RU2458158C2 - Method of obtaining pelletised metallurgical raw materials - Google Patents
Method of obtaining pelletised metallurgical raw materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2458158C2 RU2458158C2 RU2011108898/02A RU2011108898A RU2458158C2 RU 2458158 C2 RU2458158 C2 RU 2458158C2 RU 2011108898/02 A RU2011108898/02 A RU 2011108898/02A RU 2011108898 A RU2011108898 A RU 2011108898A RU 2458158 C2 RU2458158 C2 RU 2458158C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron ore
- pellets
- limestone
- coal
- raw materials
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, к стадии подготовки руды к пирометаллургическому переделу и может быть использовано на горнообоготительных, горнометаллургических и металлургических комбинатах.The invention relates to metallurgy, to the stage of preparation of ore for pyrometallurgical processing and can be used in mining, mining and metallurgical plants.
В настоящее время практически все предприятия, осуществляющие металлургический передел, используют окомкованное металлургическое сырье в виде куска, агломерата, брикета, окатышей. Окомкованное металлургическое сырье позволяет создавать компактно-прерывистую структуру плавильной шихты, которая обеспечивает оптимальные условия для ее нагрева и плавления, дегазации и всплытия шлака, равномерного распределения по объему всех ингредиентов шихты и микропримесей, избегая образования настылей и более лучшего отхода вредных примесей в шлак.Currently, almost all enterprises engaged in metallurgical redistribution use pelletized metallurgical raw materials in the form of a piece, sinter, briquette, and pellets. Pelletized metallurgical raw materials make it possible to create a compact-discontinuous structure of the melting charge, which provides optimal conditions for its heating and melting, degassing and ascent of slag, uniform distribution of all charge ingredients and trace elements in volume, avoiding the formation of accretions and better waste of harmful impurities into the slag.
В зависимости от способа металлургического передела к тому или иному виду окомкованного сырья сложились определенные требования по его составу, механическим свойствам и весо-габаритным параметрам отдельного комка. Однако, учитывая тот факт, что в современных условиях более 80% черного металла получают доменным переделом, то наиболее потребляемым окомкованным сырьем является кусковая богатая железная руда и агломерат, полученный из более бедной железной руды.Depending on the method of metallurgical redistribution for a particular type of pelletized raw material, certain requirements have developed for its composition, mechanical properties and weight and size parameters of an individual lump. However, given the fact that in modern conditions more than 80% of ferrous metal is obtained by blast furnace redistribution, the most consumed pelletized raw materials are lumpy rich iron ore and sinter obtained from poorer iron ore.
Ввиду истощения запасов и ресурсов богатых железных руд, которые в металлургическом переделе использовались преимущественно в виде куска, большее внимание стало уделяться вопросу получения качественного комка в виде агломерата, брикета, окатышей из концентратов более бедных железных руд.In view of the depletion of the reserves and resources of rich iron ores, which were used mainly in the form of a piece in the metallurgical redistribution, more attention was paid to the issue of obtaining a high-quality lump in the form of sinter, briquette, and pellets from concentrates of poorer iron ores.
Известен способ получения агломератов на агломератных машинах чашевого и конвейерного типов (Металлургия чугуна / Под ред. Ю.С.Юсфина. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004 - с.131-148). На чашевой машине периодического действия агломерация железорудного сырья происходит в одном реакционном объеме - чаше в течение 8-12 минут, что при площади спекания 700 м2 обеспечивает суточную производительность 35 тыс т/сут. Ввиду того, что почти половина рабочего времени при эксплуатации чашевой агломерационной машины уходит на загрузку чаш шихтой, зажигание и выгрузку готового агломерата, то от этой машины металлурги отказались (только 3% мирового объема агломерата получается на машинах такого типа). Остальной объем агломерата получается сейчас на конвейерных агломерационных машинах непрерывного действия, процесс агломерации на которых происходит в нескольких реакционных объемах, представляющих собой замкнутую цепь движущихся спекательных тележек-паллет. Удельная производительность конвейерных агломерационных машин достигает значений 1,3-1,9 т/(м2.ч).A known method of producing agglomerates on agglomerate machines of bowl and conveyor types (Iron metallurgy / Edited by Yu.S. Yusfin. - M.: IKC "Akademkniga", 2004 - S. 131-148). On a batch machine of periodic action, the agglomeration of iron ore occurs in one reaction volume - a bowl within 8-12 minutes, which with a sintering area of 700 m 2 provides a daily capacity of 35 thousand tons / day. Due to the fact that almost half of the working time when operating a sintering bowl machine is spent on loading the cups with batch, igniting and unloading the finished sinter, metallurgists abandoned this machine (only 3% of the world sinter volume is obtained on this type of machine). The rest of the agglomerate volume is now obtained on continuous conveyor agglomeration machines, the agglomeration process on which occurs in several reaction volumes, which are a closed chain of moving sintering pallet trucks. The specific productivity of conveyor sintering machines reaches 1.3-1.9 t / (m 2 .h).
Основным недостатком способа агломерации является низкая прочность получаемых агломератов - количество мелочи в скипах (фракция <5 мм) достигает 25% при лучшем значении барабанного показателя прочности 75%.The main disadvantage of the agglomeration method is the low strength of the obtained agglomerates - the amount of fines in the skips (fraction <5 mm) reaches 25% with the best value of the drum strength indicator of 75%.
