RU2202632C1

RU2202632C1 - Composition of burden to produce pellets for their metallization in plants of shaft type and subsequent hot briquetting of iron

Info

Publication number: RU2202632C1
Application number: RU2001122281/02A
Authority: RU
Inventors: В.А. Горбачев; С.Н. Евстюгин; В.М. Абзалов; В.И. Клейн; В.Ф. Щупановский; Г.С. Лихачев; А.В. Кононыхин; Н.Н. Копоть; В.Я. Бабай
Original assignee: Открытое акционерное общество "Лебединский горно-обогатительный комбинат"
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2003-04-20

Abstract

FIELD: preparation of burden to produce metallurgical starting material-pellets intended for process of direct winning of iron. SUBSTANCE: burden for production of pellets includes iron ore concentrate, bauxite, limestone and concrete stone in following proportion, per cent by mass: bauxite 0.4-1.1; sum of limestone and concrete stone 0.5-1.0; iron ore concentrate being the balance. Technical result of invention consists in production of pellets with optimal properties ( high reducibility and strength in process of reduction ), optimal degree of deformation of metallized product which ensure normal preparation of material, on the one hand, and efficient hot briquetting of metallized product, on the other hand. EFFECT: effective preparation of burden. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области подготовки шихты для производства железорудных окатышей с целью их последующей металлизации в установках прямого получения железа. The invention relates to the field of preparation of the charge for the production of iron ore pellets with the aim of their subsequent metallization in plants for the direct production of iron.

Известны различные способы выбора состава шихты окатышей для металлизации. Обычно эта шихта состоит из железорудного концентрата, бентонита и флюсующих добавок - известняка, мела или доломита, что позволяет получить обожженные окатыши, годные для металлизации в установках прямого получения железа. Требования к качеству окатышей в таких установках (Мидрекс, ХИЛ-Ш) обычно регламентируются международной системой стандартов ИСО, основными показателями которых является хорошая восстановимость и прочность при восстановлении, достаточная для предупреждения разрушения окатышей в шахте восстановительного агрегата. Нижний конус установки (реактора) при этом выполняет функцию охлаждения окатышей до температур 30-50^oС. Это достигается подачей нейтрального по отношению к металлическому железу хладагента (В.С. Кудрявцев "Металлизованные окатыши", М.: Металлургия, 1983).There are various methods of choosing the composition of the mixture of pellets for metallization. Typically, this charge consists of iron ore concentrate, bentonite and fluxing additives - limestone, chalk or dolomite, which allows to obtain fired pellets suitable for metallization in plants for direct production of iron. The quality requirements for pellets in such plants (Midrex, KhIL-Sh) are usually regulated by the international ISO system of standards, the main indicators of which are good reducibility and recovery strength, sufficient to prevent the destruction of pellets in the shaft of the recovery unit. The lower cone of the installation (reactor) at the same time performs the function of cooling the pellets to temperatures of 30-50 ^o C. This is achieved by supplying a refrigerant neutral to metallic iron (V. S. Kudryavtsev "Metallized Pellets", M .: Metallurgy, 1983).

Недостатком существующих методов выбора состава шихты для получения окатышей является достижение высоких пластических свойств и большой степени деформации металлизованного продукта. Это приводит к трудностям использования таких окатышей в установках, предусматривающих не только металлизацию, но и горячее брикетирование металлического железа. A disadvantage of existing methods for selecting the composition of the mixture for producing pellets is the achievement of high plastic properties and a large degree of deformation of the metallized product. This leads to difficulties in using such pellets in installations involving not only metallization, but also hot briquetting of metallic iron.

Отличительным признаком таких установок является более высокий уровень температур в конусе установки (реактора) - 700-750^oС, что необходимо для эффективного брикетирования продукта. Поэтому высокие пластические свойства окатышей приводят в таких установках к проблемам в сходе шихты и, в конечном счете, к канальному ходу реактора с получением некондиционного продукта.A distinctive feature of such installations is a higher temperature level in the cone of the installation (reactor) - 700-750 ^o C, which is necessary for effective briquetting of the product. Therefore, the high plastic properties of the pellets in such plants lead to problems in the charge and, ultimately, to the channel passage of the reactor to produce an off-spec product.

