Способ производства промывочного агломерата

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве агломерата для доменного производства. Способ включает ввод в шихту в качестве рудной части железорудного концентрата с содержанием железа более 63% и аглоруды, офлюсование доломитизированным известняком, известняком и/или известью в количестве, обеспечивающем отношение MgO/CaO≤0,2, при основности CaO/SiO₂≤0,7, ввод в шихту топлива, смешивание, окомкование и слоевую загрузку шихты на спекательные тележки конвейерной машины, зажигание топлива, проведение процесса спекания агломерата просасыванием воздуха через слой вакуум-камеры. Расход топлива при этом Р_T, кг/т рудной части шихты, скорость движения спекательных тележек V_M, м/мин, температуру в последней вакуум-камере t_B, °С, определяют по формулам: Р_T=3,7 FeO; V_M=1,83-0,02 FeO; t_B=315-5 FeO; где FeO - заданное содержание монооксида железа в промывочном агломерате. Изобретение позволит обеспечить достижение заданного содержания FeO, определяющего промывочные свойства агломерата, регламентирование зависимости расхода топлива, скорости движения спекательных тележек, температуры в последней вакуум-камере от заданного содержания FeO в нем. 3 табл.

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве агломерата для доменного производства.

Известен способ производства высокозакисного агломерата (а.с. СССР №15746566, С 22 В 1/16), в котором устанавливают в аглошихте высокую долю вюститных материалов (60-90%), что способствует увеличению содержания FeO в агломерате выше 35%. Высокое содержание FeO придает агломерату промывочные свойства. В качестве вюститных материалов, используют прокатную окалину, содержащую более 60% вюстита, и традиционный железорудный концентрат. Агломерат производят двухслойным. В верхний слой дозируют 80-100% прокатной окалины.

Основной недостаток известного способа - невозможность производства промывочного агломерата на агломашинах с однослойной загрузкой шихты - необходимо формирование двух разных по составу шиxт для нижнего и верхнего слоев загрузки. Сосредоточение прокатной окалины в верхнем слое приводит к формированию неравномерной структуры агломерата. Кроме того, в способе не указаны режимы по топливу, скорости движения спекательных тележек, температуре в последней вакуум-камере. Он не позволяет произвести агломерат с заданным содержанием FeO, определяющим качество промывочного агломерата.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ производства промывочного агломерата (см. патент РФ №2158316, С 22 В 1/16). По этому способу загружают шихту на агломашину двумя слоями. В качестве железосодержащих компонентов шихты используют железорудные концентраты с содержанием железа более 63% и аглоруды, а в качестве флюсов применяют доломитизированный известняк, известняк и (или) известь в количестве, обеспечивающем отношение MgO/CaO≤0,2 при основности CaO/SiО₂≤0,7. В нижний слой загружают 25-30% от общего количества шихты с массовой долей топлива в ней 2,0-2,7%. А доля топлива в шихте верхнего слоя составляет 5,8-6,4% от массы верхнего слоя. При этом в полученном агломерате общее содержание железа более 60%, а содержание закиси железа не менее 20%.

Известный способ также не позволяет произвести промывочный агломерат на агломашинах с однослойной загрузкой шихты. Кроме того, он не позволяет произвести агломерат с заданным содержанием FeO, определяющим его промывочные свойства. Он не регламентирует такие важные параметры технологического процесса, как скорость движения спекательных тележек, температура в последней вакуум-камере, не регламентирует зависимость их и расхода топлива от заданного содержания FeO в промывочном агломерате.

Техническая задача, решаемая заявляемым способом, заключается в производстве агломерата для целей промывки горнов и стен доменных печей с высокими промывочными свойствами на агломашинах с однослойной загрузкой шихты и исключение роста расхода агломерата. Способ обеспечивает достижение заданного содержания FeO, определяющего промывочные свойства агломерата, регламентирование зависимости расхода топлива, скорости движения спекательных тележек, температуры в последней вакуум-камере от заданного содержания FeO в нем.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе производства промывочного агломерата, включающем ввод в шихту в качестве рудной части железорудного концентрата с содержанием железа более 63% и аглоруды, офлюсование доломитизированным известняком, известняком и (или) известью в количестве, обеспечивающем отношение MgO/CaO≤0,2 при основности CaO/SiО₂≤0,7, ввод в шихту топлива, смешивание, окомкование и слоевую загрузку шихты на спекательные тележки конвейерной машины, зажигание топлива, проведение процесса спекания агломерата просасыванием воздуха через слой в вакуум-камеры, отличающийся тем, что расход топлива при этом Р_т (кг/т рудной части шихты), скорость движения спекательных тележек V_м (м/мин), температуру в последней вакуум-камере t_в (°C) определяют по формулам:

