RU2820429C1 - Способ получения железорудных окатышей - Google Patents
Способ получения железорудных окатышей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2820429C1 RU2820429C1 RU2023110671A RU2023110671A RU2820429C1 RU 2820429 C1 RU2820429 C1 RU 2820429C1 RU 2023110671 A RU2023110671 A RU 2023110671A RU 2023110671 A RU2023110671 A RU 2023110671A RU 2820429 C1 RU2820429 C1 RU 2820429C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- clinker
- pellets
- charge
- zinc
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 148
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 74
- 239000008188 pellet Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 33
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 5
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 4
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 3
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 21
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 20
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 18
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 14
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 12
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 7
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 4
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 4
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 4
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 3
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 229910052840 fayalite Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 3
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N chlorous acid Chemical class OCl=O QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001588 amesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- VLCLHFYFMCKBRP-UHFFFAOYSA-N tricalcium;diborate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] VLCLHFYFMCKBRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010878 waste rock Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к получению железорудных окатышей. Осуществляют смешивание шихты из исходного сырья, грануляцию, термическую обработку на конвейерной машине и грохочение конечного продукта. При этом в шихте в качестве флюсующего агента используют железосодержащий клинкер, получаемый в процессе вельцевания цинксодержащих материалов и отходов черной металлургии, имеющий отношение массовой доли основных оксидов (CaO+MgO) к массовой доле кислотных оксидов (SiO2+Al2O3) более 0,5 единиц, с содержанием цинка, серы, суммы (Na2O+K2O) и фосфора не более 3 мас.%, 0,5 мас.%, 4 мас.% и 0,1 мас.%, соответственно. Железосодержащий клинкер вносят в шихту в дозировке от 0,05 до 2,0 мас.%. Изобретение позволяет повысить показатели качества окатышей, а также утилизировать отходы производства цинка. 3 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к производству окускованного железорудного сырья – агломерата и окатышей, включающее смешивание исходного сырья, грануляцию, термическую обработку на конвейерной машине и грохочение конечного продукта.
Известно использование для упрочнения окатышей легкоплавких добавок [Юсфин Ю.С, Даньшин В.В., Базилевич Т.Н. и др. Влияние содержания железа в связке на свойства окатышей. Сталь, 1981. № 3. С.9-11.]. Для повышения холодной прочности обожженных окатышей в шихту вводили бутылочное стекло, борат кальция, возврат окатышей или агломерата, сварочный шлак и синтетическую связку с содержанием 20-40% железа.
Недостатком этих упрочняющих добавок является низкое содержание оксидов железа, и в конечном итоге не обеспечивается необходимое содержание железа в обожженных окатышах.
Известен также способ упрочнения агломерата и окатышей [Заявка SE422334, опубл. 01.03.1982], который предусматривает ввод в шихту агломерата или окатышей минерального волокна (стекловолокно, шлаковату, минеральную вату и т.п.) с добавлением, если требуется, извести или доломита. Волокно имеет размер <0,05 мм (предпочтительно <0,025 мм) в количестве 0,05-2% объема в виде водной дисперсии. Использование указанной добавки повышает прочность агломерата и окатышей и снижает расход вяжущих, например, бентонита.
Недостатком известного состава упрочняющих добавок является низкое содержание оксидов железа, и при их использовании снижается содержание железа в обожженных окатышах.
Также известна упрочняющая добавка для получения железорудных окатышей [SU1315504, опубл. 07.06.1987], которая содержит железосодержащий материал, содержащий железо в окисленной форме, связующее и нерудные минералы. Прочность окатышей повышается при использовании материала с высокой связующей способностью на 3-10%. В качестве материала с высокой связующей способностью применяют глинистые отходы обогащения элювиальных ильменитовых песков в количестве 0,4-0,6 мас.%. Глинистые отходы обогащения элювиальных ильменитовых песков на 84,3% представлены фракцией менее 0,001 мм, содержат до 10-15% Al2O3 и 15-35% Fe2O3. Недостатком этого изобретения является низкое содержание оксидов железа, и при ее использовании снижается содержание железа в обожженных окатышах.
