SU968091A1 - Способ обжига карбонатных марганцевых концентратов - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ОБЖИГА КАРБОНАТНЫХ МАРГАНЦЕВЫХ

1

Изобретение относитс  к металлурги-и, в частности к способам подготовки марганцевого сырь  к электрометаллургическому переделу .

Известен способ обжига кусковых карбонатных концентратов во вращающихс  печах 1.

Недостатком указанного способа  вл етс  относительно низкий тепловой КПД вращающихс  печей, обусловленный малым коэффициентом заполнени  печного барабана, дополнительное истирание материалов при обжиге в пересыпающемс  слое, образование повыщенного количества пыли, сравнительно больщой выход мелких фракций обожженного -продукта, которые нуждаютс  в дальнейщем окусковании перед металлургическим переделом.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату  вл етс  способ обжига карбонатных марганцевых концентратов в шахтных печах, включающий окислительный и декарбонизирующий обжиги, осуществл емые нагревом сло  концентрата продувкой теплоносителем. Нагрев шихтовых материалов ведут до 1110- 1140°С со скоростью 5-10 град/мин, а в интервале КОНЦЕНТРАТОВ

температур 950-1100°С продувают смесью природного газа и колощникового газа фер росплавного производства, вз тых в соотнощении 1:1 2.

5Недостатками известного способа  вл ют

с  необходимость поддержани  относительно высоких температур (до температуры 1140°С), что требует дополнительного расхода тепла, тогда реакци  декарбонизирую ,0 щего обжига практически полностью завершаетс  в интервале температур до 950°С, неоправданное ограничение скорости нагрева 5-10 град/мин во всем интервале температур , что снижает возможную производительность термических агрегатов и отсутствие конкретных теплотехнических и технологических параметров, позвол ющих обеспечить качественную подготовку карбонатных марганцевых концентратов к электрометаллургическому переделу, в частности продолжительности обработки концентратов в зоне активной декарбонизации и расходу теплоносител  на единицу массы обожженного продукта, а также условий использовани  физического тепла охлаждаемого материала .

Цель изобретени  - повышение эффективности использовани  тепла и производительности печи.

Эта цель достигаетс  тем, что согласно способу обжига карбонатных марганцевых концентратов, включающему окислительный и декарбонизируюш.ий обжиги, осуществл е,мые нагревом сло  концентрата продувкой теплоносителем, окислительный обжиг ведут с нагревом до 500-600°С со скоростью нагрева 11 -15 град/мин, а декарбонизирующий обжиг ведут при 600-900°С в течение 250-300 мин нагревом концентрата смесью продуктов сгорани  природного газа , сжигаемого с .коэффициентом избытка воздуха 1,8-2,2 и при удельном расходе природного газа на процесс 55-65 обожженного продукта, и воздуха с температурой 500-800°С в количестве 400- 800 Нмз/т.

Вубор скорости нагрева И -15 град/мин и температурного интервала 500-600° С осуществлен на основе проведенных исследований вли ни  этих параметров на разрушение кусковых карбонатных концентратов в процессе обжига. Основной причиной разрушени  карбонатных концентратов,  вл етс  интенсивное удаление кристаллогидратной влаги, завершающеес  при 500-600°С. Относительно умеренные скорости нагрева до 15 град/мин позвол ют избежать резкого локального повышени  давлени  пара, образовавшегос  в результате испарени  кристаллогидратной влаги и тем самым способствует сохранению кусковой структуры концентрата. Скорость нагрева менее 11 град/мин не может быть приемлема, исход  из соображений обеспечени  достаточно высокой производительности о.бжиговой печи. Из этих же соображений нет необходимости лимитировать величину скорости нагрева во всем интервале температур обжига карбонатных концентратов, а вполне достаточно ограничитьс  регламентацией этого параметра в пределах температур 500-600°С (удаление кристалло-гидратной влаги).

Нижний предел температуры декарбонизации 600°С выбран по результатам исследований , показавшим, что меньша  температура не позвол ет достичь степени декарбонизации 80% даже при значительном увеличении длительности процесса. Верхний температурный интервал св зан с тем, что при 900°С разложение всех карбонатов протекает практически на 100% с высокой скоростью , и при повышении температуры выше 900°С в продуктах обжига начинаетс  развитие процессов стеклообразовани , что понижает прочность обожженных кусков и снижает их металлургическую ценность.

Продолжительность обжига 250-300 мин выбрана с учетом установленного на основании лабораторных исследований времени полной декарбонизации карбонатных концентратов , максимальный размер кусков которых может достигать 50-60 мм. Это врем  составл ет при 800°С 150-180 мин. Однако учитыва  неравномерность тепловых потоков по сечению шахтной печи, продолжительность пребывани  в зоне декарбонизации увеличиваетс  на -100-150 мин, что позволит гарантировать однородность обжига кусковых карбонатных концентратов. Расходные коэффициенты природного газа (55- 65 ) и воздуха выбраны исход  из условий достижени  указанных температурных условий в шахте печи, а также возможной работы печи на марганцевых карбонатных концентратах с различным содержанием карбонатов кальци , причем, чем больще содержание СаО, тем выше удельный расход природного газа. Учитыва  наличие в шахтной печи зоны предварительного охлаждени  карбонатных концентратов, дл  повышени  теплового КПД установки ис-. пользуют поступающий из этой зоны воздух с температурой 500- 800°С на процесс декарбонизации . Количество такого воздуха составл ет 400-800 . Кроме того, разбавление продуктов сгорани  воздухом снижает парциальное давление СОг в газовой фазе, в результате чего интенсифицируетс  процесс диссоциации карбонатов.