Известен способ окомкования тонких железорудных концентратов путем изготовления железорудных окатышей (Металлургия чугуна / Под рез. Ю.С.Юсфина. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004, - с.184-215). В настоящее время мировое производство окатышей превышает 300 млн т/год. Большая часть окатышей производится в два этапа: сначала получают сырые окатыши, а затем - упрочненные окатыши. Сырые окатышей формируется в барабанных или тарельчатых окомкователях при окатывании тонкодисперсного железорудного материала, увлажненного до определенной степени. Более 99% упрочненных окатышей получают путем высокотемпературной обработки в обжиговых агрегатах: шахтных печах; конвейерных машинах и комбинированных установках. Производительность таких машин, например, конвейерной обжиговой машины достигает 0,85 т/(м2.ч).There is a method of pelletizing thin iron ore concentrates by making iron ore pellets (Iron metallurgy / Under the rez. Yu.S. Yusfina. - M .: IKTS "Akademkniga", 2004, - p.184-215). Currently, global pellet production exceeds 300 million tons / year. Most of the pellets are produced in two stages: first, raw pellets are obtained, and then hardened pellets. Raw pellets are formed in drum or plate pelletizers when pelletizing finely dispersed iron ore material, moistened to a certain extent. More than 99% of hardened pellets are obtained by high-temperature processing in calcining units: shaft furnaces; conveyor machines and combined installations. The productivity of such machines, for example, a conveyor roasting machine, reaches 0.85 t / (m 2 .h).
Основным преимуществом окатышей является их прочность в холодном состоянии, позволяющая транспортировать окатыши на большие расстояния, обеспечивая содержание мелочи (<5 мм) в окатышах при отгрузке 3,66%. Недостатком данного способа окомкования следует признать меньшую на 25% удельную производительность по сравнением с агломерацией.The main advantage of the pellets is their strength in the cold state, which allows the pellets to be transported over long distances, providing fines content (<5 mm) in the pellets during shipment of 3.66%. The disadvantage of this method of pelletizing should be recognized less by 25% specific productivity compared with agglomeration.
Известен способ переработки минерального сырья по патенту РФ №2402499, основанный на обжиге известняка, железной руды и угля, взятых в пропорции 4:3:1, с получением двух товарных продуктов - цементного клинкера и железорудного концентрата, которые при необходимости компактируются (железорудный концентрат, например, в брикеты или окатыши).A known method of processing mineral raw materials according to the patent of the Russian Federation No. 2402499, based on the calcination of limestone, iron ore and coal, taken in a ratio of 4: 3: 1, with the receipt of two marketable products - cement clinker and iron ore concentrate, which are compacted if necessary (iron ore concentrate, for example, briquettes or pellets).
При этом железорудный материал для компактирования (окомкования) извлекается из получаемых после обжига клинкерно-рудных спеков посредством двух технологических операций - измельчения спеков и магнитной сепарации измельченного материала, а окомкование отсепарированного железорудного концентрата требует дополнительных затрат на упрочнение комка (энергетических и/или материальных).In this case, iron ore material for compaction (pelletizing) is extracted from clinker-ore sinter obtained after firing by means of two technological operations - grinding of cakes and magnetic separation of crushed material, and pelletizing of separated iron ore concentrate requires additional costs for hardening the lump (energy and / or material).
Реализация способа по патенту №2402499 на вращающейся трубной печи для обжига портландцементного клинкера позволяет обеспечить получение до 780 тыс т/год окомкованного металлургического сырья при производительности печи в 1,28 млн т/год по клинкеру.The implementation of the method according to patent No. 2402499 on a rotary tube furnace for burning Portland cement clinker allows to obtain up to 780 thousand tons / year of pelletized metallurgical raw materials with a furnace capacity of 1.28 million tons / year for clinker.
Технический результат от применения предполагаемого изобретения - повышение энергоэффективности процесса окомкования металлургического сырья при обеспечении стабильной прочности окомкованного металлургического сырья.The technical result from the application of the proposed invention is to increase the energy efficiency of the process of pelletizing metallurgical raw materials while ensuring stable strength of pelletized metallurgical raw materials.
Технический результат достигается следующим образом. Шихта, составленная в определенной пропорции из подготовленных основных ингредиентов - железорудного, известнякового, угольного, обжигаются в одном реакционном объеме. В процессе обжига выполняют операции восстановления, связывания и компактирования продуктов термохимических реакций между ингредиентами шихты в окомкованное металлургическое сырье - железорудные спеки - аналоги агломератов.The technical result is achieved as follows. The mixture, composed in a certain proportion of the prepared basic ingredients - iron ore, limestone, coal, is fired in one reaction volume. In the firing process, the operations of restoration, binding and compaction of the products of thermochemical reactions between the ingredients of the charge into pelletized metallurgical raw materials - iron ore specimens - analogues of agglomerates, are performed.
По первому варианту получения окомкованного металлургического сырья шихта для обжига в качестве основных ингредиентов содержит в весовых пропорциях 3:1:1, соответственно, железную руду, известняк и уголь. Восстановление, связывание и компактирование продуктов обжига шихты в проплавленные металлизованные спеки происходит одновременно в одном реакционном объеме обжигового устройства. Полученные спеки охлаждают, дробят, вводят в дробленый продукт при необходимости корректирующие добавки и измельчают до требуемой тонины. Из полученного размола, содержащего железорудный концентрат и цементный клинкер, производят металлизованные до степени металлизации 45-61% железорудные окатыши, упрочняемые безобжиговым путем: посредством паротепловой обработки в автоклаве или длительной холодной выдержкой в естественных условиях.According to the first version of the preparation of pelletized metallurgical raw materials, the firing mixture as the main ingredients contains, in weight proportions 3: 1: 1, respectively, iron ore, limestone and coal. The restoration, binding and compaction of the products of firing the mixture into melted metallized specs occurs simultaneously in one reaction volume of the calcining device. The obtained specs are cooled, crushed, corrective additives are added to the crushed product, if necessary, and crushed to the required fineness. From the obtained grinding containing iron ore concentrate and cement clinker, iron ore pellets metallized to a degree of metallization of 45-61% are produced, hardened by annealing-free: by heat and steam treatment in an autoclave or by prolonged cold exposure under natural conditions.
По второму варианту получения окомкованного металлургического сырья обжигаемая шихта содержит основные ингредиенты - железную руду, известняк и уголь - в весовых пропорциях 14:3:1.According to the second variant of obtaining pelletized metallurgical raw materials, the burnt mixture contains the main ingredients - iron ore, limestone and coal - in weight proportions of 14: 3: 1.
Полученные железорудные спеки охлаждают и дробят.The resulting iron ore specs are cooled and crushed.