Известна добавка для производства окатышей, эффективно повышающая прочность окатышей без снижения содержания железа [патент RU2462520, опубл.: 27.09.2012]. Технический результат достигается тем, что упрочняющая добавка содержит железосодержащий материал, содержащий железо в окисленной форме, связующее и нерудные минералы, согласно изобретению в качестве железосодержащего материала содержит железо в восстановленной форме в виде вюстита и металлического железа, при этом в качестве железа в окисленной форме содержит гематит и магнетит, а в качестве связующего - фаялит при следующем соотношении, мас.%: гематит 1,2-62,4; магнетит 2,0-15,0; вюстит 1,0-37,0; железо металлическое 0,5-12,0; фаялит 3,0-68,5; нерудные минералы - остальное, при этом содержание общего железа составляет 42,5-61,0%, а соотношение железа в окисленной и восстановленной форме составляет 0,04-39,5. Упрочняющее действие добавки обусловлено взаимодействием входящих в ее состав минералов с частицами железорудного концентрата окатышей и образованием легкоплавких соединений, скрепляющих рудные зерна в процессе обжига прочной минеральной связкой. Повышение прочности окатышей также достигается за счет уменьшения количества микротрещин, образующихся в процессе обжига и охлаждения обожженных окатышей. Основным недостатком добавки служит то, что она содержит фаялит (силикат железа), что приводит к повышению содержания кислотных оксидов и необходимости дополнительного офлюсования.
В изобретении [патент RU2471005, опубл.: 27.12.2012] для повышения эффективности агломерации предлагается смешанную шихту при окомковании увлажнять до 7,5-10% пульпой, содержащей в пределах от 1,5 до 2,5% пылевидные отходы переработки бурожелезняковых руд, представляющие собой железистые хлориты, преимущественно амезит, шамозит и пеннин, с фракцией 0,074 мм до 75 мас.%. При этом железистые хлориты имеют следующий химический состав, мас.%: Fe2O3=41,2; SiO2=24,0; Al2O3=13,07; FeO=11,23; Cr2O3=3,96; MgO=2,35; CoO=0,86; NiO=0,58; CaO=0,53; MnO=0,06. Изобретение позволяет повысить прочность агломерата на удар на 7-9%. Недостатки этого изобретения заключаются в необходимости специально приготавливать отходы, а также наличием дополнительных компонентов цветных металлов.
Таким образом, все известные железосодержащие добавки имеют ограниченное использование из-за снижения содержания железа и внесением в состав агломерата и окатышей вредных примесей.
Известно также, что использование железосодержащих отходов в агломерации и производстве окатышей [Пузанов В.П. Структурообразование из мелких материалов с участием жидких фаз / В.П.Пузанов, В.А.Кобелев // Екатеринбург: УрО РАН, 2001. - 634 с.] ограничено их дисперсностью, содержанием железа, основностью и наличием вредных компонентов (цинк, щелочи и т.д.). При этом требования к добавкам при окусковании заключаются в высоком содержании железа, основности более 0,5 и содержании вредных компонентов, не нарушающих материальный баланс доменной плавки, производства горячебрикетированного железа и стали по этим компонентам, а также не снижающих качественные показатели конечного продукта (окисленные окатыши, агломерат, чугун, металлизованные окатыши, горячебрикетированное железо, сталь) на различных стадиях их производства. Кроме того, наличие железа в восстановленной форме и основных оксидов в соединении с железом или кислыми оксидами положительно сказывается на качестве продукции и энергозатратах. Для агломерации важно, чтобы составляющие шихты были не крупнее 8 мм и, по возможности, с минимальным содержанием фракции меньше 2 мм.
