajaca w dól paleniska pozostalosc po spaleniu wegla brunatnego w kotlach parowych (na przyklad w pa¬ leniskach pylowych) wyposazonych w zuzelniki es wodne.50347 Szlam z osadników na przyklad Dorra zawiera do 30% wagowych wilgoci i z tego powodu jest mieszany z suchym pylem wielkopiecowym na skla¬ dowisku w takim stosunku, aby zawartosc wilgoci w tych obu skladnikach nie przekraczala 12% wa¬ gowych. Innymi skladnikami czesto stosowanymi do wsadu sa tlenki zelaza z procesów chemicznych, pyl ze szlifierek oraz inne materialy zelazodajne przeznaczone po zbryleniu na wielki piec w celu odzysku zelaza przez redukcje tlenkowych zwiaz¬ ków zelaza.Mieszanie wsadu przeznaczonego do aglomeracji prowadzi sie dwustopniowo w mieszalnikach beb¬ nowych. W pierwszym stopniu wsad wstepnie na¬ wilzony mieszany jest z goracym spiekiem zwrot¬ nym, dzieki czemu uzyskuje sie schlodzenie spieku zwrotnego i korzystne podgrzanie wsadu. W dru¬ gim stopniu mieszania nastepuje koncowe nawilze¬ nie oraz zbrylenie najmniejszych czasteczek wsadu i tym samym nadanie mieszance mozliwie dobrej przewiewnosci.Zawartosc wilgoci we wsadzie ustala sie w ten. sposób, aby utrzymac optymalne warunki zbryle¬ nia frakcji namiaru o ziarnistosci ponizej 0,25 mm i wsad przy tym powinien byc przewiewny dla za¬ sysanego powietrza na maszynach spiekalniczych.Na podstawie prób ustalono, ze zawartosc wilgoci w postaci wody dla wsadu przeznaczonego do spie¬ kania powinna sie srednio wahac w granicach od 8 do 12% wagowych. Ogólnie udzial paliwa techno¬ logicznego w namiarze powinien srednio wynosic od 6 — 7% wagowych, topnika od 18—20°/o wago¬ wych a reszta to materialy zelazodajne.Tak przygotowany wsad laduje sie na ruszta ma¬ szyny spiekalniczej, z tym ze w zaleznosci od po¬ chylosci zsypu powoduje sie segregacje wsadu w celu oddzielenia od wsadu wiekszych kawalków spieku (do 20 mm) i rudy, które po opadnieciu bez¬ posrednio na ruszta stanowia naturalna podsciól- ke. Wsad powinien byc równomiernie ladowany na calej szerokosci i dlugosci rusztów. W tym celu na¬ lezy powierzchnie utrzymywac w stanie wygladzo¬ nym na przyklad przy pomocy plyty wygladzajacej umieszczonej za urzadzeniem zaladowczym.Placek wsadu umieszczony na rusztach spod urza¬ dzenia zaladowczego przesuwa sie i w koncu dosta¬ je sie pod palnik gazowy, pod którego plomieniem w temperaturze od 1200 do 1300 °C zostaje zapalone paliwo technologiczne przynajmniej w górnej war¬ stwie. Ssawy polaczone z komora usytuowane pod maszyna spiekalnicza przesysaja przez warstwe placka powietrze, które powoduje spalenie wegla technologicznego w strefie spiekania. W warstwie intensywnego spalania sie paliwa osiaga sie tem¬ perature do 1500 °C. Paliwo technologiczne pod¬ czas spiekania spala sie ze wspólczynnikiem nad¬ miaru powietrza ponizej 3,0.Po odparowaniu wilgoci, wskutek scislej styczno¬ sci drobno zmielonego paliwa z czasteczkami ma¬ terialów zelazodajnych w poszczególnych elemen¬ tarnych objetosciach placka powstaje wokól ziarn paliwa atmosfera redukujaca. Tlenek zelazowy re¬ dukuje sie przy tym do magnetytu 3 Fe203 + CO = = 2 Fe304 + CO2.Fe203 moze takze dysocjowac do magnetytu. 10 15 20 25. 30 35 40 45 50 55 60 65 Nastepnie magnetyt dysocjuje do tlenku zelazo¬ wego. Szczególnie preznosc dysocjacji jest wysoka w obecnosci krzemionki, poniewaz FeO wiaze sie w krzemian. Magnetyt moze byc takze zredukowa¬ ny do tlenku zelazowego przy pomocy wegla lub tlenku wegla. W strefie spiekania w warstwie in¬ tensywnego spalania sie paliwa kamien wapienny rozklada sie (Ca CO3 — CaO + CO2), przy czym tlenek wapnia tworzy z krzemionka krzemiany wap¬ nia glównie jednokrzemien CaO • S1O2 i dwukrze- mian 2CaO—Si02 oraz takze czesciowo zelazo wap¬ niowe krzemiany typu CaO • FeO • SiC2, CaO • • FeO « 2SK2 oraz inne. Przy otrzymywaniu spieku samotopliwego powstaja niewielkie ilosci fajalitu 2FeO • SiOs.Otrzymane zwiazki oraz tlenki zelaza tworza eutektyke stapiajaca sie przede wszystkim w stre¬ fie spalania paliwa technologicznego tworzac aglo¬ merat, który po ochlodzeniu w strefie ostygania placka opada z rusztów do zbiorników, a po ope¬ racji rodrabniania i odsianiu drobnej frakcji sta¬ nowi wsad dla wielkiego pieca.Znaczna reakcyjnosc paliwa stanowiacego wzbo¬ gacona w wegiel pierwiastkowy opadajacej w dól paleniska pozostalosc po spaleniu wegla brunatne¬ go w kotlach parowych (na przyklad o paleniskach pylowych) wyposazonych w zuzelniki wodne powo¬ duje latwe zapalenie sie zawartego wegla w plac¬ ku pod palnikiem gazowym i przy dobrej prze¬ wiewnosci placka pionowa szybkosc spiekania jest znacznie wieksza niz przy stosowaniu koksiku z wegla kamiennego.Dzieki temu mozna przyspieszyc szybkosc tasmy spiekalniczej, przez co uzyskuje sie wyzsza wy¬ dajnosc spieku z m2 rusztu przy zachowaniu wyso¬ kiej jakosci produkowanego spieku.Przyklad II. Mialkie koncentraty rud zelaza zawierajace minimum 50% wagowych Fe i do 16% wagowych krzemionki o granulacji do 10 mm oraz materialy zelazodajne przygotowane tak jak w przykladzie I miesza sie z kamieniem wapien¬ nym o granulacji od 0 do 5 mm i z paliwem techno¬ logicznym stanowiacym mieszanine odpowiednio rozdrobnionych znanych paliw stalych stosowanych w procesie spiekania 'i wzbogaconej lub niewzbo- gaconej w wegiel pierwiastkowy opadajacej w dól paleniska pozostalosci po spaleniu wegla brunatne¬ go w kotlach parowych (na przyklad o paleniskach pylowych) wyposazonych w zuzelniki wodne.Tak przygotowany wsad poddaje sie spiekaniu w temperaturze do 1500 °C, podobnie jak w przy¬ kladzie I.Przyklad III. Przygotowuje sie dwa rodzaje mieszanin. Jedna zlozona z materialów zelazodaj¬ nych i kamienia wapiennego, tak jak w przykladzie I zawiera wagowych wieksza ilosc paliwa technologicznego stanowiacego wzbogacona lub nie- wzbogacona w wegiel pierwiastkowy opadajaca w dól paleniska pozostalosc po spaleniu wegla bru¬ natnego w kotlach parowych (na przyklad o pale¬ niskach pylowych) wyposazonych w zuzelniki wod¬ ne lub paliwa stanowiacego mieszanine odpowie¬ dnio rozdrobnionych znanych paliw stalych stoso¬ wanych w procesie spiekania rud zelaza i wzboga¬ conej lub niewzbogaconej w wegiel pierwiastkowyV, 50347 i 7 8 opadajacej w dól paleniska pozostalosci po spaleniu wegla brunatnego w kotlach parowych (na przy¬ klad o paleniskach pylowych) wyposazonych w zu- zelniki wodne.Druga mieszanine zlozona z materialów zelazo- dajnych i kamienia wapiennego tak jak w przykla¬ dzie I, zawierajacych wieksze kawalki spieku zwrotnego i rudy, miesza sie z mniejsza w °/o wa¬ gowych iloscia paliwa technologicznego. Paliwo technologiczne moze byc takie same jak w przy¬ padku mieszaniny pierwszej, z tym ze mozna takze stosowac jedynie znane odpowiednio rozdrobnione stale paliwa, uzywane w procesie spiekania mial¬ kich koncentratów rud zelaza.Tak przygotowany wsad zasypuje sie w dwóch warstwach na ruszta tasmy spiekalniczej — dolna z mniejsza zawartoscia paliwa a górna z wyzsza zawartoscia paliwa, niz to ma miejsce przy normal¬ nym spiekaniu. Dwuwarstwowy placek poddaje sie spiekaniu tak jak w przykladzie i.Dzieki róznej zawartosci paliwa technologiczne¬ go w^ dwóch warstwach osiaga sie dosc znaczne wy¬ równanie warunków cieplnych na calej wysokosci placka, przez co uzyskuje sie spiek o lepszej jakosci.Spiek otrzymany jednym z przykladów sposobu spiekania mialkich koncentratów rud zelaza we¬ dlug wynalazku posiada wyzsza jakosc i dzieki te¬ mu latwiej redukuja sie tlenkowe zwiazki zelaza w wielkim piecu w procesie otrzymywania su¬ rówki. PL