От полученной дробленной массы спеков отделяют мелочь, из состава которой отбирают хорошо окатываемые частицы - затравки, а оставшуюся мелочь размалывают до определенной тонины.From the obtained crushed mass of cakes, fines are separated, from the composition of which well-rounded particles are selected - seeds, and the remaining fines are ground to a certain fineness.
Затем из полученного размола, используя отобранные затравки, получают окатыши, упрочняемые без высокотемпературного спекания частиц. При этом окомкование металлургического сырья - железорудных спеков и окатышей дополнительно обеспечивается связующими свойствами цементного клинкера, получаемого в реакционном объеме.Then, from the obtained grinding, using selected seeds, pellets are obtained that are hardened without high-temperature sintering of particles. At the same time, the pelletizing of metallurgical raw materials - iron ore cakes and pellets is additionally provided by the binding properties of the cement clinker obtained in the reaction volume.
Более подробно предлагаемый способ описывается ниже.In more detail, the proposed method is described below.
Данное техническое решение базируется на методологической общности обжиговых процессов получения металлургического и строительного полупродуктов, например, железорудных концентратов, агломератов, окатышей и цементного клинкера. Фактически, на практике, в металлургическом и цементном переделе используются одни и те же основные ингредиенты обжигаемой шихты, процесс обжига проходит в одном и том же диапазоне температур и на близком, конструктивно и функционально, технологическом оборудовании.This technical solution is based on the methodological commonality of the firing processes for the production of metallurgical and construction intermediates, for example, iron ore concentrates, sinter, pellets and cement clinker. In fact, in practice, the metallurgical and cement redistribution uses the same basic ingredients of the calcined charge, the calcination process takes place in the same temperature range and on close, structurally and functionally, technological equipment.
Изменяя на входе в реакционный объем пропорции между основными ингредиентами обжигаемой шихты, например, железорудным, извястняковым и угольным ингредиентами, на выходе из реакционного объема обжиговой установки можно регулировать качественными и количественными характеристиками металлургического и/или строительного полупродуктов.By changing the proportions between the main ingredients of the calcined charge, for example, iron ore, limestone and coal ingredients, at the entrance to the reaction volume, at the outlet of the reaction volume of the calcining plant, it is possible to control the qualitative and quantitative characteristics of the metallurgical and / or building intermediates.
Так, в упомянутом выше патенте РФ №2402499 использование соотношения основных ингредиентов обжигаемой шихты известняка, железной руды, угля, равное 4:3:1, позволяет на выходе вращающейся трубной обжиговой печи получать на каждую тонну портландцементного клинкера до 800 кг железорудного концентрата.So, in the above-mentioned patent of the Russian Federation No. 2402499, the use of the ratio of the main ingredients of the calcined charge of limestone, iron ore, coal, equal to 4: 3: 1, allows you to receive up to 800 kg of iron ore concentrate per ton of Portland cement clinker at the output of the rotary kiln.
По патенту Великобритании №1386790 клинкер быстротвердеющего портландцемента получают из сырьевой смеси 20-35% Al2O; 7,2-15,5% SiO2; 52-65% CaO; 1.3-2.6% F и менее 3% Fe2O3. Известен также способ изготовления быстротвердеющего портландцемента по патенту РФ №2304562 путем обжига до спекания цементной сырьевой смеси карбонатного, алюмосиликатного и железистого ингредиентов.According to UK patent No. 1386790, clinker of quick-hardening Portland cement is obtained from a raw material mixture of 20-35% Al 2 O; 7.2-15.5% SiO 2 ; 52-65% CaO; 1.3-2.6% F and less than 3% Fe 2 O 3 . There is also known a method of manufacturing quick-hardening Portland cement according to the patent of the Russian Federation No. 2304562 by firing before sintering the cement raw material mixture of carbonate, aluminosilicate and ferrous ingredients.
Известны способы получения восстановленного железорудного металлургического сырья (патенты РФ №2303071 и №2303372) с использованием угольного восстановителя.Known methods for producing reduced iron ore metallurgical raw materials (RF patents No. 2303071 and No. 2303372) using a coal reducing agent.
В России на агломерационных фабриках черной металлургии средний состав аглошихты характеризуется соотношением основных ингредиентов - железистого, известнякового, угольного, равным 16:3:1 (Ю.С.Юсфин, 2004).In Russia, in sinter plants of ferrous metallurgy, the average composition of sinter charge is characterized by the ratio of the main ingredients - ferrous, limestone, coal, equal to 16: 3: 1 (Yu.S. Yusfin, 2004).
Перечисленные и многочисленные другие практические примеры ускоренного упрочнения материалов за счет ввода в их состав тонкодисперсных железистых или известняковых (известковых) систем создают предпосылки для регулирования прочностных свойств материалов за счет одновременного ввода в состав материалов комбинации гидрофильных тонкодисперсных упрочнителей, получаемых, например, из железорудных и клинкерных минералов. А, если удастся организовать их получение и ввод в состав целевого материала в едином технологическом процессе производства этого материала, то данное решение будет достаточно конкурентноспособным за счет очевидной эффективности такого производства (экономии времени, энергетических и материальных затрат). Эти преимущества могут быть применены к проблеме улучшения качества окомкованного металлургического сырья.The listed and numerous other practical examples of accelerated hardening of materials by introducing finely dispersed ferrous or limestone (lime) systems into their composition create the prerequisites for regulating the strength properties of materials by simultaneously introducing a combination of hydrophilic finely dispersed hardeners obtained, for example, from iron ore and clinker minerals. And, if it is possible to organize their receipt and introduction into the target material in a single technological process for the production of this material, then this solution will be quite competitive due to the obvious effectiveness of such production (saving time, energy and material costs). These advantages can be applied to the problem of improving the quality of pelletized metallurgical raw materials.
