RU2009222C1

RU2009222C1 - Method for production of pellets for blast furnace plant

Info

Publication number: RU2009222C1
Application number: SU925037844A
Authority: RU
Inventors: В.И. Деревянко; К.И. Котов; А.И. Васюченко; О.В. Дымченко; Н.Н. Кумченко; В.М. Мясоедов; Ю.И. Петренко; Ю.Л. Добромиров; А.В. Сидорский; В.Л. Добромиров; В.Е. Тихомиров
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Экомет"
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: wet scrubbing sludges are premixed with limestone to obtain the mixture humidity of 8-10% . The bentonite is added to the mixture to obtain the proportion of iron, calcium, silicon, and solid carbon oxides of 1 : (1.4-2) : (0.3-0.7) : (0.1-0.3), respectively. The product is crushed and mixed with iron ore concentrate in the proportion of 1 : (0.9-19). EFFECT: improved quality of the product. 6 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии. The invention relates to ferrous metallurgy.

Известен способ получения окатышей, включающий дозировку и смешивание компонентов шихты, содержащей железорудный концентрат, кальцийсодержащий флюс и отходы металлизованных окатышей, ее окомкование, сушку и подогрев окатышей при температурах до 320^оС и 600-1200^оС соответственно с последующим окислительным обжигом, температуру окислительного обжига изменяют от 1250 до 1050^оС прямо пропорционально изменению в шихте содержания смеси кальцийсодержащего флюса и отходов металлизованных окатышей от 0,5 до 3,5 мас. % , а отношение содержаний оксида кальция к железу общему в смеси изменяют в пределах 0,4-1,2 [1] .A method of obtaining pellets comprising the dosage and mixing of the charge components containing iron ore, flux and calcium-containing waste metallized pellets, it pelletizing, drying and heating the pellets at temperatures up to 320 ^{° C} and 600-1200 ^C, respectively, followed by oxidizing roasting, the temperature of oxidative firing change from 1250 to 1050 ^about With in direct proportion to the change in the mixture content of the mixture of calcium-containing flux and waste metallized pellets from 0.5 to 3.5 wt. %, and the ratio of the contents of calcium oxide to iron in the total mixture is changed in the range of 0.4-1.2 [1].

Недостатком указанного технического решения является низкая прочность окисленных окатышей из-за осуществления процесса упрочнения в твердой фазе. В качестве железосодержащего материала используются только отходы металлизованных окатышей, на измельчение которых требуются высокие энергетические затраты. The disadvantage of this technical solution is the low strength of the oxidized pellets due to the implementation of the hardening process in the solid phase. As the iron-containing material, only waste from metallized pellets is used, the grinding of which requires high energy costs.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ производства обожженных окатышей, при котором смешивают обожженные MgO-содержащие минералы, кокс и окалину, подвергают эту смесь измельчению, затем смешивают с железной рудой и из полученной шихты изготавливают окатыши, которые подвергают обжигу на конвейерной машине. Содержание MgO в окатышах варьируют в пределах 1-4 мас. % [2] . The closest in technical essence and the achieved result is a method for the production of calcined pellets, in which the calcined MgO-containing minerals, coke and mill scale are mixed, this mixture is crushed, then mixed with iron ore and pellets are made from the mixture obtained, which are calcined on a conveyor machine . The MgO content in the pellets varies between 1-4 wt. % [2].

Предлагаемый способ по сравнению с аналогом обладает рядом преимуществ, а именно полученные окатыши обладают лучшей стойкостью против разрушения в процессе восстановления при 400-600^оС в верхней части доменной печи. В шихте окатышей содержится твердое топливо, которое позволяет частично перейти от твердофазного спекания к жидкофазному.The proposed method in comparison with the analogue has several advantages, namely, the obtained pellets have better resistance to destruction in the recovery process at 400-600 ^about With in the upper part of the blast furnace. The pellet mixture contains solid fuel, which allows you to partially switch from solid phase sintering to liquid phase sintering.