Для получения менее пластичных окатышей при металлизации используют покрытия, наносимые на обожженные окатыши (см. там же). Однако такие покрытия не обеспечивают нормальный сход шихты в шахтных агрегатах большой производительности. To obtain less ductile pellets during metallization, coatings are used that are applied to the calcined pellets (see ibid.). However, such coatings do not provide normal charge gathering in shaft aggregates of high productivity.

Недостатком всех имеющихся методов выбора шихты для получения окатышей, их металлизации и последующего горячего брикетирования железа является снижение производительности таких установок. The disadvantage of all available methods of selecting a mixture for producing pellets, their metallization and subsequent hot briquetting of iron is a decrease in the productivity of such plants.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является шихта для производства окатышей, используемых в дальнейшем для металлизации с получением губчатого железа (US 5476532, 19.12.1995). The closest technical solution to the technical nature and the achieved result is a mixture for the production of pellets, which are further used for metallization with the production of sponge iron (US 5476532, 12.19.1995).

Недостатком данного решения является недостаточная восстановимость и прочность окатышей при восстановлении, что не позволит эффективно использовать их для металлизации в шахтной печи с последующим горячим брикетированием. The disadvantage of this solution is the lack of reducibility and strength of the pellets during recovery, which will not allow their efficient use for metallization in a shaft furnace with subsequent hot briquetting.

Технической задачей изобретения является разработка шихты, которая обеспечивала бы получение окатышей, обладающих на ряду с хорошей восстановимостью и прочностью окатышей при восстановлении, оптимальную степень деформации металлизованного продукта. An object of the invention is to develop a mixture that would provide pellets having, along with good reducibility and strength of the pellets upon reduction, the optimal degree of deformation of the metallized product.

Техническая задача решается за счет того, что компоненты шихты взяты в следующем соотношении, мас.%:
Сумма известняка и бентонита - 0,5-1,0
Боксит - 0,4-1,1
Железорудный концентрат - Остальное
Ввод боксита (алюмосодержащего минерала), с одной стороны, увеличивает пористость, а следовательно, и восстановимость обожженных окатышей, с другой стороны, приводит к формированию более жесткой, жаропрочной связки на основе продуктов твердофазной реакции окислов железа и алюминия. Такая связка окатыша препятствует уменьшению степени деформации металлизованного продукта в процессе восстановления.The technical problem is solved due to the fact that the components of the charge are taken in the following ratio, wt.%:
The amount of limestone and bentonite - 0.5-1.0
Bauxite - 0.4-1.1
Iron Ore Concentrate - Else
The introduction of bauxite (an aluminum-containing mineral), on the one hand, increases the porosity, and hence the reducibility of calcined pellets, on the other hand, leads to the formation of a more rigid, heat-resistant binder based on the products of a solid-phase reaction of iron and aluminum oxides. Such a bundle of pellets prevents a decrease in the degree of deformation of the metallized product in the recovery process.

При этом сохраняется целостность и упругие свойства даже при окончательной (полной) металлизации окатышей. At the same time, integrity and elastic properties are maintained even with the final (complete) metallization of pellets.

Результаты лабораторных испытаний показали, что требуемые качества связки в обожженном окатыше, необходимые как для его металлизации, так и для последующего горячего брикетирования металлизованного продукта, обеспечиваются при следующем составе шихты для окомкования:
сумма известняка (мела) и бентонита составляет 0,5-1,0%,
массовая доля боксита составляет 0,4-1,1%.The results of laboratory tests showed that the required quality of the binder in the calcined pellet, necessary for both metallization and subsequent hot briquetting of the metallized product, are provided with the following composition of the pelletizing mixture:
the amount of limestone (chalk) and bentonite is 0.5-1.0%,
the mass fraction of bauxite is 0.4-1.1%.

Данный состав шихтовых материалов (добавок) определяется необходимостью формирования связки обожженных окатышей со следующими фазовыми составляющими:
2Al₂O₃•CaO•SiO₂
3Fe₂O₃•Al₂O₃•CaO
2Al₂O₃•2CaO•SiO₂
Al₂O₃•CaO•SiO₂
При наличии таких составляющих связка не размягчается и не восстанавливается при температурах металлизации (900^oС) в шахтном агрегате. Этим достигается максимальная прочность окатышей при восстановлении, минимальная степень их разупрочнения, а также требуемые пластические свойства восстановленных окатышей.This composition of the charge materials (additives) is determined by the need to form a bundle of calcined pellets with the following phase components:
2Al ₂ O ₃ • CaO • SiO ₂
3Fe ₂ O ₃ • Al ₂ O ₃ • CaO
2Al ₂ O ₃ • 2CaO • SiO ₂
Al ₂ O ₃ • CaO • SiO ₂
In the presence of such components, the binder does not soften and does not recover at metallization temperatures (900 ^o C) in the mine unit. This achieves the maximum strength of the pellets during recovery, the minimum degree of softening, as well as the required plastic properties of the restored pellets.