Получение железорудных окатышейGetting iron ore pellets
Технологическая схема получения окатышей комбинирует два этапа формирования окатышей путем окомкования влажной шихты в специальных аппаратах - барабанных и чашевых (тарельчатых) окомкователях и упрочнения гранул обжиговым или безобжиговым способом для придания окатышам прочности, необходимой для хранения, транспортировки к доменным цехам и проплавки их в печах.The technological scheme for the production of pellets combines two stages of pellet formation by pelletizing the wet mixture in special apparatuses - drum and bowl (plate) pelletizing machines and hardening pellets by firing or non-firing methods to give the pellets the strength necessary for storage, transportation to blast furnaces and their melting in furnaces.
Полученная после размола спека шихта, представляет тонкоизмельченную смесь железорудного и портландклинкерного материалов, которая является гидрофильной дисперсной системой, характеризующаяся интенсивным взаимодействием с водой и термодинамическим стремлением к окомкованию. Поэтому сырые окатышей формируется при окатывании смеси материалов, увлажненной до определенной степени, с оптимальным значением для каждого конкретного вида шихты величиной поверхности частиц (при нижнем уровне 1300-1500 см2/г).The mixture obtained after grinding the cake is a finely divided mixture of iron ore and Portland-clinker materials, which is a hydrophilic disperse system characterized by intense interaction with water and the thermodynamic tendency to pelletizing. Therefore, raw pellets are formed by rolling a mixture of materials moistened to a certain extent, with the optimum value for each specific type of charge by the particle surface size (at a lower level of 1300-1500 cm 2 / g).
Окомкование в барабанных окомкователях диаметра 3×14 м характеризуется стабильностью и высокой (до 100 т/ч) производительностью, а в чашевых - получением более равномерных по крупности окатышей при производительности до 90 т/ч при диаметре тарели 5-7 м. Механическая прочность сырых окатышей характеризуется сопротивлением раздавливанию одного окатыша 45-55 Н для окатышей диметром 25 мм и 9 Н для окатышей диаметром 9,5 мм и выдерживанием без разрушения не менее 15 сбрасываний с высоты 300 мм.Pelletizing in drum pelletizers with a diameter of 3 × 14 m is characterized by stability and high (up to 100 t / h) productivity, and in bowl pelletizing - obtaining pellets more uniform in size with a capacity of up to 90 t / h with a plate diameter of 5-7 m. Mechanical strength of raw Pellets are characterized by crushing resistance of one pellet of 45-55 N for pellets with a diameter of 25 mm and 9 N for pellets with a diameter of 9.5 mm and withstanding without breaking at least 15 drops from a height of 300 mm.
Тепловое упрочение окатышейThermal hardening of pellets
Предлагаемый способ упрочнения окатышей аналогичен автоклавному упрочнению силикатных кирпичей. Упрочнение материала происходит за счет образования цементационной связки в виде геля, состоящего из оксидов кальция, магния, кремния и частично железа.The proposed method of hardening pellets is similar to autoclave hardening of silicate bricks. The hardening of the material occurs due to the formation of a cementitious bond in the form of a gel consisting of oxides of calcium, magnesium, silicon and partially iron.
Преобладающими минералами связки является гидросиликаты кальция, образуемые в результате 3-6 часовой выдержки окатышей в автоклаве при температуре 210-220°С и давлении пара 0,8-1,2 МП.The predominant minerals of the binder are calcium hydrosilicates, formed as a result of 3-6 hour exposure of the pellets in an autoclave at a temperature of 210-220 ° C and a vapor pressure of 0.8-1.2 MP.
Причем тепло для пропаривания окатышей берется от отходящих при обжиге шихты газов и нагретого воздуха после охлаждения спеков, потоки которых имеют температуру 500-800°С. Это существенно сокращает издержки автоклавного упрочнения окатышей, прочность на сжатие которых может достигать значений 900-1500 Н/окатыш.Moreover, the heat for steaming the pellets is taken from the exhaust gases and heated air after the calcination of the mixture after cooling the cakes, the flows of which have a temperature of 500-800 ° C. This significantly reduces the cost of autoclave hardening of the pellets, the compressive strength of which can reach values of 900-1500 N / pellet.
Холодное упрочнение окатышейPellet cold hardening
Данный способ упрочнения окатышей основан на цементной связке, в качестве которой используется портландцементный клинкер. Упрочнение окатышей происходит в результате реакций гидратации основных клинкерных минералов, образованных при обжиге шихты, - алита (Ca3SiO5), пятикальциевого триалюмината (Ca5Al6O14), четырехкальциевого алюмоферрита (Ca4Fe2Al2O10) и других. Благодаря этим реакциям в окатышах в течение 22-26 суток выдержки образуется связка сложного состава, подобная получаемой при автоклавной обработке, что способствует получению прочности на сжатие 1100-1700 Н/окатыш.This method of hardening pellets is based on a cement bond, which is used as Portland cement clinker. Hardening of the pellets occurs as a result of hydration reactions of the main clinker minerals formed during firing of the charge — alite (Ca 3 SiO 5 ), five-calcium trialuminate (Ca 5 Al 6 O 14 ), four-calcium aluminoferrite (Ca 4 Fe 2 Al 2 O 10 ) and other . Due to these reactions, a bundle of complex composition similar to that obtained by autoclaving is formed in the pellets within 22-26 days of exposure, which contributes to the compressive strength of 1100-1700 N / pellet.
Таким образом, за счет дополнительного связующего действия клинкерных минералов, полученных при обжиге шихты заданного состава, при безобжиговом упрочнении окатышей могут быть достигнуты показатели прочности (≥1500 Н/окатыш) обжигового упрочнения с расходом условного топлива 34 кг на 1 т окатышей.Thus, due to the additional bindering effect of clinker minerals obtained by firing a mixture of a given composition, without firing hardening of pellets, strength indicators (≥1500 N / pellet) of firing hardening with an equivalent fuel consumption of 34 kg per 1 ton of pellets can be achieved.