Известно [Современное состояние, перспективы переработки и утилизации клинкера вельцевания цинксодержащей пыли от электродуговой плавки стали П. И. Грудинский, Д. В. Зиновеев, В. Г. Дюбанов, П. А. Козлов Перспективные материалы 2019 № 4 с73-83], что одним из наиболее крупнотоннажных железосодержащих отходов, удовлетворяющих изложенным выше требованиям, является клинкер процесса вельцевания, образующийся при производстве цинка. Оценка возможности применения клинкера вельцевания подтвердила, что его переработка в металлургической отрасли осложнена особенностями химического состава этого материала, в частности, наличием в клинкере фосфора, цинка и серы. При этом, при окислительном обжиге сера удаляется за счет ее окисления до SO2 и SO3и перехода в газ, а цинк и фосфор остается в окатышах или агломерате, что приводит к загрязнению продуктов плавки и снижению стойкости футеровки плавильных агрегатов. Потому содержание всех эти компонентов необходимо контролировать и поддерживать на безопасном уровне. При этом, содержание углерода в исходном клинкере является внутренним источником тепла, что ускоряет спекание и экономит топливо при высокотемпературной обработке агломерата и окатышей различного назначения. Содержание основных (CaO+MgO) и кислотных оксидов (SiO2+Al2O3) позволяет заменить флюс в производстве агломерата и окатышей.
Наиболее близким аналогом является [патент RU2525394, опубл.: 10.08.2014], в котором заявлен способ переработки оксидных железосодержащих материалов, включающий смешение компонентов исходной шихты, содержащей оксидный железосодержащий материал, углеродистый восстановитель и карбонат кальция, восстановительный обжиг исходной шихты, разделение твердого компонента на железосодержащую и силикатную составляющие, отличающийся тем, что перед смешиванием компонентов исходной шихты проводят их сушку и гомогенизацию путем совместного помола, восстановительный обжиг исходной шихты ведут при 700-1200°С, а разделение полученной смеси на силикатный и железосодержащий концентраты осуществляют пневматическим способом в циклонах, железосодержащий концентрат выводят из зоны обжига и после охлаждения подвергают повторной магнитной или электростатической или пневматической сепарации, образующийся после повторной сепарации силикатный концентрат смешивают с силикатным концентратом, образовавшимся после первого пневматического разделения, а коллективный силикатный концентрат направляют на обжиг до клинкера, при этом перед обжигом в коллективный силикатный концентрат вводят корректирующие добавки в количестве не более 20 мас.% массы концентрата, а исходная шихта содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: карбонат кальция - 10,0-65,0, углеродистый восстановитель - 3,0-14,0, оксидный железосодержащий материал - остальное.
В прототипе таким образом предлагается использовать железосодержащие отходы (включая клинкер процесса вельцевания), для получения металлического продукта (чугуна) и цемента.
Несмотря на предлагаемые преимущества, этот способ нельзя реализовать на предприятиях, производящих агломерат и окатыши.
Техническим результатом изобретения является возможность частично или полностью заменить флюсующий компонент при добавлении железосодержащего клинкера, полученного в процессе вельцевания цинксодержащих материалов и отходов черной металлургии. Кроме того, за счет использования изобретения возможна утилизация отходов производства цинка.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен Способ получения железорудных окатышей, включающий смешивание шихты из исходного сырья, грануляцию, термическую обработку на конвейерной машине и грохочение конечного продукта, отличающийся тем, что в шихте в качестве флюсующего агента используют железосодержащий клинкер, получаемый при в процессе вельцевания цинксодержащих материалов и отходов черной металлургии, имеющий отношение массовой доли основных оксидов (CaO+MgO) к массовой доле кислотных оксидов (SiO2+Al2O3) более 0,5 единиц, с содержанием цинка, серы, суммы (Na2O+K2O) и фосфора не более 3 мас.%, 0,5 мас.%, 4 мас.% и 0,1 мас.%, соответственно, причем железосодержащий клинкер вносят в шихту в дозировке от 0,05 мас.% до 2,0 мас.%.
Предпочтительно, используют в шихте железосодержащий клинкер, имеющий основность (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) более 0,5 единиц в дозировке от 0,05% или 0,5 кг/тонну окатышей.
Предпочтительно, содержание серы в шихте составляет не более 0,5 мас.%, фосфора – не более 0,01 мас.%, цинка и щелочных металлов – 0,13 мас.% и 0,36 мас.%, соответственно.
Предпочтительно, в качестве отходов черной металлургии используют в том числе пыль газоочисток дуговых электросталеплавильных печей.