Другими словами, указанные фазы формируют прочный каркас окатыша, обеспечивая требуемые свойства (прочность) при восстановлении и низкую пластичность металлизованного продукта. In other words, these phases form a solid pellet skeleton, providing the required properties (strength) during recovery and low ductility of the metallized product.

Такой состав шихты обеспечивает оптимальную степень деформации металлизованных окатышей (15-19%), что обеспечивает нормальный сход шихты в области конуса установки (реактора) и эффективное брикетирование металлизованного продукта. This composition of the charge provides the optimal degree of deformation of metallized pellets (15-19%), which ensures normal convergence of the charge in the area of the cone of the installation (reactor) and efficient briquetting of the metallized product.

Промышленные испытания окатышей, полученных из шихты предлагаемого состава, проведенные на ОАО "Лебединский ГОК", показали стабильную работу установки ХИЛ-III. Использование такой шихты позволило впервые выйти на проектные показатели первого в Европе завода горячебрикетированного железа. Industrial tests of pellets obtained from the charge of the proposed composition, conducted at OAO Lebedinsky GOK, showed the stable operation of the HIL-III installation. The use of such a mixture made it possible for the first time to reach the design indicators of the first hot briquetted iron plant in Europe.

Результаты исследований
Лабораторная установка позволяет моделировать поведение окатышей при восстановлении по температурному режиму, по составу газа-восстановителя и по нагрузкам, характерным для промышленного реактора типа ХИЛ-III.Research results
The laboratory setup allows you to simulate the behavior of the pellets during recovery according to the temperature regime, the composition of the reducing gas and the loads characteristic of an industrial reactor of the KhIL-III type.

Компонентами шихты для производства окатышей являлись концентрат, известняк (СаСО₃) и боксит (содержание оксида алюминия Аl₂О₃ - 44,5%) и бентонит - 0,5%. Окатыши формировались на лабораторном грануляторе диаметром 1 м и обжигались в корзинах (пробниках) на обжиговой машине, после чего определялись их свойства при восстановлении:
- степень металлизации (восстановимость);
- степень разрушения;
- степень деформации при стандартной нагрузке.The components of the mixture for the production of pellets were concentrate, limestone (CaCO ₃ ) and bauxite (aluminum oxide content Al ₂ O ₃ - 44.5%) and bentonite - 0.5%. Pellets were formed on a laboratory granulator with a diameter of 1 m and fired in baskets (probes) on a firing machine, after which their properties were determined during restoration:
- degree of metallization (reducibility);
- degree of destruction;
- the degree of deformation at standard load.

Состав газа восстановителя соответствовал условиям установок ХИЛ-III и Мидрекс. Результаты определений представлены в таблице. Одновременно проводились микроструктурные исследования обожженных и металлизованных окатышей, которые подтвердили, что оптимальная структура соответствует 90-95% открытой пористости и определяет максимальное значение степени металлизации. Такая структура формируется при содержании суммы массовых долей известняка и бентонита в пределах 0,5-1,0% и массовой доли боксита 0,4-1,1%ш The gas composition of the reducing agent corresponded to the conditions of the HIL-III and Midrex units. The results of the determinations are presented in the table. At the same time, microstructural studies of calcined and metallized pellets were carried out, which confirmed that the optimal structure corresponds to 90-95% of open porosity and determines the maximum value of the metallization degree. Such a structure is formed when the content of the mass fraction of limestone and bentonite in the range of 0.5-1.0% and the mass fraction of bauxite 0.4-1.1% w

Claims

The mixture for the production of pellets for metallization in shaft-type plants with their subsequent briquetting, containing iron ore material, bentonite, limestone and bauxite, characterized in that the components of the mixture are taken in the following ratio, wt.%:
The amount of bentonite and limestone is 0.5 - 1.0
Bauxite - 0.4 - 1.1
Iron Ore Material - Rest