RU2709179C1

RU2709179C1 - Method of blast-furnace melting of zinc containing charge

Info

Publication number: RU2709179C1
Application number: RU2019112561A
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Виноградов; Андрей Александрович Калько; Олег Николаевич Дубровский; Евгений Александрович Волков
Original assignee: Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь")
Priority date: 2019-04-24
Filing date: 2019-04-24
Publication date: 2019-12-16

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention discloses a method of blast-furnace melting of zinc containing charge. Method includes loading of charge, its melting in blast furnace and output of melting products, control of content of zinc oxides in charge materials, blast-furnace gas and melting products. During loading and melting of charge with content of zinc oxide in amount of 0.5–2.8 kg/t of cast iron periodically for 3–10 days supply of zinc oxide is reduced to 0.2 kg/t of cast iron. Content of silicon in cast iron is maintained in range of 0.25–0.5 %. Fineness of final blast-furnace slag is reduced by 0.03–0.05 units in relation to basicity of slag during operation of blast furnace with zinc oxide content in charge in amount of 0.5–2.8 kg/t of cast iron.

EFFECT: as a result, reduced consumption of mineral raw materials in iron-ore part of charge.

1 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно, к работе доменных печей на цинксодержащей шихте.The invention relates to ferrous metallurgy, namely, to the operation of blast furnaces on a zinc-containing mixture.

Известен способ доменной плавки цинксодержащей шихты, включающий загрузку цинксодержащих шихтовых материалов, подачу дутья, периодическое снижение уровня засыпи шихты, кокса с определенной высотой слоя, рассчитанного с учетом теплофизических и физических свойств кокса, контролем температуры и выхода колошникового газа, с последующей проплавкой цинксодержащих материалов с пониженным уровнем засыпи, обеспечивающим повышение температуры колошникового газа до 450-500°С, и выводом оксидов цинка с колошниковым газом [Патент RU №2058394, МПК С21В 5/00, 1996].A known method for blast-furnace smelting of a zinc-containing charge, including loading zinc-containing charge materials, supplying blast, periodically reducing the level of charge charge, coke with a certain layer height, calculated taking into account the thermal and physical properties of coke, controlling the temperature and output of blast furnace gas, followed by melting of zinc-containing materials with a reduced level of mash, providing an increase in the temperature of blast furnace gas to 450-500 ° C, and the withdrawal of zinc oxides with blast furnace gas [Patent RU No. 2058394, IPC С21В 5 / 00, 1996].

Недостатком этого способа является то, что работа доменной печи с опущенным уровнем засыпи, обуславливает необходимость снижения интенсивности хода доменной печи, сокращает время пребывания железорудного сырья в «сухой» зоне доменной печи, что сопровождается перерасходом кокса. Кроме этого, опускание уровня засыпи приводит к изменению температурного режима кладки под колошниковыми плитами, что может служить зарождением цинкосодержащего гарнисажа в верхней части шахты доменной печи с последующим образованием чрезмерного гарнисажа (настыли).The disadvantage of this method is that the operation of a blast furnace with a lowered level of mound, necessitates reducing the intensity of the blast furnace, reduces the residence time of iron ore in the "dry" zone of the blast furnace, which is accompanied by an excessive consumption of coke. In addition, lowering the level of the mound leads to a change in the temperature regime of the masonry under the top plates, which can serve as the nucleation of a zinc-containing skull in the upper part of the shaft of the blast furnace with the subsequent formation of excessive skull (crust).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту при переработке цинксодержащего сырья является способ доменной плавки, включающий загрузку шихтовых материалов, использование комбинированного дутья, периодическую загрузку в доменную печь двух и более холостых подач и понижение расхода природного газа до исходного значения после достижения холостыми подачами распара печи [Патент RU 2078830, МПК С21В 5/00, 1997].The closest to the invention in terms of technical essence and the achieved effect in the processing of zinc-containing raw materials is a blast furnace method, which includes loading charge materials, using combined blasting, periodically loading two or more idle feeds into a blast furnace and lowering the natural gas flow rate to the initial value after reaching idle feeds the height of the furnace [Patent RU 2078830, IPC C21B 5/00, 1997].

Недостаток этого способа заключается в том, что периодически в состав шихты вводятся две и более холостые подачи кокса, что увеличивает общий расход доменного кокса. Кроме этого, этот способ не учитывает уровень цинковой нагрузки и регламент использования различных видов цинксодержащих материалов в технологии доменной плавки, а также не может быть реализован на печах, где выпуски продуктов плавки происходят без пауз между открытиями леток (внахлест), например, на печах большого объема с тремя или четырьмя летками.The disadvantage of this method is that periodically two or more single coke feeds are introduced into the charge, which increases the total consumption of blast furnace coke. In addition, this method does not take into account the level of zinc load and the regulations for the use of various types of zinc-containing materials in blast furnace technology, and also cannot be implemented on furnaces, where the release of melting products occurs without pauses between openings of the slots (overlap), for example, on large furnaces volume with three or four years.

