Способ агломерации марганцевого сырья
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к технологии агломерации марганцевого сырья. Шихту, состоящую из известняка, твердого топлива, марганецсодержащего сырья и малокремнистого железосодержащего материала в виде шлама сталеплавильного производства или окалины, дозируют, смешивают, гранулируют и спекают под давлением. Процесс грануляции осуществляют путем последовательного накатывания на частицы известняка крупностью 5-0 мм вначале малокремнистого железосодержащего материала, а затем смеси марганецсодержащих материалов и твердого топлива. За счет предложенных мероприятий и использования способа спекания под давлением увеличивается производительность агрегата в 5-6 раз, создаются условия для получения высокоосновного марганецсодержащего сырья и повышается механическая прочность продукта при снижении расхода твердого топлива на 26,7%. 2 табл.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к технологии агломерации марганцевых руд крупностью менее 6 мм, колошниковой пыли и шлаков марганцевого ферросплавного производства.
Снижение материалоемкости и энергоемкости при производстве марганцевых ферросплавов тесно связано с совершенствованием схем подготовки и окускования марганцевого сырья. Наиболее известным освоенным промышленным способом окускования отечественного марганцево-рудного сырья, получившим развитие в последнее десятилетие, является агломерация. (см. Сафонов Б.М., Мураховский В.В. // Развитие производства марганцевых ферросплавов в электропечах // Сталь, 1983. №5. - 5-7 с.; Нежурин В.И., Карманов Э.С., Кучер И.Г. // Исследование газодинамики содержимого ванны электропечи РПЗ-48, выплавляющей силикомарганец // Проблемы научно-технического прогресса электротермии неорганических материалов. Тезисы докл. республ. Научно-технической конференции. Днепропетровск: 1989. - 30-31 с.)
Недостатком известного способа является использование высококачественного сырья, который в настоящее время не позволяет получать агломерат, удовлетворяющий требованиям ферросплавного производства. Изменение за последние годы химического, минералогического и гранулометрического состава марганцевых концентратов привело к снижению качества агломерата и показателей его производства. Опыт производства марганцевых ферросплавов в мощных закрытых или герметичных электропечах свидетельствует, что повышение количества мелких фракций (<5 мм) в шихтовых материалах приводит к нарушению стабильности режима плавки, повышению удельных расходов сырья и электроэнергии. Количество мелочи в шихте в значительной степени определяется прочностными характеристиками агломерата.
Известно производство и использование марганецсодержащего высокоосновного агломерата при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца в доменных печах и производстве марганцевых ферросплавов в герметичных электропечах большой мощности - эффективное направление снижения материалоемкости и энергоемкости при производстве марганцевых ферросплавов (см. Величко Б.Ф., Гаврилов В.А., Гасик М.И., Грищенко С.Г. и др. // Металлургия марганца Украины // Киiв: Технiка, 1996. - 472 с.; Гасик М.И., Лякишев Н.П. // Теория и технология электрометаллургии ферросплавов // СП Интермет Инжиниринг. 1999. - 764 с.). Обобщая результаты исследовательских работ и промышленный опыт производства марганцевого агломерата (см. Сафонов Б.М., Мураховский В.В. // Развитие производства марганцевых ферросплавов в электропечах // Сталь, 1983. №5. - 5-7 с.; Нежурин В.И., Карманов Э.С., Кучер И.Г. // Исследование газодинамики содержимого ванны электропечи РПЗ-48, выплавляющей силикомарганец // Проблемы научно-технического прогресса электротермии неорганических материалов. Тезисы докл. республ. Научно-технической конференции. Днепропетровск: 1989. - 30-31 с.; Величко Б.Ф., Гаврилов В.А., Гасик М.И., Грищенко С.Г. и др. // Металлургия марганца Украины // Киiв: Технiка, 1996. - 472 с.; Гасик М.И., Лякишев Н.П. // Теория и технология электрометаллургии ферросплавов // СП Интермет Инжиниринг. 1999. - 764 с.; Гасик М.Н., Зубанов В.Т., Щербицкий Б.В. и др.// Получение офлюсованного марганцевого агломерата и выплавка высокоуглеродистого ферромарганца // Сталь. 1982. №9. - 51-53 с.; Утков В.А. // Высокоосновной агломерат. // М.: Металлургия. 1977 - 156 с.), необходимо констатировать, что в современных условиях недостатком является то, что известные технологические предложения не обеспечивают рост производительности агломашин при производстве марганцевого агломерата и необходимых прочностных свойств офлюсованного марганцевого агломерата.
Известны способы спекания офлюсованного марганцевого агломерата, обладающего повышенной механической прочностью и высокой влагоустойчивостью.