Однако, наряду с преимуществами данный способ имеет ряд существенных недостатков. Ввод обожженных MgO-содержащих минералов в шихту окатышей, обеспечивая достаточную прочность влажного окомкованного материала, приводит к значительному разрушению окатышей при сушке и нагреве за счет разложения гидратов магния. Кроме этого, измельчение прокатной окалины, кокса и флюса требует высоких энергетических затрат. Нерегламентированный ввод твердого топлива в шихту окатышей приводит к их расплавлению при обжиге, снижая производительность процесса получения окатышей. Повышая стойкость окатышей при восстановлении в интервале температур 400-600^оС, ввод MgO-содержащего флюса не повышает их стойкость на стадии восстановления магнетита в вюстит, протекающей при более высокой температуре. Наличие твердого топлива в шихте окатышей, с одной стороны, увеличивает содержание пустой породы и вредных примесей за счет золы кокса, с другой, увеличивая пористость окатышей, снижает их прочностные свойства в холодном состоянии.However, along with the advantages of this method has several significant disadvantages. The introduction of calcined MgO-containing minerals into the pellet mixture, providing sufficient strength for the wet pelletized material, leads to significant destruction of the pellets during drying and heating due to the decomposition of magnesium hydrates. In addition, grinding mill scale, coke and flux requires high energy costs. The unregulated introduction of solid fuel into the pellet mixture leads to their melting during firing, reducing the productivity of the pellet production process. Increasing resistance of the pellets in the reduction in the temperature interval 400-600 ^{° C} is introduced MgO-containing flux does not increase their resistance in the reduction step wustite into magnetite, which flows at higher temperatures. The presence of solid fuel in the mixture of pellets, on the one hand, increases the content of waste rock and harmful impurities due to coke ash, on the other hand, increasing the porosity of the pellets, reduces their strength properties in the cold state.

Цель изобретения - утилизация в процессе производства окатышей ранее не утилизированных материалов, например шламов мокрой газоочистки доменного, сталеплавильного и прокатного производства, содержащих 90-97% фракций - 40 мкм до 50% Fe, 8% СаО, 1,9% MgO, 10% С, и за счет этого, с одной стороны, улучшить экологическую обстановку в металлургическом производстве, снизить затраты на измельчение шихтовых материалов и их расход на производство окатышей, с другой, повысить металлургические свойства железорудных окатышей, в частности "холодную" и "горячую" прочности сырья. The purpose of the invention is the disposal in the production process of pellets of previously unrecycled materials, for example, wet sludge from a blast furnace, steelmaking and rolling mill, containing 90-97% fractions - 40 microns to 50% Fe, 8% CaO, 1.9% MgO, 10% C, and due to this, on the one hand, improve the environmental situation in the metallurgical industry, reduce the cost of grinding the charge materials and their consumption for the production of pellets, on the other hand, increase the metallurgical properties of iron ore pellets, in particular “cold” and “hot” raw spine.

Указанная цель достигается за счет того, что шламы мокрой газоотчистки предварительно смешивают с известняком до получения влажности смеси 8-10% , затем в полученную смесь вводят бентонит до соотношения содержаний оксидов железа, кальция, кремния и твердого углерода 1(1,4-2): (0,3-0,7): (0,1-0,3) соответственно, совместно измельчают и смешивают с железорудным концентратом в соотношении 1(9-19). Предлагаемая совокупность признаков позволяет использовать неподготовленные по влажности шламы мокрой газоотчистки, содержащие 20-25% воды, снизить расход железорудного концентрата и известняка и повысить прочностные характеристики обожженных окатышей. This goal is achieved due to the fact that the slurry of the wet gas scrubbing is pre-mixed with limestone to obtain a moisture content of the mixture of 8-10%, then bentonite is introduced into the resulting mixture to the ratio of the contents of iron, calcium, silicon and solid carbon oxides 1 (1.4-2) : (0.3-0.7): (0.1-0.3), respectively, jointly crushed and mixed with iron ore concentrate in a ratio of 1 (9-19). The proposed set of features allows the use of untreated wet sludge slurries containing 20-25% water, to reduce the consumption of iron ore concentrate and limestone, and to increase the strength characteristics of calcined pellets.

