Шихта для производства железорудного агломерата
Владельцы патента RU 2778807:
Акционерное общество «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат» (АО «ЕВРАЗ НТМК») (RU)
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству железорудного агломерата. Шихта содержит, ванадийсодержащие материалы 2,0–20,0 мас.%, флюс 2,0–20,0 мас.%, твердое топливо 0,5–5,0 мас.%, металлопродукт, образующийся при резке заготовок на машинах газовой резки (МГР), в состав которого входит Fe, V2O5, MgО, S, Мn, CaO, SiO2, фракции 0-10 мм 0,01–3,0 мас.%, железосодержащие материалы – остальное. При этом в качестве железосодержащих материалов шихта содержит металлопродукты в виде отсевов агломерата, металлургических пылей и шламов, продуктов переработки отвальных шлаков. В качестве ванадийсодержащих материалов шихта содержит конвертерные шлаки в виде шлака монопроцесса – ванадийсодержащего конвертерного шлака и/или шлака дуплекс-процесса – стального конвертерного шлака и/или смеси на их основе и/или концентрат высокотитанистый. В качестве топлива шихта содержит кокс, а в качестве флюса - известняк. Изобретение обеспечивает повышение содержания железа в шихте агломерата, экономию окатышей в доменной плавке, утилизацию шлама машин газовой резки. 5 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству железорудного агломерата.
Известна «Шихта для производства агломерата» [1] (патент на изобретение РФ №2009221, МПК8 С22В 1/24, опубл. 15.03.1994), содержащая железорудный материал, топливо, известняк и отходы металлургического производства, включающие прокатную окалину, причем в качестве отходов металлургического производства она дополнительно содержит предварительно подготовленную смесь шламов доменного, сталеплавильного, прокатного производств и колошниковой пыли при следующем соотношении компонентов, мас. %: смесь шламов и колошниковой пыли 6,0-17,0, прокатная окалина 8,0-10,0, топливо 2,0-5,0, известняк 8,0-14,0, железорудный материал - остальное, при том, что шламы и колошниковая пыль взяты в соотношении 1,0:(0,8-1,8), соответственно.
Недостатком приведенной шихты является использование в качестве флюсов только известняка - без возможности снижения его расхода и получения агломерата высокой прочности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому изобретению является «Шихта для производства агломерата» [2] (патент на изобретение РФ №1529738, МПК5 С22В 1/16, опубл. 27.09.1995), включающая химотходы, окалину, колошниковую пыль, шламы доменного производства, известняк, коксовую мелочь, дополнительно содержит ванадийсодержащий шлам тепловых электростанций с содержанием CaO 10% при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: химотходы 8-15, окалина 35-55, колошниковая пыль 10-15, шламы доменного производства 8-15, известняк 3,5-9,0, коксовая мелочь 4,2-4,6 и ванадийсодержащий шлам ТЭС 2-25, причем 40-60% ванадийсодержащего шлама ТЭС имеет размер частиц менее 0,1 мм.
Недостатком такой шихты является недостаточная прочность агломерата, что приводит к ухудшению газопроницаемости столба доменной шихты из-за раннего разрушения кусков в верхних горизонтах доменной печи.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение содержания железа в шихте агломерата, что обеспечивает в конечном итоге экономию окатышей в доменной плавке.
Указанный технический результат достигается тем, что шихта для производства железорудного агломерата, содержит железосодержащие материалы, ванадийсодержащие материалы, флюсы, твердое топливо и дополнительно содержит металлопродукт от механизма газовой резки машин непрерывного литья заготовок (металлопродукт МГР) в количестве 2-20 кг/т агломерата при следующем соотношении компонентов, мас. %: флюсы 2,0-20,0, металлопродукт МГР фракции 0-10 мм 0,01-3,0, твердое топливо 0,5-5,0, ванадийсодержащие материалы 2,0-20,0, железосодержащие материалы остальное.
При этом в качестве железорудного сырья используют отсев агломерата, металлургические пыли и шламы, продукты переработки отвальных шлаков - металлопродукты, а в качестве ванадийсодержащих материалов используют подготовленные конвертерные шлаки: шлак моно-процесса и/или ванадийсодержащий конвертерный шлак (ВКШ), и/или шлак дуплекс-процесса - стальной конвертерный шлак (СКШ) и/или смеси на их основе и /или концентрат высокотитанистый и металлопродукт ВК (выплески конвертеров) фракции 0-10 мм.
Кроме того, в качестве топлива используют кокс, а в качестве флюсов - известняк.
Химический состав металлопродукта МГР фракции 0-10 мм с другими железосодержащими компонентами показан в Таблице 1. Металлопродукт МГР образуется при порезке непрерывно-литых заготовок на мерные длины на машинах газовой резки МНЛЗ конвертерного цеха образуется отход, состоящий из окалины и скрапа различной фракции, который содержит до 90,0% Feобщ. Введение в агломерационную шихту металлопродукта МГР фракции 0-10 мм в количестве 2-20 кг/т агломерата позволяет улучшить технико-экономические показатели процесса агломерации (увеличить производительность агломашин, повысить содержание железа и ванадия в агломерате).