Р_т=3,7 FeO;

V_м=1,83-0,02 FeO;

t_в=315-5 FeO,

где FeO - заданное содержание монооксида железа в промывочном агломерате в пределах 30-35%; 3,7; 1,83; 0,02; 315; 5 - коэффициенты, установленные опытным путем.

Способ осуществляют следующим образом.

На усреднительном складе закладывают штабель агломерационной шихты без топлива. Рудная часть ее содержит железорудные концентраты с содержанием железа более 63% и аглоруды. В качестве флюса используют доломитизированный известняк, известняк и (или) известь с обеспечением во всей шихте MgO/CaO≤0,2 и основности CaO/SiO₂≤0,7. При формировании штабеля все компоненты шихты располагают поочередно, горизонтальными слоями. После заполнения начинают расходовать содержимое штабеля. Для этого в каждую порцию включают составляющие всех слоев штабеля, то есть шихту выбирают в разрез штабеля. Такое осуществление способа обеспечивает постоянство свойств промывочного агломерата во времени.

Усредненную агломерационную шихту без топлива со склада транспортируют в шихтовое отделение аглофабрики. В шихтовом отделении к ней добавляют возврат в количестве 20% от расхода шихты и топливо. Расход топлива (Р_т, кг/т рудной части шихты) определяют по формуле:

P_т=3,7 FeO,

где FeO - заданное содержание монооксида железа в промывочном агломерате, %; 3,7 - коэффициент, установленный эмпирически.

Содержание FeO в агломерате, производимом на агломашинах с однослойной загрузкой шихты, задают в пределах 30-35%. Агломерат с содержанием FeO менее 30% обладает низким промывочным свойством, что увеличивает расход его на промывку горнов и стен доменных печей. Агломерат с содержанием FeO более 35% в ограниченном количестве поступает в осевую зону доменных печей вследствие повышенной крупности и низкого содержания мелочи. Это снижает усвоение его на промывку центральной части горнов доменных печей, что также увеличивает расход промывочного агломерата. Кроме того, производство агломерата с содержанием FeO более 35% на агломашинах с однослойной загрузкой шихты ведет к нарушению технологического режима агломерации из-за налипания его на колосниковую решетку спекательных тележек и их перегрева.

При расходе топлива меньше величины, рассчитанной по предложенной формуле Р_т=3,7 FeO, не достигают заданного содержания FeO в агломерате, и он обладает низким промывочным свойством, что увеличивает расход его на промывку горнов и стен доменных печей. При расходе топлива выше величины, рассчитанной по предложенной формуле Р_т=3,7 FeO, агломерат имеет избыточное содержание FeO. Он получается излишне крупным с низким содержанием мелочи, что снижает поступление агломерата в центральную часть горнов доменных печей, что также увеличивает расход промывочного агломерата. Кроме того, он налипает на колосниковую решетку машины, что затрудняет разгрузку агломерата с машины и ухудшает службу колосников спекательных тележек.

Подготовленную таким образом агломерационную шихту смешивают, окомковывают и загружают в виде слоя на спекательные тележки конвейерной машины. Топливо в шихте зажигают при помощи зажигательного горна.

Скорость движения спекательных тележек конвейерной машины (V_м, м/мин) устанавливают в соответствии с формулой:

V_м=1,83-0,02 FeO,

где FeO - заданное содержание монооксида железа в промывочном агломерате в пределах 30-35%; 1,83 и 0,02 - коэффициенты, установленные эмпирически.

При скорости движения спекательных тележек меньше величины, рассчитанной по предложенной формуле, процесс агломерации слоя шихты на машине завершается раньше, чем наступает момент разгрузки полученного агломерата. На оставшейся части длины агломерационной машины идет просасывание воздуха без сжигания топлива. От этот происходит окисление железа с уменьшением содержания FeO в агломерате с соответствующим ухудшением промывочного свойства, что увеличивает расход промывочного агломерата. При скорости движения спекательных тележек выше величины, рассчитанной по предложенной формуле, момент разгрузки полученного продукта наступает раньше завершения процесса агломерации. Часть шихты остается неспеченной. От этого также ухудшается промывочное свойство агломерата - в нем содержится мелкая неспеченная шихта, ухудшающая газодинамику доменной плавки и не обладающая промывочным действием. Расход промывочного агломерата увеличивается.