Оптимальным, с точки зрени  декарбонизации (степень 95-98%) и выхода мелких фракций (содержание фракции 5 мм .- 5-8%),  вл етс  следующий режим: скорость нагрева до температуры 550°С 12-

0 12,5 град/мин, температура декарбонизации 550-850°С, продолжительность обжи: га 280 мин, коэффициент избытка воздуха 2,0, удельный расход природного газа на процесс 60 . Расход воздуха, поступающего из зоны предварительного охлаждени 

5 с температурой 750°С,-600 .

На чертеже приведена зависимость степени декарбонизации от времени.

Пример 1. В лабораторной шахтной печи провод т исследовани  по обжигу марганО цевого карбонатного концентрата. Концентрат загружают в приемный бункер емкостью 1000 кг и самотеком попадает в зону подогрева и обжига объемом 0,04 м где проход т процессы дегидратации и декар , бонизации марганцевых концентратов. Далее материал поступает в зону охлаждени , где охлаждаетс  до 50°С в режиме противотока воздухом, подаваемым в нижнюю часть печи. Обожженный материал выгружаетс  шнеком в разгрузочные бункеры шахтной

0 печи. Отопление установки производитс  природным газом при помощи двухпроводной горелки. Так как разгрузочное устройство шахтной печи не позвол ет работать на фракции материала более 15 мм, обжигу подвергали руду, просе нную на сите 15 мм следующего гранулометрического состава, класс 15-10 мм составл л 67,5%; 10-5 мм - 30,3%; 5-О мм - 2,2%. В режиме окислительного обжига работают в течение 15 ч

при производительности шахтной 23 кг/ч по обожженному продукту.

Режим и свойства процесса

Скорость нагрева до 600°С, град/мин

Температурный интервал процесса декарбонции , С

Врем  нахождени  материала в зоне обжига, мин

Удельный расход природного газа HMVT,

Температура охлаждающего воздуха, поступающего в зону обжига из зоны охлаждени , ° С

Расход охлаждающего воздуха, поступающег из зоны охлаждени ,

Коэффициент избь1тка воздуха при, сжигании природного газа в топке, ед

Свойства обжига: Мп, %

.

Степень декарбонизации, % Количество мелочи (-5 мм), %

Удельна  производительность зоны обжига,

Удельный расход природного газа скорректирован с повышенных тепловых потерь лабораторной печи.

Пример 2. На лабораторной установке с непрерывной записью изменени  веса обжигаемой навески сло  исследуют зависимость степени декарбонизации от времени дл  кусков размером 10,20 и 40 мм при средней скорости нагрева сло  до 600°С 13 град/мин (на фиг. 1). Из графиков видно, что при размере куска 40 мм врем  полного разложени  карбонатного марганцевого концентрата составл ет 175 мин. С учетом возможного увеличени  размера кусков обжигаемого материала и неравномерности распределени  теплоносител  в слое врем  обжига марпечиПоказатели и параметры работы шахтной печи приведены в табл. 1.

Таблица 1

Величина

1,4

600-900 290 62,5

.800-830 780

1,82

38,3

(исходный 28,

0,33

(исходное С02 31,8)

99,2

10,7 (исходное 2,2

13,8 учетом

ганцевого концентрата в промышленной шахтной печи принимаетс  250-300 мин.

Пример 3. В полупромышленной печи 1600 кВА экспериментального цеха УкрНИИспецстали провод т выплавку ферромарганца с использованием сырого и обожженного в шахтных печах карбонатного концентрата . Средний химический состав концентрата следуюший;

Исходного Мп 27,90/01 SiOa 14,63%; ППП 25,550/0%;

Обожженного Мп 34,00/о; SiOz 14,66о/о; ППП 9,680/0. Состав шихты по вариантам следующий, Сырой карбонатный концентрат Обожженный карбонатный концентрат Кокс (влажный), Железна  руда Известн к Показатели выплавки ферромарганца по вариантам плавок приведены в табл. 2. Таблица 2

Показатели Длительность кампании, сут Производительность баз, т/сут Удельный расход кокса (сухого), кг/т Удельный расход эл/энергии, кВт Содержание в металле, Основность шлака Кратность шлака Распределение марганца,:

Как видно из приведенных в табл. 2 данных , использование обожженного карбонатного концентрата по сравнению с сырым позвол ет повысить производительность электропечи на 20%, снизить удельный расход электроэнергии на 100 кВтЧ на тонну сплава, снизить расход кокса на 170 кг/т, повысить извлечение марганца на 18,. Экономический эффект составит 24,55 руб/г или около 4 млн. руб. в год.

Claims (2)

1. Авторское свидетельство СССР № 429111, кл. С 22 В 47/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 459515, кл. С 21 С 7/064, 1973. 44 466 450 3369 8,1 80,2 0,61 1,3 0,58 0,51 1,32 .1,35 1,06 0,9

:а

«3

i

Чл S

v

ч

врем  , мин.