Особенностью технологии является использование в аглошихте обожженного при 1600-1800°С доломита и использование обожженного доломита при производстве офлюсованного марганцевого агломерата (см. Величко Б.Ф., Гаврилов В.А., Гасик М.И., Грищенко С.Г. и др. //Металлургия марганца Украины // Киiв: Технiка, 1996. - 472 с.; Гасик М.Н., Зубанов В.Т., Щербицкий Б.В. и др. // Получение офлюсованного марганцевого агломерата и выплавка высокоуглеродистого ферромарганца // Сталь. 1982. №9. - 51-53 с.) Недостатком данных мероприятий является значительное усложнение технологической линии аглопроизводства, и на 350 кг у.т./т доломита увеличиваются энергетические затраты. Кроме того, производство высокоосновного марганцевого агломерата предопределяет необходимость ввода в состав аглошихты высококачественного марганцевого концентрата с содержанием кремнезема менее 10%.
Наиболее близким аналогом заявляемого способа агломерации марганцевого сырья является известный способ получения марганецсодержащего комплексного флюса, включающий дозирование, смешивание, грануляцию шихты, состоящей из известняка, твердого топлива, марганецсодержащего сырья, и спекание шихты способом вакуумной агломерации. В предлагаемом способе производства высокомарганцевого флюса процесс окомкования осуществляют путем последовательного накатывания на частицы известняка крупностью 0-3 мм вначале смеси топлива с малокремнистым железосодержащим материалом, а затем - марганецсодержащих отходов ферромарганцевого производства, (см. а.с. №1708893, С22В 1/24, 1992). Данный способ принимается за прототип.
Опыт производства согласно предложенной технологии показал, что при совместном накатывании малокремнистых железосодержащих компонентов и твердого топлива на частицы известняка крупностью 0-3 мм не удается избежать образования тугоплавкого двухкальциевого силиката кальция с температурой плавления 2130°С (2CaOSiO2) за счет тесного контакта золы топлива (SiO2) и частиц СаО. За счет образования 2CaOSiO2 снижается количество расплава, ухудшается его вязкость, снижается производительность установки. Кроме того, чтобы избежать дополнительного дробления отходов известняка горнорудных предприятий крупностью 0-5 мм без дополнительного измельчения и грохочения до крупности 0-3 мм, за счет использования известняка без дополнительной операции дробления в шихте повысится количество комкующегося класса крупностью 1-5 мм, что позволит более равномерно распределить комкуемый материал на первом и втором этапе грануляции.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение качества продукта, увеличение удельной производительности и снижение расхода твердого топлива на процесс спекания.
Сущность изобретения состоит в том, что в способе агломерации марганцевого сырья, включающем дозирование, смешивание, грануляцию шихты, состоящей из известняка, твердого топлива, марганецсодержащего сырья, и спекание шихты под давлением, особенность состоит в том, что в шихту дополнительно вводят малокремнистый железосодержащий материал, качестве которого используют шлам сталеплавильного производства или окалину, а процесс грануляции осуществляют путем последовательного накатывания на частицы известняка крупностью 5-0 мм вначале малокремнистого железосодержащего материала, а затем смеси марганецсодержащих материалов и твердого топлива.
Согласно предложенному способу подготовка шихты к спеканию под давлением высокомарганцевого флюса осуществляется в два этапа. На первом этапе производится дозирование, смешивание и грануляция смеси флюсов, малокремнистого железосодержащего материала. В качестве малокремнистого железосодержащего компонента шихты используются окалина или шламы сталеплавильного производства. Процесс грануляции осуществляют путем накатывания на частицы известняка или смеси известняка и доломита крупностью 5-0 мм малокремнистых железосодержащих отходов. На втором этапе подготовки шихты на сформированные гранулы шихты накатывают смесь марганецсодержащих отходов или бедных марганцевых руд крупностью менее 5 мм и твердого топлива крупностью 5-0 мм.
В предложенной технологии происходит разделение богатой кремнеземом смеси марганецсодержащей шихты и твердого топлива от гранул шихты, состоящих в основном из частиц флюсовой смеси и малокремнистого железосодержащего материала, которые в зоне спекания образуют легкоплавкие ферритно-кальцевые расплавы и пропитывают накатываемый слой марганецсодержащих материалов с повышенным содержанием кремнезема.
Совокупность приведенных факторов и агломерация под давлением способствуют получению высокомарганцевого флюса с повышенным качеством, высокой производительностью аглоустановки и с меньшим расходом твердого топлива на процесс спекания.