В соответствии с показателем современного доменного производства (Ю.С.Юсфин, 2004, с.261) расход агломерата на 1 т выпущенного чугуна составляет 720-1480 кг, а расход окатышей на 1 т выпущенного чугуна 100-770 кг. Эти показатели обозначают возможные диапазоны соотношений выпуска этих видов окомкованного металлургического сырья:In accordance with the indicator of modern blast furnace production (Yu.S. Yusfin, 2004, p. 261), the consumption of sinter per 1 ton of cast iron is 720-1480 kg, and the consumption of pellets per 1 ton of cast iron is 100-770 kg. These indicators indicate the possible ranges of the ratios of the output of these types of pelletized metallurgical raw materials:
агломерат/окатыши = от 1:1 до 15:1, при среднем соотношении 3:1. Учитывая этот фактор, второй вариант предлагаемого способа, использующий в обжигаемой шихте соотношение весов железной руды, известняка и угля 14:3:1, позволяет получать сбалансированное соотношение железорудных спеков - аналогов агломерата и окатышей. Это достигается тем, что полученные в реакционном объеме обжигового устройства железорудные спеки охлаждают, дробят, разделяют на крупную фракцию 5-45 мм и мелкую фракцию <5 мм, которую затем рассеивают на три класса частиц 4-5 мм; 1-3 мм и <1 мм. Частицы первого и третьего классов размалывают до тонины <0,07 мм, вводят в размол при необходимости корректирующие добавки, и из полученного размола производят окатыши характерного размера 14-15 мм, используя частицы второго класса в качестве затравок. В данном способе окомкавание как спеков, так и окатышей происходит за счет действия продуктов обжига как железной руды, так и известняка.agglomerate / pellets = from 1: 1 to 15: 1, with an average ratio of 3: 1. Considering this factor, the second variant of the proposed method, using the ratio of the weights of iron ore, limestone and coal in the burnt charge 14: 3: 1, allows to obtain a balanced ratio of iron ore cakes - analogues of sinter and pellets. This is achieved by the fact that the iron ore specimens obtained in the reaction volume of the calcining device are cooled, crushed, divided into a coarse fraction of 5-45 mm and a fine fraction <5 mm, which are then dispersed into three classes of particles 4-5 mm; 1-3 mm and <1 mm. Particles of the first and third classes are ground to fineness <0.07 mm, corrective additives are introduced into the grinding, if necessary, and pellets of a characteristic size of 14-15 mm are produced from the obtained grinding, using particles of the second class as seeds. In this method, the pelletizing of both cakes and pellets occurs due to the action of firing products of both iron ore and limestone.
Полученное окомкованное сырье может поставляться в доменный цех раздельно или вместе. Посредством регулирования соотношения компонентов окомкованного металлургического сырья - спеков и окатышей, смешанных в общем объеме выпускаемой продукции, можно управлять холодной и горячей прочностью окомкованного металлургического сырья, а также его восстановимостью при плавке.Received pelletized raw materials can be delivered to the blast furnace separately or together. By adjusting the ratio of the components of pelletized metallurgical raw materials - cakes and pellets mixed in the total volume of output, it is possible to control the cold and hot strength of pelletized metallurgical raw materials, as well as its recoverability during melting.
Способ осуществляется следующим образом. Состав шихты и режим процесса обжига шихты базируется на особенностях вещественного и энергетического балансов термохимических реакций между основными ингредиентами шихты.The method is as follows. The composition of the mixture and the mode of the process of firing the mixture is based on the characteristics of the material and energy balances of thermochemical reactions between the main ingredients of the mixture.
При обжиге шихты основные ингредиенты сырьевой смеси претерпевают следующие преобразования.When firing the mixture, the main ingredients of the raw mix undergo the following transformations.
Руда: поведение основных железонесущих минералов определяется эндоэффектами дегидратации и диссоциации. Гетит FeOOH при нагревании до 300-420°С переходит в гематит Fe2O3 с выделением воды. Гидрогетит FeOOH·nH2O при нагревании до 50-200°С переходит в гетит с выделением воды, а при дальнейшем нагреве до 380-410°С переходит в гематит Fe2O3 с выделением воды. Сидерит FeCO3 при нагревании до 420-500°С диссоциирует на FeO и Fe3O4 с образованием диоксида углерода CO2. При температуре более 600°С идут процессы омагничивания руды (Fe2O3→Fe3O4) и восстановления железа.Ore: the behavior of the main iron-bearing minerals is determined by the endo-effects of dehydration and dissociation. Goethite FeOOH, when heated to 300-420 ° C, passes into hematite Fe 2 O 3 with the release of water. When heated to FeOOH · nH 2 O, when heated to 50-200 ° C, it passes into goethite with the release of water, and upon further heating to 380-410 ° C, it passes into hematite Fe 2 O 3 with the release of water. Siderite FeCO 3 when heated to 420-500 ° C dissociates into FeO and Fe 3 O 4 with the formation of carbon dioxide CO 2 . At temperatures above 600 ° C, processes of magnetization of the ore (Fe 2 O 3 → Fe 3 O 4 ) and reduction of iron proceed.
Известняк: при сушке карбонатного сырья, нагреве до 200°С - удаляется внешняя влага, при нагреве до 900°С - выгорают органические примеси, при нагреве до 1300°С протекает термическая диссоциация (декарбонизация): CaCO2→CaO+CO2.Limestone: when drying carbonate raw materials, heating to 200 ° C - external moisture is removed, when heating to 900 ° C - organic impurities burn out, when heated to 1300 ° C, thermal dissociation (decarbonization) proceeds: CaCO 2 → CaO + CO 2 .
Уголь: состав - углерод C - 65,2%; водород H - 4,7%; кислород O - 27,5%, при нагреве до 140°С освобождается от влаги, в диапазоне температур 140-250°С окисляется с образованием твердого углерода.Coal: composition - carbon C - 65.2%; hydrogen H - 4.7%; oxygen O - 27.5%, when heated to 140 ° C it is freed from moisture, in the temperature range 140-250 ° C it is oxidized to form solid carbon.