Ежегодно только в условиях металлургического завода им. Г. И. Петровского образуется 180-220 тыс. т шламов мокрой газоотчистки, из которых утилизируется при получении агломерата лишь половина. Оставшаяся часть отходов не используется и выбрасывается в отвалы из-за отсутствия стадии их подготовки по влажности, химическому и гранулометрическому составу. Использование мелкодисперсных отходов в агломерационном производстве приводит к снижению производительности процесса. В данном техническом решении предлагается использование мелкодисперсных отходов при получении железосодержащих окатышей. Annually only in the conditions of the metallurgical plant named after GI Petrovsky formed 180-220 thousand tons of sludge wet gas cleaning, of which only half is utilized upon receipt of the sinter. The remaining part of the waste is not used and is thrown into dumps due to the lack of a stage of their preparation in terms of humidity, chemical and particle size distribution. The use of fine waste in sinter production leads to a decrease in the productivity of the process. This technical solution proposes the use of fine waste in the preparation of iron pellets.

Для использования данного вида отходов их влажность не должна превышать 10% . Увеличение содержания влаги в материале выше 10% приводит к нарушению технологического процесса из-за заростания "течек" в приемных бункерах и на стадии транспортировки материалов к измельчительным агрегатам. Поэтому шламы предварительно смешиваются с известняком. Нижний предел содержания влаги в смеси - 8% определен на основании того, что при снижении влажности ниже 8% резко снижается количество оксидов железа и твердого углерода в смеси. Это приводит к увеличению расхода железорудного концентрата и снижению прочностных характеристик окатышей. To use this type of waste, their moisture content should not exceed 10%. An increase in the moisture content in the material above 10% leads to disruption of the process due to overgrowth of “leaks” in the receiving hoppers and at the stage of transporting materials to the grinding units. Therefore, sludge is pre-mixed with limestone. The lower limit of the moisture content in the mixture - 8% is determined on the basis that with a decrease in humidity below 8%, the amount of iron and solid carbon oxides in the mixture sharply decreases. This leads to an increase in the consumption of iron ore concentrate and a decrease in the strength characteristics of the pellets.

Ввод в состав шихты мелкодисперсных отходов металлургического производства в шихту окатышей по предлагаемому способу позволяет снизить затраты энергии на процесс измельчения шихтовых материалов по сравнению с прототипом. Повышение прочностных свойств окатышей не возможно в рамках твердофазного упрочнения материала при обжиге в окислительной атмосфере. The introduction of the mixture of fine metallurgical waste into the mixture of pellets by the proposed method allows to reduce energy costs for the process of grinding the charge materials in comparison with the prototype. Improving the strength properties of pellets is not possible in the framework of solid-phase hardening of the material during firing in an oxidizing atmosphere.

Для улучшения металлургических свойств железосодержащего доменного сырья необходим качественный переход от твердофазного спекания к жидкофазному. Осуществление жидкофазного спекания возможно лишь при определенном количестве, химическом составе расплава и температуре его образования при известном температурном интервале обжига (1250-1320^оС).To improve the metallurgical properties of iron-containing blast furnace raw materials, a qualitative transition from solid-phase to liquid-phase sintering is required. The implementation of liquid-phase sintering is possible only with a certain amount, chemical composition of the melt and the temperature of its formation at a known temperature range of firing (1250-1320 ^about C).

В изобретении заданы температура плавления, химический состав жидкой оксидной фазы на стадии подготовки шихтовых материалов путем выдерживания соотношения содержаний оксидов железа, кальция, кремния и твердого углерода, равного 1(1,4-2): (0,3-0,7): (0,1-0,3), а количество расплава - на стадии смешивания смеси с железорудным концентратом путем выдерживания количественного соотношения, равного 1(9-19) соответственно. The invention sets the melting temperature, chemical composition of the liquid oxide phase at the stage of preparation of the charge materials by maintaining the ratio of the contents of iron, calcium, silicon and solid carbon oxides equal to 1 (1.4-2): (0.3-0.7): (0.1-0.3), and the amount of melt - at the stage of mixing the mixture with iron ore concentrate by maintaining a quantitative ratio equal to 1 (9-19), respectively.

