Способ получения окатышей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ- СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii)988887 (6l ) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заи»еио 15. 06-. 81 (21) 3301888/22-02 (5) )NL. Кл. с присоединением заявки М—

С 22 В 1/14

Гвсударствашвй кеттктат

CCCP ав делам кзааратаккй и етхрытий (23) ПриоритетОпубликовано 15.01.83. бюллетень М 2

Дата опубликования описания 1 5 . 01 .83 (53) З ДК 669.1: .622.788(088.8) 30. С. Юсфин „Е. Ф. Вегман, В. В. Даньши

Н. В. Бакумова и Н. Ф. Пашко (72) Авторы изобретения

Московский ордена Октябрьской Революции

Трудового Красного Знамени институт стал

1 (7 l ) Заявитель ст (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКАТЫ11ЕЙ

Изобретение относится к подготовке сырья к металлургическому переделу.

Известен способ получения агломерата, включающий смешивание, окомкование и спекание шихты, отличающийся . тем, что, с целью создания в зоне спекания жидких фаз однокальциерого феррита, в шихту, например в количестве 10 вес.3, вводят порошковатую смесь извести и железосодержащего материала, взятых в стехиометрическом- соотношении, отвечающем формуле однокальциевого феррита Р 1 1.

Недостатком этого способа является формирование при спекании ферритной связки, отличающейся большей восстановимостью по сравнению с желеэосиликатной связкой, Известна шихта для получения неофлюсованных окатышей, -содержащая железорудный концентрат, связующее и .упрочняющую добавку (сварочный шлак или окалину)12).

К недостаткам данной шихты относятся высокая температура плавления упрочняющих добавок (выше 1350 С,), требующая зна -.ительного повышения температуры обжига окатышей, а также . снижение восстановимости окатышей в 1,6-2,8 раза.

Наиболее близким к предлагаемому является способ производства офлюсованного сырья, включающий смешивание, скомкование и обжиг, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности обожженных окатышей при их восстановлении, смесь известь- и железосодержащих материалов вводят в шихту в количестве до 50 вес.Ф. Иихта содержит железорудный концентрат, связующее и смесь известь- и железосодержащих материалов, причем содер»

20 жание извести в смеси составляет не более 284. В качестве железосодержащего материала используют гематитсодержащие материалы: гематитовый кон988887 центрат гематитовая руда, возврат и т.д. 3).

Недостатком этого способа является то, что при обжиге в окатышах формируется легко восстановимая связка, содержащая ферриты кальция, так как в качестве железосодержащего материа ла используются гематитсодержащие материалы. В результате степень разупрочнения окатышей при их восстано"; 10 вительно-тепловой обработк значительна. Кроме того, для этой шихты характерно сильное ее разубоживание по содержанию железа, что особенно нежелательно при получении окатышей 1S иэ богатых железорудных концентратов для последующей их металлизации. С другой стороны, окатыши из богатых концентратов из-за отсутствия доста- . точного количества расплава имеют 20 низкую прочность после обжига и особенно при их восстановительно-тепловой обработке.

Цель изобретения - повышение прочности окатышей при их восстановитель- но-тепловой обработке.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающе " му смешивание шихты с введением упрочняющей добавки, состоящей из известь" 36 и железосодержащих материалов, окомкование шихты, обжиг сырых окатышей с образованием связки. и их последующую восстановительно-тепловую обра-. ботку, обжиг окатышей осуществляют при 1300-1350 С и формируют связку с содержанием железа 30-50 вес.3, причем количество трехвалентного же" леза равно 20-25 вес.3.

Кроме того, соотношение железа, аф вносимого с железосодержащим материалом, и известняка в упрочняющей добавке поддерживают в пределах (0,2-2,7):1.

В качестве железосодержащего ма- 4э териала целесообразно испольэовать отходы металлургического производства, содержащие в основном закис" ное, а не окисное железо, в частности сварочный шлак нагревательных ко" щ лодцев прокатного производства.

Введение в шихту сварочного шлака совместно с известняком способ" ствует снижению температуры плавления смеси и, следовательно, получению при данной температуре обжига большего количества расплава по сравнению с добавкой одного сварочного шлака.

Поддержание температуры обжига на уровне 1300-1350P С препятствует окислению связки с невысоким (до 2025 вес.4 ) содержанием трехвалентноf o железа. Это необходимо для образования при охлаждении окатышей из-быточной фазы магнетита в объеме связи °

Соотношение железосодержащего ма" териала и известняка в упрочняющей добавке зависит от содержания пустой породы (S10 ) в концентрате, поскольку требуется получить окатыши.: и, следовательно, связку основностью