В соответствии с особенностями вещественного и энергетического балансов термохимических реакций между рудой, известняком, углем и продуктами их термопреобразований в процессе совместного обжига в объеме обжиговой печи будет наблюдаться синергизм реакций клинкерообразования и образования магнитного концентрата железной руды. В реакционном пространстве будут проходить следующие реакции.In accordance with the peculiarities of the material and energy balances of thermochemical reactions between ore, limestone, coal and products of their thermal transformations during joint firing in the volume of the kiln, there will be a synergistic reaction of clinker formation and the formation of magnetic iron ore concentrate. The following reactions will take place in the reaction space.
Рудовосстановительные процессы определятся термодинамикой и кинетикой восстановления окислов железа в системах Fe-C-O и Fe-H-O. В качестве восстановителей используются: твердый углерод в золе бурого угля; оксид углерода в газах горения; водород, получаемый при разложении паров воды; метан в зоне поджига печи. Наиболее эффективно идет комбинированное восстановление с использованием одновременно водорода и твердого углерода. Скорость адсорбции и десорбции водорода на поверхности рудных частиц и углеродистого восстановителя в 5-8 раз выше, чем оксида углерода. При этом твердый углерод является регенератором водорода из образующихся при восстановлении молекул воды по реакции H2O+C=H2+CO(CO2). В итоге скорость реакции восстановления железа резко возрастает за счет максимальной восстановительной способности таких углеродистых восстановителей, как торф и бурые угли, содержащих большое количество летучих.Ore reduction processes are determined by the thermodynamics and kinetics of reduction of iron oxides in Fe-CO and Fe-HO systems. As reducing agents are used: solid carbon in brown coal ash; carbon monoxide in combustion gases; hydrogen obtained by decomposition of water vapor; methane in the ignition zone of the furnace. Combined reduction using both hydrogen and solid carbon is most effective. The rate of adsorption and desorption of hydrogen on the surface of ore particles and a carbon reducing agent is 5-8 times higher than that of carbon monoxide. In this case, solid carbon is a regenerator of hydrogen from water molecules formed during the reduction by the reaction of H 2 O + C = H 2 + CO (CO 2 ). As a result, the rate of iron reduction reaction increases sharply due to the maximum reducing ability of carbonaceous reducing agents such as peat and brown coals containing a large amount of volatile.
Процесс разложения известняка, идущий при температуре 1230°С по реакции CaCO3=CaO+CO2, обеспечивает получение магнитного окисла железа по реакциям 3Fe2O3+C=2Fe3O4+CO и 3Fe2O3+2H=2Fe3O4+H2O, идущим наиболее эффективно в диапазоне температур 760-960°С.The process of decomposition of limestone, proceeding at a temperature of 1230 ° C according to the reaction CaCO 3 = CaO + CO 2 , provides for the production of magnetic iron oxide by the reactions 3Fe 2 O 3 + C = 2Fe 3 O 4 + CO and 3Fe 2 O 3 + 2H = 2Fe 3 O 4 + H 2 O, going most efficiently in the temperature range 760-960 ° C.
Термическая диссоциация гематита идет по реакции 6Fe2O3=4Fe3O4+O2. Взаимодействие твердого углерода с окислами железа осуществляется через газовую фазу по схеме: CO2+C=2CO; FeO+CO=Fe+CO2.The thermal dissociation of hematite proceeds according to the reaction 6Fe 2 O 3 = 4Fe 3 O 4 + O 2 . The interaction of solid carbon with iron oxides is carried out through the gas phase according to the scheme: CO 2 + C = 2CO; FeO + CO = Fe + CO 2 .
При содержании углерода в шихте 15-25% восстановление магнетита и вюсита в зоне горения углерода происходит по реакциям: Fe3O4+CO=3FeO+CO2; FeO+CO=Fe+CO2.When the carbon content in the mixture is 15-25%, the reduction of magnetite and vusite in the carbon combustion zone occurs according to the reactions: Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2 ; FeO + CO = Fe + CO 2 .
Прямое восстановление вблизи горящих частиц углерода идет по реакциям: Fe3O4+CO=3FeO+CO2; CO2+C=2CO; FeO+C=Fe+CO.Direct reduction near burning carbon particles proceeds according to the reactions: Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2 ; CO 2 + C = 2CO; FeO + C = Fe + CO.
С учетом синергизма действия всех восстановителей и парциального их вклада в магнетизирующий обжиг железной руды и восстановление металла можно обобщить все термохимические реакции в следующую схему:Taking into account the synergy of the action of all reducing agents and their partial contribution to the magnetizing calcination of iron ore and metal reduction, all thermochemical reactions can be summarized in the following scheme:
2FeO+2Fe2O3→2Fe3O4;2FeO + 2Fe 2 O 3 → 2Fe 3 O 4 ;
При этом необходимо иметь ввиду, что в диапазоне температуры эффективного восстановления 650-960°С каждый из восстановителей проявляет свои свойства максимальным образом на смежных интервалах температур в этом диапазоне, повышая надежность процесса, а превалирующий вклад в процесс обеспечивает твердый углерод и водород.It should be borne in mind that in the temperature range of effective reduction of 650-960 ° С, each of the reducing agents exhibits its properties in the maximum possible way at adjacent temperature ranges in this range, increasing the reliability of the process, and the prevailing contribution to the process is provided by solid carbon and hydrogen.
Ингредиенты сырьевой смеси поступают на узел подготовки сырьевой массы после подбора нескольких основных ингредиентов, обладающих комплиментарными физико-химическими свойствами. Подготовленная шихта поступает в печь обжига. Режим процесса обжига шихты базируется на особенностях вещественного и энергетического балансов термохимических реакций между основными ингредиентами шихты и продуктами этих реакций. Обожженный продукт после печи обжига подается в узел подготовки продуктов.The ingredients of the raw mix are fed to the raw material preparation unit after selecting several basic ingredients with complementary physicochemical properties. The prepared mixture enters the kiln. The mode of the process of firing the mixture is based on the characteristics of the material and energy balances of thermochemical reactions between the main ingredients of the mixture and the products of these reactions. The calcined product after the kiln is fed to the product preparation unit.