Осуществление изобретения
Сущность изобретения заключается в добавке железосодержащего клинкера процесса вельцевания, содержащего железо в форме оксидов железа, металлического железа, силикатов железаи иных соединений с ним, а также имеющего отношение массовой доли основных оксидов (CaO+MgO) к массовой доле кислотных оксидов (SiO2+Al2O3) более 0,5 единиц, с содержанием цинка, серы, суммы (Na2O+K2O) и фосфора не более 3%, 0,5%, 4% и 0,1%, соответственно, в шихту для производства агломерата и окатышей в дозировке от 0,45% до 2,0% по массе.
Способом интенсификации процессов получения окатышей и агломерата может служить железосодержащий клинкер процесса вельцевания, получаемый при вельцевании цинксодержащих материалов и отходов черной металлургии (пыль газоочисток дуговых электросталеплавильных печей, доменных печей, конвертеров и пр.) при реализации определенных условий, которые и составляют отличия предлагаемого изобретения от аналогов.
Эти условия состоят в следующем:
- использование в шихте агломерата или окатышей железосодержащего клинкера, имеющего основность (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) не менее 0,5единиц в дозировке от 0,05% или 0,5 кг/тонну окатышей (по массе);
- обеспечение в железосодержащем клинкере ограниченного содержания цинка, серы, суммы (Na2O+K2O) и фосфора не более 3%, 0,5%, 4% и 0,1%, соответственно;
- использование полученного сырья с добавкой железосодержащего клинкера в доменной печи, в установках металлизации и других агрегатах металлургического передела таким образом, чтобы масса привносимых вредных веществ не превышала допустимый предел. При превышении этого предела, дозировка железосодержащего клинкера должна быть снижена, либо в процессе его производства должны быть внесены корректировки с целью снижения содержания вредных веществ.
Выбор указанных параметров основан на следующем.
Основность, как показатель состава пустой породы, которая при плавке переходит в шлак, определяется индексами B2=CaO/SiO2, либо B3=(CaO+MgO)/SiO2, либо B4=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3). Из этих индексов наиболее представительный, с точки зрения качества шлака, является B4=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3), поскольку он дает информацию о наиболее важных шлакообразующих компонентах, доля которых в доменном или сталеплавильных шлаках превышает 95%.
Отказ от использования в индексе основности MgO или Al2O3в случае использования клинкера является некорректным, т.к. массовая доля каждого из этих оксидов в продуктах вельцевания может достигать более 5%, что при использовании клинкера как флюса приводит к формированию шлака с основностью, не соответствующей заданной. Так, при содержании в клинкере CaO=15%, SiO2=10%, MgO=5% значения основности составят B2=(CaO)/SiO2=1,5 и B3=(CaO+MgO)/(SiO2)=2,0.
При использовании индекса B2=(CaO)/SiO2 для определения требуемой дозировки флюсов, содержание основных оксидов (кальция и магния) будет завышено (в сравнении с индексом B3=(CaO+MgO)/(SiO2)) и тем самым состав шлака будет отличаться от заданного по соотношению основных и кислых оксидов.
Требования к величине основности клинкера, при использовании его в качестве флюсующего компонента, обусловлены двумя аспектами: составом исходного сырья и требованиями к основности конечных продуктов. Состав сырья для окатышей и агломерата представлен рудами и концентратами с основностью B2, B3, B4 менее 0,5, а во многих случаях – менее 0,1. В этой ситуации любой продукт, имеющий основность более 0,5, может быть флюсом и повышать их основность. Величина основности окатышей и агломерата зависят от требований их потребителей, при этом основность окатышей составляет от 0,05 до 1,1, а агломератов – от 0,3 до 2,4.
Клинкер кроме флюсующих компонентов, содержит также железо и кислые оксиды. Его дозировка должна, с одной стороны, обеспечить заданный приход оксидов кальция и магния, а с другой – ограничить уменьшение концентрации железа.
Так, при содержании 3% кислотных оксидов(алюминия, кремния) и основности B4=0,01 в концентрате для производства окатышей, для офлюсования до минимальной основности B4=0,05 нужно клинкера (CaO=10%, SiO2=25%, MgO=5%; Al2O3=5% B4=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0,5) ~1,0% (по массе).
Если использовать клинкер более высокой основности (CaO=25%, SiO2=1,5%, MgO=5%; Al2O3=1,5% B4=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=10) для достижения той же основности достаточно ~0,05% (по массе).