Под движущимися спекательными тележками в вакуум-камерах создают разряжение, обеспечивая тем самым поступление воздуха в зону горения топлива. Режим горения топлива регулируют изменением положения заслонки в вакуум-камерах так, чтобы температура в последней вакуум-камере (t_в, °C) соответствовала формуле:

t_в=315-5 FeO,

где FeO - заданное содержание монооксида железа в промывочном агломерате в пределах 30-35%, 315 и 5 - коэффициенты, установленные эмпирически.

При температуре в последней вакуум-камере меньше величины, рассчитанной по предложенной формуле, процесс агломерации с достижением заданного содержания FeO в агломерате не успевает завершиться. Агломерат получается с пониженным содержанием FeO по сравнению с заданной величиной, в него поступает часть неспеченной шихты. От этого промывочное свойство агломерата ухудшается, расход его на промывку горнов и стен доменных печей увеличивается. При температуре в последней вакуум-камере выше величины, рассчитанной по предложенной формуле, агломерат имеет избыточное содержание FeO. Он получается излишне крупным с низким содержанием мелочи, что снижает поступление агломерата в центральную часть горнов доменных печей, что также увеличивает расход промывочного агломерата. Кроме того, он налипает на колосниковую решетку машины, что затрудняет разгрузку агломерата с машины и ухудшает службу колосников спекательных тележек.

После разгрузки со спекательных тележек агломерат подвергают дроблению до крупности 60 мм и грохочению на ситах с ячейками 10×10 мм. Надрешетный продукт направляют в качестве промывочного агломерата в доменный цех, подрешетный - используют в качестве возврата.

Предложенный способ производства промывочного агломерата испытали на аглофабрике №3 ОАО "ММК". Полученный агломерат применили для цели промывки горна и стен доменных печей комбината. Режим спекания по прототипу оказался неосуществимым из-за отсутствия возможности двухслойной загрузки шихты на спекательные тележки агломерационной машины.

Агломерационная фабрика №3 ОАО "ММК" оснащена четырьмя машинами площадью спекания по 75 м² с шириной спекательных тележек 3 м с однослойной загрузкой шихты без тракта постели. Эксгаустер создает разряжение 8-10 кПа. Для зажигания топлива установлен зажигательный горн удлиненной конструкции с низким сводом, работающий на коксовом газе. Для подготовки агломерата, выдаваемого с машины, установлены одновалковая дробилка и стационарный грохот, имеющий ячейки шириной 10 мм. Агломерат направляют в доменный цех в горячем виде без охлаждения.

Для испытания предложенного способа производства промывочного агломерата на усреднительном складе цеха подготовки агломерационной шихты заложили штабель шихты без топлива. Железорудная часть шихты состояла из тонкоизмельченных магнетитовых концентратов ССГПО (Fe=66,1%) и КМА (Fe=66,0-68,5%) и Стойленской аглоруды (Fe=54,0%). В качестве флюса использовали доломитизированный известняк Агаповского месторождения и известь, полученную обжигом известняка этого же месторождения, с обеспечением во всей шихте MgO/CaO=0,12 и основности CaO/SiO₂=0,5. Массовая доля извести составляла 2% от металлсодержащей части шихты. При формировании штабеля все компоненты шихты располагали поочередно горизонтальными слоями. После заполнения начали расходование содержимого штабеля. Для этого в каждую порцию включали составляющие всех слоев штабеля, то есть шихту выбирали в разрез штабеля, с использованием для этой цели экскаватора. Такое осуществление способа обеспечило постоянство свойств промывочного агломерата во времени.

Усредненную агломерационную шихту без топлива со склада доставили в шихтовое отделение аглофабрики №3. В шихтовом отделении к этой части шихты добавили возврат в количестве 20% от общего количества шихты и топливо. Расход топлива определили по заданному содержанию FeO=32,5% в промывочном агломерате:

Р_т=3,7 FeO =3,7×32,5=120 кг/т рудной части шихты.