Узел подготовки сырьевой массы в случае трех основных ингредиентов шихты может состоять из трех линеек дробильно-измельчительного и накопительно-дозирующего оборудования, одного смесителя и подавателя-загрузчика Линейка для известняка может состоять: из щековой дробилки типа ЩКД-8 или типа №21 (Германия), молотковой типа СМД-97А или конусной дробилок - на второй стадии дробления; мельницы «Аэрофол» или трубной мельницы типа МШТ ⌀ 3,2×15 м; вертикального силоса-накопителя; дозатора-питателя типа ДТ-25.The raw material preparation unit in the case of the three main ingredients of the charge may consist of three lines of crushing, grinding and storage-metering equipment, one mixer and feeder-loader The line for limestone may consist of: Jaw crusher type SHKKD-8 or type No. 21 (Germany) hammer type SMD-97A or cone crushers - in the second stage of crushing; Aerofol mills or tube mill type МШТ ⌀ 3.2 × 15 m; vertical silo drive; dispenser-feeder type DT-25.
Линейка для угля может содержать: дробилку молотковую типа СМ-170-Б; мельницу универсальную сепараторную ⌀ 3,2×6,5 м; вертикальный силос и питатель типа ДТ-25.The line for coal may contain: a hammer mill type SM-170-B; universal separator mill ⌀ 3.2 × 6.5 m; vertical silo and feeder type DT-25.
Линейка для железной руды может содержать: для первой стадии дробления - щековую дробилку ЩКД-8 или №21; для второй стадии дробления - конусную дробилку СМД-97А; мельницу «Аэрофол» или трубную мельницу МШТ ⌀ 3,2×15 м; вертикальный силос и дозатор-питатель ДТ-25.The line for iron ore may contain: for the first stage of crushing, a jaw crusher ЩКД-8 or No. 21; for the second crushing stage - cone crusher SMD-97A; Aerofol mill or tube mill МШТ ⌀ 3.2 × 15 m; vertical silo and dispenser-feeder DT-25.
Смешивание подготовленных ингредиентов осуществляется на усреднительном складе сырья и добавок, а подача шихты в обжиговую печь может производиться питателем типа АРПШ-7А.Mixing the prepared ingredients is carried out in an averaging warehouse of raw materials and additives, and the charge can be fed to the kiln by an ARPS-7A feeder.
Печь обжига шихты содержит зоны: сушки, подготовки, термических реакций, восстановления, охлаждения. По конструктивному выполнению печь может быть шахтной, вращающейся трубной, с вращающимся подом или другого типа.The furnace firing mixture contains zones: drying, preparation, thermal reactions, recovery, cooling. By design, the furnace may be a shaft, rotating tube, with a rotating hearth or other type.
Узел подготовки продуктов из обожженной шихты содержит выдачное устройство, валковую дробилку, валковый измельчитель.The unit for preparing products from the calcined charge comprises a dispenser, a roll crusher, and a roll grinder.
В составе этого узла могут быть применены валковые дробилки типа ДДЗ-1500×1200 и Д4Г-950×800; валковые измельчители фирм KHD, Ecoplex, Polycom или пресс-валки фирмы Krupp-Polysius (Германия).As part of this unit, roll crushers of the DDZ-1500 × 1200 and D4G-950 × 800 types can be used; KHD, Ecoplex, Polycom roller shredders or Krupp-Polysius (Germany) press rolls.
Окомкование металлургического сырья может быть произведено на серийно выпускаемых (например, ООО «ОрскМетМаш») окомковителях: барабаном типа ОБ-2,8*8 или чашевого гранулятора с диаметром чаши 5500 мм.The pelletizing of metallurgical raw materials can be carried out on commercially available (for example, OrskMetMash LLC) pelletizers: a drum of the OB-2.8 * 8 type or a bowl granulator with a bowl diameter of 5500 mm.
Технический результат реализации предлагаемого способа окомкования металлургического сырья выражается в повышении экономических и технических показателей получаемого комка за счет: однократного высокотемпературного воздействия на материалы; включения в состав шихты в определенном соотношении с основными ингредиентами известнякового/известкового компонента, продукты обжига которого обеспечивают дополнительное связывание материалов в комке; включение в состав шихты в определенном соотношении с основными ингредиентами углеродосодержащего компонента (угля, кокса, полукокса), обеспечивающего металлизацию железной руды; одновременного проведения всех процессов восстановления, связывания и компактирования продуктов обжига; безобжигового упрочнения окатышей; регулирования соотношения спеков и окатышей, смешанных в общем объеме выкускаемой продукции.The technical result of the implementation of the proposed method of pelletizing metallurgical raw materials is expressed in improving the economic and technical indicators of the resulting lump due to: a single high-temperature effect on the materials; inclusion in the composition of the mixture in a certain ratio with the main ingredients of the limestone / calcareous component, the firing products of which provide additional bonding of materials in the lump; the inclusion in the composition of the charge in a certain ratio with the main ingredients of the carbon-containing component (coal, coke, semicoke), providing metallization of iron ore; simultaneously carrying out all processes of restoration, binding and compaction of firing products; non-calcining hardening of pellets; regulation of the ratio of cakes and pellets, mixed in the total volume of produced products.
Повышение технических показателей заключается в улучшении энергоэффективности процесса окомкования при обеспечении стабильной прочности окомкованного металлургического сырья как при хранении и транспортировки комка, так и при его плавке в доменной печи. Холодная прочность комка близка к холодной прочности обожженного окатыша, а горячая прочность приближается к горячей прочности агломерата, полученного традиционным путем на конвейерной агломерационной машине (по результатам собственных лабораторных опытов).The increase in technical indicators consists in improving the energy efficiency of the pelletizing process while ensuring the stable strength of the pelletized metallurgical raw materials both during storage and transportation of the lump, and during its melting in a blast furnace. The cold strength of the lump is close to the cold strength of the calcined pellet, and the hot strength is approaching the hot strength of the sinter obtained in the traditional way on a conveyor sintering machine (according to the results of our own laboratory experiments).