В основу предлагаемого изобретения поставлена задача сократить расход минерального сырья в железорудной части шихты за счет ввода в состав доменной или агломерационной шихты отходов сталеплавильного производства с высоким содержанием оксида цинка, обеспечить экономичную высокопроизводительную работу доменной печи в условиях использования повышенной доли цинксодержащих материалов с системным выводом цинка с продуктами плавки.The basis of the invention is the task to reduce the consumption of mineral raw materials in the iron ore part of the charge by introducing into the blast furnace or agglomeration charge waste from steelmaking with a high content of zinc oxide, to provide cost-effective high-performance operation of the blast furnace under conditions of using an increased proportion of zinc-containing materials with a zinc output system with smelting products.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе, включающем загрузку шихты, ее проплавку в доменной печи и выдачу продуктов плавки, контроль содержания оксидов цинка в шихтовых материалах, колошниковом газе и продуктах плавки, согласно изобретения при работе доменной печи с содержанием оксида цинка в шихте в количестве 0,5-2,8 кг/т чугуна периодически, на 3-10 суток, сокращают поступление оксида цинка до 0,2 кг/т чугуна, при этом содержание кремния в чугуне поддерживают в диапазоне 0,25-0,5%, а также снижают основность конечного доменного шлака на 0,03-0,05 ед. по отношению к основности шлака при работе доменной печи с содержанием оксида цинка в шихте в количестве 0,5-2,8 кг/т чугуна.The problem is achieved in that in the proposed method, including loading the charge, its melting in the blast furnace and the issuance of smelting products, monitoring the content of zinc oxides in charge materials, blast furnace gas and smelting products, according to the invention when operating a blast furnace with a content of zinc oxide in the charge in the amount of 0.5-2.8 kg / t of pig iron periodically, for 3-10 days, the intake of zinc oxide is reduced to 0.2 kg / t of cast iron, while the silicon content in the cast iron is maintained in the range of 0.25-0.5 %, and also reduce the basicity of the final house Foot slag at 0.03-0.05 units. in relation to the basicity of the slag during operation of the blast furnace with the content of zinc oxide in the mixture in an amount of 0.5-2.8 kg / t of cast iron.

Преимуществом данного способа является то, что его реализация позволяет вести доменную плавку на цинксодержащей шихты, с содержанием оксида цинка в шихте 0,5-2,8 кг/т чугуна, с низким расходом условного топлива.The advantage of this method is that its implementation allows blast furnace smelting on a zinc-containing mixture, with a zinc oxide content of 0.5-2.8 kg / t of pig iron in the mixture, with a low consumption of equivalent fuel.

Предлагаемый способ позволяет увеличить удаление цинка с продуктами плавки и уменьшить его массу, циркулирующую в доменной печи. Это объясняется следующим:The proposed method allows to increase the removal of zinc with smelting products and reduce its mass circulating in the blast furnace. This is explained by the following:

- периодически на 3-10 суток, ограничивается чрезмерное поступление оксидов цинка с вторичными ресурсами, например, с цинксодержащим агломератом, спекаемым с высокой долей сталеплавильной пыли и шлама в составе аглошихты;- periodically for 3-10 days, the excessive intake of zinc oxides with secondary resources, for example, with zinc-containing sinter, sintered with a high proportion of steelmaking dust and sludge in the sinter charge is limited;

- на этот период технология доменной плавки корректируется и ее параметры направлены на выплавку «холодного» низкокремнистого чугуна с низким содержанием углерода и высоким содержанием цинка.- for this period, the technology of blast furnace smelting is adjusted and its parameters are aimed at smelting “cold” low-silicon cast iron with a low carbon content and high zinc content.

Способ был реализован на доменной печи объемом 1000 м³, выплавляющей 3160 т/сутки с расходом 510 кг/т условного топлива, в том числе, 410,4 кг/т чугуна кокса и 142 м³/т чугуна природного газа.The method was implemented on a blast furnace with a volume of 1000 m ³ smelting 3160 t / day with a consumption of 510 kg / t of standard fuel, including 410.4 kg / t of coke iron and 142 m ³ / t of natural gas cast iron.

Загружалась цинксодержащая шихта, состоящая из 30-35% окатышей Костомукшского ГОКа с содержанием оксида цинка 0,006%, 60-62% агломерата местного производства с содержанием оксида цинка 0,018-0,035%, скрапа и шлака сталеплавильного производства в количестве 1-5% с содержанием оксида цинка 0,045%-0,060%, цинксодержащего агломерата в количестве 1,5-5,0% с содержанием оксида цинка 0,8-3,5%.A zinc-containing charge was loaded, consisting of 30-35% pellets of the Kostomuksha GOK with a zinc oxide content of 0.006%, 60-62% of locally produced sinter with a zinc oxide content of 0.018-0.035%, scrap and steelmaking slag in an amount of 1-5% with an oxide content zinc 0.045% -0.060%, zinc-containing agglomerate in an amount of 1.5-5.0% with a zinc oxide content of 0.8-3.5%.