Регламентирование соотношения содержаний оксидов железа и оксидов кальция связано с тем, что при соотношении менее 1: 1,4 увеличивается жидкоподвижность расплава, приводящая к нарушению структуры слоя материала и, как следствие, снижению производительности процесса. При соотношении содержаний оксидов железа и кальция в смеси выше 1: 2 снижается содержание железа и увеличивается температура плавления смеси, что приводит к протеканию твердофазного упрочнения окатышей и, как следствие, к снижению прочности доменного сырья. The regulation of the ratio of the contents of iron oxides and calcium oxides is due to the fact that when the ratio is less than 1: 1.4, the melt's fluid mobility increases, leading to a disruption in the structure of the material layer and, as a consequence, to a decrease in the process productivity. When the ratio of the contents of iron and calcium oxides in the mixture is higher than 1: 2, the iron content decreases and the melting temperature of the mixture increases, which leads to the occurrence of solid-phase hardening of the pellets and, as a result, to a decrease in the strength of blast furnace raw materials.

Снижение соотношения содержаний оксидов железа и кремнезема менее 1: 0,3 приводит к образованию волластонитового расплава, а при охлаждении к волластонитовой связке в окатышах, что отрицательно сказывается на прочностные свойства доменного сырья. Кроме этого, при снижении содержания кремнезема, вносимого в смесь за счет бентонита, снижаются прочностные свойства сырых окатышей. Увеличение соотношения содержаний оксидов железа и кремнезема выше 1: 0,7 приводит к увеличению содержаний пустой породы в окатышах, что приводит к ухудшению металлургических свойств обожженных окатышей. A decrease in the ratio of iron oxide and silica content of less than 1: 0.3 leads to the formation of wollastonite melt, and when cooled to a wollastonite binder in pellets, which negatively affects the strength properties of the blast furnace raw materials. In addition, with a decrease in the silica content introduced into the mixture due to bentonite, the strength properties of raw pellets decrease. An increase in the ratio of iron and silica contents above 1: 0.7 leads to an increase in the content of gangue in the pellets, which leads to a deterioration in the metallurgical properties of the calcined pellets.

Регламентирование соотношения содержаний оксидов железа и твердого углерода вызвано тем, что при снижении соотношения ниже 1: 0,1 количество тепла, образующегося при сгорании последнего, не достаточно для организации жидкофазного процесса упрочнения окатышей. При этом степень окисленности железа в материале растет и повышается содержание гематита, что является основной причиной разрушения окатышей в доменной печи при восстановлении в результате фазового перехода гематита в магнетит, идущего с изменением объема материала. The regulation of the ratio of the contents of iron oxides and solid carbon is caused by the fact that when the ratio decreases below 1: 0.1, the amount of heat generated during the combustion of the latter is not enough to organize the liquid-phase process of hardening the pellets. At the same time, the degree of oxidation of iron in the material increases and the hematite content increases, which is the main reason for the destruction of pellets in a blast furnace during reduction as a result of a phase transition of hematite to magnetite, which goes with a change in the volume of the material.

Увеличение соотношения содержаний оксидов железа и углерода выше 1: 0,3 приводит к чрезмерному количеству оливинового расплава, приводящего к расплавлению окатышей при обжиге на конвейерной машине. An increase in the ratio of iron and carbon oxide contents above 1: 0.3 leads to an excessive amount of olivine melt, which leads to the melting of the pellets during firing on a conveyor machine.

Регламентирование соотношений содержаний совместно измельченной смеси флюса, бентонита и шламов мокрой газоотчистки, и железорудного концентрата связано с тем, что при снижении соотношения выше 1: 19 количество расплава не достаточно для организации жидкофазного спекания и снижения степени окисленности окатышей, количество которого должно составлять не ниже 5 об. % . The regulation of the ratios of the contents of the co-milled mixture of flux, bentonite and wet sludge sludge, and iron ore concentrate is due to the fact that when the ratio decreases above 1: 19, the amount of melt is not enough to organize liquid phase sintering and reduce the degree of oxidation of pellets, the amount of which should be at least 5 about. %

При соотношении ниже 1: 9 количество расплава превышает критическое, при котором происходит потеря формы окатыша. At a ratio below 1: 9, the amount of melt exceeds the critical value at which pellet shape loss occurs.