Полученную шихту направили в барабанный смеситель и окомкователь. Окомкованную шихту загрузили в спекательные тележки конвейерной машины высотой слоя 0,18-0,2 м. Топливо в шихте зажгли при помощи зажигательного горна, работающего на коксовом газе. Скорость движения спекательных тележек конвейерной машины установили в соответствии с заявляемой формулой:

V_м=1,83-0,02 FeO=1,83-0,02×32,5=1,18 м/мин.

Под движущимися спекательными тележками в вакуум-камерах создали разряжение 8-10 кПа. Режим горения топлива регулировали изменением положения заслонки в вакуум-камерах так, чтобы температура в последней вакуум-камере t_в (°C) соответствовала заявляемой формуле:

t_в=315-5 FeO=315-5×32,5=153°С.

После разгрузки со спекательных тележек агломерат подвергли дроблению на одновалковой дробилке до крупности 60 мм и грохочению на стационарном грохоте с ячейками шириной 10 мм. Показатели производства промывочного агломерата представлены в таблице 1.

Таблица 1
Результаты спекания промывочного агломерата в условиях примера
Наименование показателей	Уровень показателей
Производительность, т/(м2·час)	1,0
Вертикальная скорость спекания, мм/мин	13,6
Содержание в агломерате, %: Fe	63,0
FeO	32,5
мелочи 5-0 мм	9,0
Основность агломерата по СаО/SiO2	0,7
Показатели прочности агломерата по ГОСТ
15137-77: на удар (+5 мм)	71,7
на истирание (0,5-0 мм)	4,8

Содержание FeO в полученном агломерате было выше, чем в рядовом производственном агломерате, в 2,7 раза, прочность на удар возросла на 20% отн., на истираемость - улучшилась на 29% отн. Такие показатели качества соответствовали промывочному агломерату.

В качестве показателя, характеризующего промывочное свойство алгомерата, полученного в различных условиях, использовали расход его на одну промывку на доменных печах полезным объемом 1370 м³ ОАО ″ММК″. Результаты представлены в таблицах 2, 3. Наименьшему расходу промывочного агломерата соответствует содержание FeO в нем 32,5% при расходе топлива, скорости движения спекательных тележек, температуре в последней вакуум-камере согласно предложенным формулам.

Таблица 2
Расход промывочного агломерата с различным содержанием FeO на одну промывку доменной печи полезным объемом 1370 м3
№п/п	Содержание FeO в промывочном агломерате	Расход промывочного агломерата на одну промывку, т
1	28 (ниже минимума)	1325
2	30 (минимум)	1032
3	32,5 (средняя величина)	967
4	35 (максимум)	994
5	37 (выше максимума)	1266

Таблица 3
Расход промывочного агломерата на одну промывку доменных печей полезным объемом 1370 м3 при различном режиме проведения однослойной агломерации по расходу топлива, скорости движения спекательных тележек, температуре в последней вакуум-камере.
№п/п	Расход топлива, кг/т рудной части шихты	Скорость движения спекательных тележек, м/мин	Температура в последней вакуум-камере, °С	Расход промывочного агломерата на одну промывку, т
1	110-ниже нормы	1,18	153	1137
2	120	1,18	153	967
	(заявляемый
	способ)
3	130-выше нормы	1,18	153	1102
4	120	1,16-ниже нормы	153	1094
5	120	1,20-выше нормы	153	1085
6	120	1,18	145-ниже нормы	1016
7	120	1,18	160-выше нормы	994

Способ производства промывочного агломерата, включающий ввод в шихту в качестве рудной части железорудного концентрата с содержанием железа более 63% и аглоруды, офлюсование доломитизированным известняком, известняком и/или известью в количестве, обеспечивающем отношение MgO/CaO≤0,2, при основности СаО/SiO₂≤0,7, ввод в шихту топлива, смешивание, окомкование и слоевую загрузку шихты на спекательные тележки конвейерной машины, зажигание топлива, проведение процесса спекания агломерата просасыванием воздуха через слой вакуум-камеры, отличающийся тем, что расход топлива при этом Р_T, кг/т рудной части шихты, скорость движения спекательных тележек V_M, м/мин, температуру в последней вакуум-камере t_B, °С, определяют по формулам:

Р_T=3,7 FeO;

V_M=1,83-0,02 FeO;

t_B=315-5 FeO;

где FeO - заданное содержание монооксида железа в промывочном агломерате.