В таблице 1 представлены технико-экономические показатели доменной плавки при выплавке передельного чугуна из цинксодержащей шихты. Из таблицы 1 видно, что в технологическом режиме выплавки чугуна с постоянной цинковой нагрузкой 1,120 кг/т чугуна (период 1) доменная печь выплавляла 2921 т чугуна/сутки с расходом условного топлива 512,9 кг/т чугуна. Невязка между поступлением ZnO с шихтой и выводом с продуктами плавки составила 31,0%.Table 1 presents the technical and economic indicators of blast furnace smelting in the smelting of pig iron from a zinc-containing mixture. From table 1 it is seen that in the technological mode of smelting cast iron with a constant zinc load of 1.120 kg / t of pig iron (period 1), the blast furnace smelted 2921 t of cast iron / day with an equivalent fuel consumption of 512.9 kg / t of cast iron. The discrepancy between the input of ZnO with the charge and the output with the smelting products amounted to 31.0%.

После вывода из доменной шихты цинксодержащего агломерата содержание оксида на 1 т чугуна в шихте сократилось с 0,5÷2,8 кг/т чугуна до 0,16÷0,2 кг/т чугуна. Невязка между поступлением оксида цинка с шихтой и выводом его с продуктами плавки в первые трое суток уменьшилась с 31,0% в условиях работы с высоким содержанием оксида цинка в шихте (0,5÷2,8 кг/т чугуна) до 8%. Суммарная невязка в течение 1 месяца уменьшилась с 31,0% до 25,0% за счет дополнительного вывода цинка с продуктами плавки. В этот период содержание цинка в чугуне в отдельных выпусках увеличилось в 1,5-5,0 раз.After the zinc-containing sinter was removed from the blast furnace charge, the oxide content per 1 ton of pig iron in the charge decreased from 0.5–2.8 kg / t pig iron to 0.16–0.2 kg / t pig iron. The discrepancy between the supply of zinc oxide with the charge and its removal with the smelting products in the first three days decreased from 31.0% under conditions of work with a high content of zinc oxide in the charge (0.5 ÷ 2.8 kg / t of cast iron) to 8%. The total discrepancy within 1 month decreased from 31.0% to 25.0% due to the additional withdrawal of zinc with smelting products. During this period, the zinc content in pig iron in individual issues increased by 1.5–5.0 times.

При дальнейшей работе доменной печи с низкой цинковой нагрузкой невязка сокращается и удаление цинка с продуктами плавки снова возрастает.With further operation of the blast furnace with low zinc load, the residual is reduced and the removal of zinc with the smelting products increases again.

Работа доменной печи с содержанием ZnO в шихте 2,9-6,3 кг/т чугуна (таблица 2, периоды 1, 2) показывает, что с увеличением содержания ZnO в шихте выше 2,8 кг/т чугуна расход условного топлива возрастает в среднем на 6 кг/т чугуна на каждый 1 кг увеличения содержания ZnO в шихте. Снижение основности шлака и работа доменной печи с содержанием кремния 0,25-0,5% приводит к незначительному сокращению условного топлива и увеличению вывода цинка с продуктами плавки. Невязка сокращается с 34% до 32%.The operation of a blast furnace with a ZnO content in the charge of 2.9-6.3 kg / t of pig iron (table 2, periods 1, 2) shows that with an increase in the ZnO content in the charge above 2.8 kg / t of pig iron, the equivalent fuel consumption increases an average of 6 kg / t of pig iron for every 1 kg of an increase in the ZnO content in the charge. The decrease in the basicity of slag and the operation of a blast furnace with a silicon content of 0.25-0.5% leads to a slight reduction in fuel equivalent and an increase in the output of zinc with smelting products. The discrepancy is reduced from 34% to 32%.

После реализации предлагаемого способа с продуктами плавки в течение месяца дополнительно выведено 1670 кг цинка, работа доменной печи стабилизировалась (таблица 1, период 4), производительность доменной печи выросла на 3,0%, расход условного топлива сократился на 1,0%.After implementing the proposed method with smelting products, 1670 kg of zinc was additionally withdrawn during the month, the operation of the blast furnace was stabilized (table 1, period 4), the productivity of the blast furnace increased by 3.0%, the equivalent fuel consumption decreased by 1.0%.

Claims

A method for blast-furnace smelting of a zinc-containing charge, including loading the charge, melting it in a blast furnace and issuing melting products, monitoring the content of zinc oxides in charge materials, blast furnace gas and smelting products, characterized in that when loading and melting the charge with a content of zinc oxide in an amount of 0 , 5-2.8 kg / t of cast iron periodically for 3-10 days, the supply of zinc oxide is reduced to 0.2 kg / t of cast iron, while the silicon content in the cast iron is maintained in the range of 0.25-0.5%, and the basicity of the final blast furnace slag is reduced by 0.03-0.05 units. in relation to the basicity of the slag during operation of the blast furnace with the content of zinc oxide in the mixture in an amount of 0.5-2.8 kg / t of cast iron.