Таким образом, с учетом требований к основности окатышей и реальным интервалом состава клинкера, минимальный его расход составит 0,05% по массе или эквивалент 0,5 кг/т окатышей.
Второй аспект, влияющий на выбор дозировки клинкера и требования к его составу: содержание вредных для металлургического передела компонентов – серы, фосфора, цинка, щелочных металлов. Требования к содержанию серы в шихте окатышей и агломерата – не более 0,5%. Это обусловлено практикой переработки сернистых руд (Костомукшского, Лебединского, Соколовско-сарбайского месторождений), которая показывает возможность получения качественного рудного сырья из подобных руд. В условиях обжига окатышей и агломерата сера переходит в газовую фазу и удаляются через дымовую трубу в атмосферу или очищается в газоочистном оборудовании.
С учетом дозировки клинкера, содержание серы в нем не более 0,5% должно быть приемлемо и допустимо. Если серы в клинкере больше, то обжиг окатышей или спекание агломерата будут характеризоваться высоким количеством вредных выбросов и будет нежелательным.
Более 80% фосфора при доменной плавке переходит в металл, что существенно ухудшает качество стали. С рудной частью приходит от 40 до 50% фосфора из 0,4 до 0,8 кг/т чугуна. Соответственно, количество фосфора, вносимое с рудной шихтой, составляет 0,16…0,40 кг/т чугуна и должно соответствовать его концентрации в окатышах или агломерате величине не более 0,01% (при содержании железа в шихте 65%). Максимальное содержание фосфора в клинкере и дозировка клинкера должны обеспечивать приход фосфора, не превышающий эту величину.
При дозировке клинкера 2% массовая доля фосфора в нем не должна превышать 0,5%. Если концентрация фосфора в клинкере выше, то его дозировка должна снижаться.
Приход цинка в доменную печь может достигать 2 кг/т чугуна, щелочей (Na2O+K2O) – 8 кг/т чугуна. Цинк приходит почти полностью с рудной шихтой, щелочи – до 70% с рудными компонентами. В пересчете на концентрацию в агломерате или окатышах содержание цинка и щелочей не должно превышать (при содержании железа в шихте 65%) 0,13% и 0,36%, соответственно. При дозировке клинкера 2% массовая доля цинка и щелочей в нем не должна превышать 7% и 20%, соответственно – при условии, что рудный концентрат и другие компоненты не привносят эти вредные компоненты в шихту. Цинк и щелочи привносятся и другими компонентами шихты (лом, агломерат, кокс), поэтому массовая доля этих компонентов должна быть ограничена.
Для ряда месторождений железной руды содержание (Na2O+K2O) на уровне 0,2…0,3% является естественным, поэтому содержание щелочей клинкере не должно превышать 4%. Если принять, что две 50…60% цинка, поступающего в доменную печь, циркулирует с оборотными шламами, то требование к содержанию цинка в клинкере составит – не более 3%.
Указанные требования к содержанию вредных компонентов верны при дозировке клинкера от 0,45% до 2,0% по массе. При превышении расхода клинкера, требования к содержанию примесей должны быть скорректированы в меньшую сторону. Корректировка может быть реализована как за счет снижения дозировки клинкера с заменой его части на «чистую» в отношении вредных компонентов, либо за счет корректировки технологии производства клинкера (состав сырья, режим обжига) с целью снижения содержания вредных веществ.
Примеры реализации способа показаны ниже.
Пример 1
Для примера проведены исследования с железосодержащим клинкером, полученном при высокотемпературной обработке цинкосодержащих материалов и отходов черной металлургии в окислительно-восстановительной атмосфере. Полученный клинкер представляет собой частицы размером от 0,01 до 30 мм. Его химический состав приведен ниже:
Таблица 1 – Химический состав клинкера
| Элемент | Массовая доля, % |
| Fe | 33,4 |
| Ca | 16,5 |
| Si | 6,2 |
| Zn | 2,4 |
| Al | 1,5 |
| Mg | 1,5 |
| Na+K | 1,5 |
| S | 0,8 |
| P | 0,3 |
Для выполнения испытания по способу, изложенному в изобретении, произведены офлюсованные железорудные окатыши (табл.2) из следующих материалов:
концентрат железорудный;
бентонит;
известняк;
клинкер.