В идентичных условиях фабрики окомкования ЦГОКа был проведен сопоставительный анализ технико-экономических и качественных показателей получения окатышей по предлагаемому способу и прототипу. Under identical conditions of the pelletizing factory of the TsGOK, a comparative analysis of the technical, economic and quality indicators of the production of pellets by the proposed method and prototype was carried out.

В качестве исходных шихтовых материалов использовались железорудный концентрат, доломитизированный известняк, бентонит и смесь шламов мокрой газоотчистки доменного, сталеплавильного и прокатного производства, химический состав которых приведен в табл. 1. The raw materials used were iron ore concentrate, dolomitic limestone, bentonite and a mixture of wet sludge from the blast furnace, steelmaking and rolling production, the chemical composition of which is given in table. 1.

Смесь шламов перед подачей на измельчение предварительно смешивалась с известняком до получения известняковошламовой смеси с влажностью 8-10% , в полученную смесь подавали бентонит в заданном соотношении, после чего материалы измельчались в шаровых мельницах. Измельченный материал смешивался с железорудным концентратом в заданном соотношении, затем из приготовленной таким образом шихты, содержащей, мас. % : концентрат 84,16; известняк 10,01; бентонит 0,81; смесь шламов 5, получали сырые окатыши на тарельчатом грануляторе, которые обжигались на конвейерной обжиговой машине. The slurry mixture was preliminarily mixed with limestone before being sent to grinding to obtain a limestone-slurry mixture with a moisture content of 8-10%, bentonite was fed into the mixture in a predetermined ratio, after which the materials were ground in ball mills. The crushed material was mixed with iron ore concentrate in a predetermined ratio, then from a mixture thus prepared containing, by weight. %: concentrate 84.16; limestone 10.01; bentonite 0.81; a mixture of sludge 5, received raw pellets on a plate granulator, which were fired on a conveyor roasting machine.

Исследование влияния пределов заявляемых параметров на показатели процесса получения окатышей осуществлялось в пять этапов. The study of the influence of the limits of the claimed parameters on the performance of the pellet production process was carried out in five stages.

В табл. 2-6 приведены полученные на первом, втором, третьем, четвертом и пятом этапах значения контролируемых параметров при варьировании указанных в формуле и по прототипу значений. In the table. 2-6 shows the values of the controlled parameters obtained at the first, second, third, fourth and fifth stages when varying the values specified in the formula and the prototype.

Из табл. 2-6 следует, что отклонение величин граничных значений заявляемых параметров как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения приводит к ухудшению показателей процесса получения окатышей и их качества. From the table. 2-6 it follows that the deviation of the values of the boundary values of the claimed parameters both in the direction of increasing and decreasing leads to a deterioration in the performance of the process of obtaining pellets and their quality.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ имеет преимущества, которые позволяют увеличить прочностные характеристики доменного сырья. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1525222, кл. С 22 В 1/16, 1989. Compared with the prototype, the proposed method has advantages that can increase the strength characteristics of blast furnace raw materials. (56) 1. USSR author's certificate N 1525222, cl. C 22 V 1/16, 1989.

2. Заявка Японии N 53-70901, кл. С 22 В 1/00, 1978. 2. Japan Application N 53-70901, cl. C 22 V 1/00, 1978.

Claims

METHOD OF PREPARING Pellets For Blast Furnace Production, including dosing, mixing the components of a mixture containing iron ore concentrate, bentonite and co-milled flux and waste from metallurgical production, pelletizing, drying, heating, calcination and cooling, characterized in that metallurgical waste, which is used as wet sludge sludge, pre-mixed with a flux, which is used as limestone, until a moisture content of the mixture is 8 - 10%, bentonite is introduced into the resulting mixture to achieve a ratio of the contents of iron, calcium, silicon and carbon oxides 1.0: (1.4 - 2.0): (0.3 - 0.7): (0.1 - 0.3), respectively, jointly crushed, then mixed with iron ore concentrate in a ratio of 1.0: (9.0 - 19.0).