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011108898/02A RU2458158C2 (en) | 2011-03-09 | 2011-03-09 | Method of obtaining pelletised metallurgical raw materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011108898/02A RU2458158C2 (en) | 2011-03-09 | 2011-03-09 | Method of obtaining pelletised metallurgical raw materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011108898A RU2011108898A (en) | 2011-06-10 |
| RU2458158C2 true RU2458158C2 (en) | 2012-08-10 |
Family
ID=44736421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011108898/02A RU2458158C2 (en) | 2011-03-09 | 2011-03-09 | Method of obtaining pelletised metallurgical raw materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2458158C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2492246C2 (en) * | 2012-09-25 | 2013-09-10 | Владимир Иванович Лунёв | Method of producing ferrous metals |
| RU2535934C2 (en) * | 2013-11-20 | 2014-12-20 | Владимир Иванович Лунев | Gasification of coal in bowels |
| RU2568797C2 (en) * | 2014-07-07 | 2015-11-20 | Владимир Иванович Лунёв | Fuel and metallurgical granules, and method of their production and metal coating |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114350940A (en) * | 2021-12-25 | 2022-04-15 | 深圳市考拉生态科技有限公司 | Method for producing alkaline iron ore concentrate by reducing weakly magnetic iron ore |
| CN115368042B (en) * | 2022-08-19 | 2023-09-08 | 深圳市考拉生态科技有限公司 | Method for producing porous wollastonite spheres by using fluorine gypsum and quartz waste stone |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU595407A1 (en) * | 1976-11-05 | 1978-02-28 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Стали И Сплавов | Method of obtaining pellets |
| SU1560588A1 (en) * | 1987-03-16 | 1990-04-30 | Мариупольский металлургический институт | Method of preparing charge in lumping fine-ground materials |
| RU2301273C1 (en) * | 2005-12-16 | 2007-06-20 | Открытое акционерное общество "Михайловский ГОК" | Method of preconditioning of the iron ore charge for the agglomeration |
| RU2402499C2 (en) * | 2008-03-31 | 2010-10-27 | Владимир Иванович Лунёв | Method of processing mineral stock and device to this end (versions) |
-
2011
- 2011-03-09 RU RU2011108898/02A patent/RU2458158C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU595407A1 (en) * | 1976-11-05 | 1978-02-28 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Стали И Сплавов | Method of obtaining pellets |
| SU1560588A1 (en) * | 1987-03-16 | 1990-04-30 | Мариупольский металлургический институт | Method of preparing charge in lumping fine-ground materials |
| RU2301273C1 (en) * | 2005-12-16 | 2007-06-20 | Открытое акционерное общество "Михайловский ГОК" | Method of preconditioning of the iron ore charge for the agglomeration |
| RU2402499C2 (en) * | 2008-03-31 | 2010-10-27 | Владимир Иванович Лунёв | Method of processing mineral stock and device to this end (versions) |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Металлургия чугуна./ Под ред. Ю.С.ЮСФИНА. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004, с.131-148, 184-215. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2492246C2 (en) * | 2012-09-25 | 2013-09-10 | Владимир Иванович Лунёв | Method of producing ferrous metals |
| RU2535934C2 (en) * | 2013-11-20 | 2014-12-20 | Владимир Иванович Лунев | Gasification of coal in bowels |
| RU2568797C2 (en) * | 2014-07-07 | 2015-11-20 | Владимир Иванович Лунёв | Fuel and metallurgical granules, and method of their production and metal coating |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011108898A (en) | 2011-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102719676B (en) | Method for rapidly reducing copper slags to produce iron-copper alloys in kiln in reducing atmosphere | |
| AU2004274714B2 (en) | Self-reducing, cold-bonded pellets | |
| CN102634621A (en) | Device and method for treating refractory iron ore | |
| CN101418389B (en) | Method for directly reducing grain nickel iron in rotary kiln by using laterite nickle mine | |
| RU2458158C2 (en) | Method of obtaining pelletised metallurgical raw materials | |
| CN101443465A (en) | Production of iron using environmentally-benign renewable or recycled reducing agent | |
| CN1861265B (en) | Ore-dressing process by using carbon-contg. block to reduce lean iron ore for prodn. of magnetite | |
| CN105603214A (en) | Method for producing ferronickel by directly reducing laterite-nickel ore in rotary kiln | |
| CN102634622A (en) | Method for reducing and separating metallic irons by using refractory ores, complex ores and iron-containing wastes | |
| CN104212931A (en) | Method for producing metal iron powder by using deep reduction of rotary kiln | |
| CN101967570A (en) | Method for producing ferro-nickel alloy from red soil nickel ore | |
| CN101967571A (en) | Method for using red-soil nickel ore to produce nickel-iron alloy in tunnel kiln-electric furnace | |
| CN101538628A (en) | Method for directly reducing laterite-nickel into nickel-bearing ball iron in tunnel kilns | |
| CN104004905A (en) | Production process for metalized burden suitable for blast furnace ironmaking | |
| CN102177256B (en) | Blast furnace operating method using carbon-containing unfired pellets | |
| Zhu et al. | Utilization of hydrated lime as binder and fluxing agent for the production of high basicity magnesium fluxed pellets | |
| JP5512205B2 (en) | Strength improvement method of raw material for agglomerated blast furnace | |
| Liang et al. | Innovative methodology for comprehensive utilization of refractory low-grade iron ores | |
| CN103952540A (en) | Technology for producing metallized furnace charge from iron-containing dust and high-silicon iron concentrate | |
| CN107604157B (en) | Method for preparing iron-carbon composite briquette for blast furnace by utilizing thermal-state converter slag | |
| El-Hussiny et al. | Effect of recycling blast furnace flue dust as pellets on the sintering performance | |
| RU2484153C2 (en) | Method of arc-furnace dust recovery | |
| CN101638703B (en) | Method for directly reducing nickel containing pig iron by lateritic nickel in tunnel kiln | |
| CN107739819A (en) | A kind of method of coal base shaft furnace process processing iron content red mud | |
| US3194673A (en) | Hydraulic cement and process for making same |