Из материалов получены сырые железорудные окатыши и обожжены при температуре указанной в таблице 2. Дозировка и состав клинкера также соответствуют формуле изобретения. Результаты испытаний и данные о дозировках компонентов и приведены в таблице ниже.
Клинкер вводится на стадии шихтоподготовки, взамен флюса.
Результаты показывают, что при использовании клинкера показатели качества окатышей улучшились. Этот пример подтверждает технический эффект заявленного изобретения и его осуществимость при условии замены известняка на клинкер.
Таблица 2 – Параметры и результаты эксперимента
| Параметр | Базовый (без клинкера) |
С клинкером | |
| Расход компонентов шихты | Бентонит, % | 0,6 | |
| Известняк, % | 0,7 | 0,35 | |
| Клинкер, % | - | 0,6 | |
| Режим обжига | Производительность обжиговой машины, т/ч | 590 | |
| Скорость движения ленты обжиговой машины, м/мин | 4,2 | ||
| Высота слоя окатышей на обжиговой машине, мм | 325 | ||
| Максимальная температура обжига, °С | 1269 | ||
| Прочность окатышей на сжатие | ISO 4700, дН/ок | 305 | 318 |
| ГОСТ 24765, кг/ок | 339 | 359 | |
Пример 2
Для оценки преимуществ предлагаемого способа перед известными аналогами и способами, технические характеристики которых выходят за пределы описанных в изобретении величин были проведены испытания. Получены из окатыши концентрата, бентонита и пяти видов клинкера, состав которых не удовлетворяет требованиям, изложенных в изобретении.
Для клинкеров №1-5 несоответствие с требованиями изобретения выражается основностьюB4, содержанием цинка, серы, суммы (Na2O+K2O) и фосфора. Режим обжига – аналогичен режиму, изложенному в таблице 2. Дозировка клинкера 2% по массе. Концентрат - продукт обогащения руд Курской магнитной аномалии с содержанием железа общего 67,5%; SiO2=3%, (Na2O+K2O)= 0,3%.
Результаты испытания приведены в таблице 4.
Видно, что использование клинкера разного состава приводит к тому, что при выходе за означенный формулой изобретения интервал химический состав окатышей не удовлетворят требованиям к химическому составу железорудного сырья.
Так, низкая основность клинкера №1 не позволила достигнуть основности более 0,1; при использовании клинкеров №№2-5 формируется химический состав с превышением содержания цинка, серы, щелочей и фосфора.
Этот пример подтверждает технический эффект численных параметров предложенного изобретения.
Вышеперечисленные примеры и результаты испытаний показывают, что изобретение позволяет повысить энергоэффективность агломерационных и обжиговых конвейерных машин за счет интенсификации процесса спекания, а также частично или полностью заменить флюсующий компонент при добавлении железосодержащего клинкера процесса вельцевания, полученного при вельцевании цинксодержащих материалов и отходов черной металлургии (пыль газоочисток дуговых электросталеплавильных печей, доменных печей, конвертеров и пр.). Кроме того, за счет использования изобретения возможно решение экологических проблем: утилизация отходов производства цинка.