Содержание металлопродукта МГР в количестве 2-20 кг/т агломерата является оптимальным. При использовании в шихте металлопродукта МГР менее 2 кг/т агломерата приводит к отсутствию эффективности его использования, а использовании более 20 кг/т агломерата ограничено объемом его образования.
Снижение содержания в шихте металлопродукта МГР фракции 0-10 мм менее 0,01 мас. %, приводит к отсутствию эффективности его использования. При увеличении содержания металлопродукта МГР фракции 0-10 мм больше 3,0 мас. % приводит к улучшению показателей аглодоменного передела, повышается содержание железа в агломерате.
В соответствии с опытно-промышленными испытаниями, подача в аглошихту металлопродукта МГР осуществлялась в чистом виде по рядовой технологии.
В качестве ванадийсодержащих материалов используются подготовленные конвертерные шлаки (шлак моно-процесса - ванадийсодержащий конвертерный шлак (ВКШ), шлак дуплекс-процесса - стальной конвертерный шлак (СКШ)) и смеси на их основе. Так же к ванадийсодержащим материалам относится концентрат высокотитанистый и металлопродукт выплесков конвертеров (металлопродукт ВК) фракции 0-10 мм.
Ванадийсодержащие материалы вводятся в состав шихты для повышения прихода ванадия в агло-доменный передел, а также для корректировки содержания химических элементов в агломерате до требуемых значений.
Снижение содержания в шихте ванадийсодержащих материалов менее 2,0 мас. % приводит к незначительному привлечению ванадия в аглошихту, а при увеличении содержания в шихте ванадийсодержащих материалов более 20,0 мас. % возникает необходимость (например, из-за содержания марганца) вывода из состава шихты других составляющих, что не позволяет с максимальным эффектом использовать их преимущества.
Пределы содержания ванадийсодержащих материалов 2,0-20,0%, металлопродукта МГР - 0,01-3,0% получены опытно-экспериментальным путем, т.к. именно при таких соотношениях были получены наилучшие показатели производства агломерата.
Кокс в шихте используют в качестве основного твердого топлива. Снижение содержания в шихте твердого топлива - кокса менее 0,5 мас. % приводит к изменению газодинамического и температурного режима агломерации. Увеличение содержания в шихте твердого топлива более 5,0 мас. % приводит так же к изменению газодинамического и температурного режима агломерации.
При использовании в шихте флюса на основе известняка менее 2,0 мас. % приводит к снижению расхода кокса при агломерации, а при увеличении содержания в шихте флюсов более 20,0 мас. % приводит к увеличению расхода кокса.
Пример.
Предложенную шихту для производства железорудного агломерата изготавливают следующим образом: флюсы, металлопродукт МГР фракции 0-10 мм, твердое топливо, ванадийсодержащие материалы, железосодержащие материалы смешивали, увлажняли, окомковывали и спекали на агломерационной машине. Химический состав металлопродукта МГР фракции 0-10 мм показан в таблице №1. Зажигание шихты проводили продуктами горения природного газа в смеси с воздухом с температурой 1100-1200°С. После охлаждения агломерат подвергали испытаниям в барабане для определения механической прочности. После обработке в барабане материал рассеивали на ситах для определения количества фракции +5,0 и -0,5 мм. Прочность агломерата оценивали по выходу фракции более 5 мм, характеризующую показатель сопротивления истиранию. Результаты испытаний приведены в таблице №2.
На основании опытно промышленных испытаний были определены оптимальные объемы участия металлопродукта МГР фракции 0-10 мм в шихте агломерата (железофлюса), которые составили 1% (на основании таблицы №2, опыт №3), при этом увеличение механической прочности железофлюса от базового периода составило 18% (при сравнении примера с опытом 3, таблица №2). При снижении доли участия металлопродукта МГР фракции 0-10 мм снижается механическая прочность железофлюса (на основании сравнения опытов при снижении расхода металлопродукта МГР в таблице №2).
Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».
Анализ патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков, используемых в предлагаемом решении. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Использование заявленной шихты с использованием металлопродукта 0-10 МГР позволяет обеспечить:
- повышение содержания железа в шихте агломерата,
- экономию окатышей в доменной плавки;
- утилизировать шлам машин газовой резки.
Опытная проработка на ОАО «Высокогорский горно-обогатительный комбинат» и использование предлагаемого технического решения на АО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат» подтверждает соответствие критерию «промышленная применимость изобретения».