При проведении экспериментов по отработке технологии агломерации высокомарганцевого флюса под давлением использовали шихтовые материалы, приведенные в табл.1.
| Таблица 1 | |||||||
| Материал | Содержание, % | ||||||
| Fe | Mn | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | п.п.п. | |
| Шлам кислородно-конверторного производства | 64,0 | 0,20 | 1,89 | 10,40 | 1,15 | 0,96 | 1,24 |
| Марганецсодержащий шлам | 4,70 | 27,0 | 16,0 | 9,50 | 0,65 | 0,50 | 10,7 |
| Известняк | 0,30 | 0,14 | 0,40 | 53,5 | 0,74 | 0,05 | 42,50 |
В табл.2 приведены технологические показатели процесса спекания высокомарганцевого флюса при разных способах агломерации.
| Таблица 2 | |||
| Показатели | Известные способы | Предлагаемый способ | |
| Способ вакуумной технологии | Способ спекания под давлением | Способ спекания под давлением | |
| Разрежение под слоем шихты, кПа | 10,0 | ||
| Давление над слоем шихты, кПа | 117,8 | 117,8 | |
| Крупность известняка или смеси с доломитом, мм | 3-0 | 3-0 | 5-0 |
| Содержание марганецсодержащего шлама, % | 9,40 | 9,40 | 9,40 |
| Содержание твердого топлива в шихте, % | 9,45 | 6,93 | 5,50 |
| Удельная производительность, т/м2ч | 0,95 | 5,28 | 6,50 |
| Вертикальная скорость спекания, мм/мин | 27,0 | 125,0 | 145,0 |
| Прочность, фр.>5 мм фр. <0,5 мм | 69,0 5,7 | 94,1 3,2 | 96,0 2,4 |
| Содержание марганца в ВМФ | 3,9 | 5,85 | 5,95 |
Удельная производительность аглоустановки при использовании предложенной технологии спекания высокомарганцевого флюса в 5-6 раз выше, чем по прототипу, механическая прочность продукта повысилась по выходу фракции более 5 мм с 69,0 до 94,1%, расход твердого топлива уменьшился на 26,7%.
В условиях России при отсутствии эксплуатируемых месторождений марганца и предприятий по производству ферромарганцевых сплавов в герметичных электропечах необходимо организовать использование техногенных запасов марганцевых шламов и колошниковой пыли ОАО «Косогорского металлургического завода» и ОАО Алапаевского метзавода, а также отсевов марганцевых руд России и Казахстана. Из марганецсодержащих отходов и бедных марганцевых руд предлагается производить высокоосновной марганецсодержащий флюс для доменных печей, ферросплавных электропечей и сталеплавильного производства.
Литература
1. Развитие производства марганцевых ферросплавов в электропечах. /Сафонов Б.М., Мураховский В.В. // Сталь, 1983. №5. - 5-7 с.
2. Исследование газодинамики содержимого ванны электропечи РПЗ-48, выплавляющей силикомарганец. / Нежурин В.И., Карманов Э.С., Кучер И.Г. // Проблемы научно-технического прогресса электротермии неорганических материалов. Тезисы докл. республ. Научно-технической конференции. Днепропетровск: 1989. - 30-31 с.
3. Металлургия марганца Украины. / Величко Б.Ф., Гаврилов В.А., Гасик М.И., Грищенко С.Г. и др. // Киiв: Технiка, 1996. - 472 с.
4. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов. / Гасик М.И., Лякишев Н.П. // СП Интермет Инжиниринг. 1999. - 764 с.
5. Получение офлюсованного марганцевого агломерата и выплавка высокоуглеродистого ферромарганца. / Гасик М.Н., Зубанов В.Т., Щербицкий Б.В. и др. // Сталь. 1982. №9. - 51-53 с.
6. Утков В.А. Высокоосновной агломерат. // М.: Металлургия. 1977-156 с.
7. Авторское свидетельство №1708893, С22В 1/24. Способ получения марганецсодержащего комплексного флюса / Хайдуков В.П., Дудиков В.А., Зевин С.А., Греков В.В., Науменко В.В., Карпенко Е.В. // опуб. 30.01.92 г., Бюл. №4.
Способ агломерации высокоосновного марганецсодержащего сырья, включающий дозирование, смешивание, грануляцию шихты, состоящей из известняка, твердого топлива, марганецсодержащего сырья и спекание шихты под давлением, отличающийся тем, что в шихту дополнительно вводят малокремнистый железосодержащий материал, в качестве которого используют шлам сталеплавильного производства или окалину, а процесс грануляции осуществляют путем последовательного накатывания на частицы известняка крупностью 5-0 мм вначале малокремнистого железосодержащего материала, а затем смеси марганецсодержащих материалов и твердого топлива.