Claims (4)
1. Способ получения железорудных окатышей, включающий смешивание шихты из исходного сырья, грануляцию, термическую обработку на конвейерной машине и грохочение конечного продукта, отличающийся тем, что в шихте в качестве флюсующего агента используют железосодержащий клинкер, получаемый в процессе вельцевания цинксодержащих материалов и отходов черной металлургии, имеющий отношение массовой доли основных оксидов (CaO+MgO) к массовой доле кислотных оксидов (SiO2+Al2O3) более 0,5 единиц, с содержанием цинка, серы, суммы (Na2O+K2O) и фосфора не более 3 мас.%, 0,5 мас.%, 4 мас.% и 0,1 мас.%, соответственно, причем железосодержащий клинкер вносят в шихту в дозировке от 0,05 до 2,0 мас.%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют в шихте железосодержащий клинкер, имеющий основность (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) более 0,5 единиц в дозировке от 0,05% или 0,5 кг/т окатышей.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание серы в шихте составляет не более 0,5 мас.%, фосфора – не более 0,01 мас.%, цинка и щелочных металлов – 0,13 мас.% и 0,36 мас.%, соответственно.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве отходов черной металлургии используют в том числе пыль газоочисток дуговых электросталеплавильных печей.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2820429C1 true RU2820429C1 (ru) | 2024-06-03 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1346688A1 (ru) * | 1986-04-18 | 1987-10-23 | Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов "Гинцветмет" | Шихта дл агломерации цинксодержащих материалов |
| RU2462520C1 (ru) * | 2011-04-22 | 2012-09-27 | ОАО "Уральский институт металлов" | Упрочняющая добавка для получения железорудных окатышей |
| RU2525394C1 (ru) * | 2013-06-26 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Способ переработки оксидных железосодержащих материалов |
| US20200361819A1 (en) * | 2019-05-13 | 2020-11-19 | Carmeuse North America | Calciner using recirculated gases |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1346688A1 (ru) * | 1986-04-18 | 1987-10-23 | Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов "Гинцветмет" | Шихта дл агломерации цинксодержащих материалов |
| RU2462520C1 (ru) * | 2011-04-22 | 2012-09-27 | ОАО "Уральский институт металлов" | Упрочняющая добавка для получения железорудных окатышей |
| RU2525394C1 (ru) * | 2013-06-26 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Способ переработки оксидных железосодержащих материалов |
| US20200361819A1 (en) * | 2019-05-13 | 2020-11-19 | Carmeuse North America | Calciner using recirculated gases |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГРУДИНСКИЙ П.И. и др. Современное состояние, перспективы переработки и утилизации клинкера вельцевания цинксодержащей пыли от электродуговой плавки стали. Перспективные материалы, 2019, N 4, c. 73-83. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104673951B (zh) | 利用钒钛两相烧结矿进行高炉冶炼的方法 | |
| CN109207739B (zh) | 一种资源化利用含锌冶金粉尘生产炼铁炉料的方法 | |
| CN111910072A (zh) | 以钢渣作为部分原料的预还原熔剂性球团制备、使用方法 | |
| CN101532068B (zh) | 一种循环利用钢渣及冶金、化工含铁废渣的高炉炼铁生产工艺 | |
| KR20090110832A (ko) | 티타늄을 함유한 몰딩된 바디 | |
| RU2820429C1 (ru) | Способ получения железорудных окатышей | |
| CN103343179B (zh) | 一种转炉炼钢合成造渣剂 | |
| CN100436618C (zh) | 一种用于高温熔融状态下的熔剂 | |
| RU2241771C1 (ru) | Брикет для выплавки чугуна | |
| Sikora et al. | The anthracite as sinter fuels | |
| Que et al. | Reduction of NO x emission based on optimized proportions of mill scale and coke breeze in sintering process | |
| US3194673A (en) | Hydraulic cement and process for making same | |
| CN103343180A (zh) | 一种转炉炼钢合成造渣剂的制备方法 | |
| RU2796485C1 (ru) | Шихта для производства магнезиального железофлюса | |
| CN113736992A (zh) | 一种配加含氟磁铁精矿生产的石灰石型熔剂性球团矿及其制备方法 | |
| US3942977A (en) | Process for making iron or steel utilizing lithium containing material as auxiliary slag formers | |
| RU2345150C2 (ru) | Шихта для производства агломерата | |
| RU2291208C2 (ru) | Способ получения окускованного материала | |
| CN112094968A (zh) | 一种重力除尘灰的回收利用方法 | |
| RU2768432C2 (ru) | Способ производства офлюсованного железорудного агломерата | |
| RU2244026C1 (ru) | Брикет для выплавки металла | |
| RU2462520C1 (ru) | Упрочняющая добавка для получения железорудных окатышей | |
| RU2157854C2 (ru) | Способ производства высокозакисного агломерата | |
| RU2790713C1 (ru) | Способ получения чугуна из железорудного шлама | |
| RU2194082C2 (ru) | Способ подготовки агломерационной шихты |