Источники информации
[1] Патент на изобретение РФ №2009221, МПК8 С22В 1/24, 2006 опубл. 15.03.1994);
[2] Патент на изобретение РФ №1529738, МПК5 С22В 1/16, опубл. 27.09.1995).
| Таблица 1. Сравнительный анализ металлопродукта МГР фракции 0-10 мм с другими железосодержащими компонентами аглошихты. (мас. %) | |||||||
| Компоненты | Fe | V2O5 | MgO | S | Mn | CaO | SiO2 |
| Металлопродукт 0-10 МГР | 76,9 | 0,09 | 1,36 | 0,03 | 0,76 | 2,71 | 3,55 |
| Металлопродукт 0-10 ВК | 63,8 | 1,66 | 3,3 | 0,03 | 0,97 | 13,5 | 4,7 |
| Отсев агломерата КГОК | 54,3 | 0,39 | 2,4 | 0,04 | 0,19 | 10,86 | 4,97 |
| Металлопродукт ТМСТ | 60,0 | 0,70 | 8,95 | 0,19 | 1,73 | 16,56 | 10,85 |
| Шлак ЖСО | 64,0 | 0,34 | 1,77 | 0,1 | 0,43 | 4,48 | 1,27 |
| Шлак ВКШ-СКШ | 30,8 | 1,9 | 12,5 | 0,16 | 2,05 | 29,7 | 6,89 |
| Концентрат Святогор | 58,3 | 1,46 | 1,8 | 0,11 | 0,32 | 1,74 | 3,63 |
| Таблица 2. Результаты испытаний шихты | |||||||||||||
| Пример | Состав шихты, мас. % | Показатели прочности агломерата | основность, ед | Содержание Fe | |||||||||
| флюс (известняк) | металлопроду кт МГР фракци и 0-10 мм | твердое топливо (кокс) | колошниковая пыль | ванадийсодержащий материал (конвертерные шлаки: СКШ и ВКШ) | Хим. отходы | Шламы доменного производства | железо-содержащий материал | ванадийсодержащий шлам ТЭЦ | Сопротивление удару, выход фракции +5 мм, % | Сопротивление истираемости - 0,5 мм, % | плановая основность 2,4 ед | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| прототип | 5,5 | - | 4,3 | 12,0 | - | 10,0 | 12,0 | 38,4 | 17,8 | 60,8 | 8,1 | 53,0 | |
| 1 | 2,0 | 0,02 | 0,5 | - | 1,0 | - | - | 5,0 | - | 74,0 | 4,5 | 2,5 | 52,0 |
| 2 | 5,0 | 0,05 | 0,5 | - | 2,0 | - | - | 25,0 | - | 74,1 | 4,5 | 2,5 | 52,5 |
| 3 | 10,0 | 1,0 | 1,0 | - | 10,0 | - | - | 51,5 | - | 74,5 | 4,5 | 2,5 | 53,0 |
| 4 | 20,0 | 3,0 | 1,5 | - | 20,0 | - | - | 84,5 | - | 74,6 | 4,5 | 2,5 | 54,0 |
| 5 | 25,0 | 6,0 | 1,5 | - | 25,0 | - | - | 92,05 | - | 74,8 | 4,5 | 2,5 | 55,0 |
| Таблица 3. Сопоставительный анализ результатов испытаний | |||||
| Показатели | единица измерения | База | Опыт | Δ | Вывод |
| Производство (железофлюса) агломерата | т/месяц | 62000 | 65000 | 3000 | Увеличение производства железофлюса. |
| Расход кокса | кг/т агломерата | 25 | 25 | 0 | - |
| Расход известняка | кг/т агломерата | 47 | 57 | 10 | Не важно |
| Расход металлопродукта МГР фракции 0-10 мм | кг/т агломерата | 0 | 5 | 5 | Сортировка на УПОШ ДЦ |
| Расход СКШ, | кг/т агломерата | 15 | 4 | -11 | Не важно |
| Содержание Fe в агломерате | % | 52,36 | 53,45 | 1,09 | Повышение железа в агломерате |
| Внесение дополнительного Fe с агломератом в ДЦ, | т/месяц | 3152,0 | Экономия в доменной плавке дорогостоящих окатышей |
1. Шихта для производства железорудного агломерата, содержащая железосодержащие материалы, ванадийсодержащие материалы, флюс и твердое топливо, отличающаяся тем, что шихта дополнительно содержит металлопродукт, образующийся при резке заготовок на машинах газовой резки (МГР), в состав которого входит Fe, V2O5, MgО, S, Мn, CaO, SiO2 фракции 0-10 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| флюс | 2,0–20,0 |
| металлопродукт МГР | 0,01–3,0 |
| твердое топливо | 0,5–5,0 |
| ванадийсодержащие материалы | 2,0–20,0 |
| железосодержащие материалы | остальное |
2. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве железосодержащих материалов она содержит металлопродукты в виде отсевов агломерата, металлургических пылей и шламов, продуктов переработки отвальных шлаков.
3. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ванадийсодержащих материалов она содержит конвертерные шлаки в виде шлака монопроцесса – ванадийсодержащего конвертерного шлака и/или шлака дуплекс-процесса – стального конвертерного шлака и/или смеси на их основе и/или концентрат высокотитанистый.
4. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве твердого топлива она содержит кокс.
5. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве флюса она содержит известняк.
6. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в состав металлопродукта, образующегося при резке заготовок на машинах газовой резки (МГР), входит, мас.%: Fe 76,9, V2O5 0,09, MgО 1,36, S 0,03, Мn 0,76, CaO 2,71, SiO2 3,55.