0,5-1,0, обладающую оптимальными физико-химическими свойствами (вязкостью, поверхностным натяжением, смачивающей способностью). Так, например, отношение количества вносимого с железосодержащей добавкой железа к известняку уменьшается с 0,7-2,7 при 0,4-2,53 SiOg po 0,2-0,7 при 2,65,0 вес.Ф 510,2 в железорудном концентрате. При отношении железа к известняку более 2,7 температуры плавления смеси превышает 1320 С, и ко« личество образовавшейся при обжиге связки недостаточно: поверхность контакта связка-окислы железа невелика, что неблагоприятно сказывается на холодной и особенно горячей прочности окатышей. При отношении железа к известняку в упрочняющей добавке менее 0,2 количество железа в расплаве будет недостаточным для образования избыточной фазы магнетита в объеме связки при охлаждении окатышей, что при восстановлений приводит к их сильному разупрочнению.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Обычно в связке окатышей присутствует 8-10 вес.3 железа в виде различных соединений. Такая связка практически не восстанавливается, и при перестройке решетки окислов железа в процессе восстановления окатышей происходит "отрыв" поверхности связки от рудной частицы, что приводит к резкому падению прочности окатышей.

Увеличение содержания железа в свяэке приводит к .выпадению при .охлаждении окатышей избыточной фазы (магнетита) в объеме связки. Восстановление такой связки протекает только с поверхности на границе раздела .связка-окислы железа за счет ее высокой плотности, при этом частицы

5 9888 магнетита в поверхностном слое связки восстанавливаются до металлического железа. Одновременно с ростом зародышей-металлического железа связ.ки происходит их спекание с зароды- 5 шами железа, принадлежащими рудной частице, и затем их частичное окисление за счет окружающих окислов. В результате имеет место образование общих для связки и частиц окислов железа элементов структуры, являющихся препятствием для сирьного разупрочнения окатышей при их восстановлении.

При содержании в связке менее

30,0 вес.Ф железа, количество избы- 15 точной фазы (магнетита),,а, следовательно, и число общиМ для связки и рудных частиц элементов структуры недостаточно для сохранения прочности восстанавливаемых окатышей. При 20 содержании в связке более 50,0 вес.Ф железа ухудшаются физические свойства образующегося расплава: растут его температура плавления и вязкость, что, с одной стороны, ведет к умень- И вению количества расплава при данной температуре обжига, с другой сторо" ны, к уменьшению поверхности контак"та связки с рудными частицами. 1(оли, чество трехвалентного железа не долж-30 но превышать 20"25 вес,3,иначе высо. кая восстановимость образовавшейся связки приводит к ее разрушению по всему объему и, следовательно, резкому падению прочности окатышей. Ос- 55 новность связки СаОЯ10 в пределах

0,5-1,0.обеспечивает оптимальные физические свойства образующегося расплава.

Пример 1. Для получения ока- 40 тышей из оленегорского суперконцентрата (0,4-0,6 вес.3 Si0 ) выплавляют синтетическую связку с различным содержанием железа (табл. 1), которая вводится в Шихту окатышей, содержа- 45 щей также 0,7 вес.Ф связующего вещества (бентонита) . Сырые окатыши обжигают при различной температуре и затем восстанавливают при 809 C в токе водорода до степени восстановления 20,0 вес.3, что соответствует минимуму прочности окатышей при их. восстановительно-тепловой обработке.

Пример 2. Для получения окат тышей из Оленегорского концентрата (0,4-0,6вес.3 S10, шихта 1) и Лебе динского концентрата (4,6-5,0 весФ

5 О,шихта 2) в шихту помимо связую щего вещества (0,7 вес.Ф бентонита), вводится сварочный шлак и известняк в различных соотношениях: для шихты

1-(1,0-4,0): l, для шихты 2 "(0,31,0):1.

Сырые окатыши обжигают при 1250 и 1300 С и затем восстамжммвают на

20,0 вес.Ъ при 8000" C в токе водорода. (Результаты испытания обожженных и восстановленных окатышей на прочность при сжатии приведены в табл.) и Ц, Для богатого по железу концентрата (шихта. 1) оптимальной является добавка в шихту 1,0-2,0 вес.3 сварочного шлака.

При соотношении сварочного шлака и известняка (1,0-4,0):1 холодная прочность окатышей увеличивается по сравнение с окатышами без добавок в 1,6-1,9 раз, а горячая - в 5-6 раз. (табл.3).

Обожженные и восстановленные окатыши испытывают на прочность при

SS сжатии. (Результаты испытания приведены в табл.2). Для сравнения в табл.2 приведены также прочностные

87 6 характеристики окатышей с добавкой нежелезосодержащих связок (оконное стекло, колеманит), состав которых приведен в табл.l.

Из данных табл.2 видно, что добавка,в шихту окатышей 1-2 вес.Ф синтетической связки lа-1д повышает холодную прочность окатышей в 1,2i,8 раза, а горячую прочность - в

3-6 раз по сравнению с окатышами без добавки. Причем, чем больше в связке железа, тем выше горячая прочность окатышей. Введение в шихту легкоплавких добавок (3 и 4) приводит к значительному повышению холодной прочности окатышей в 2,5-3,5 раза при температуре их обжига на 100-150 ниже обычной. Однако горячая прочность практически не изменяется. Этот эффект говорит о решающем значении химического состава связки, определяющем в конечном итоге- поведение окатышей при восстановительно-тепловой обработке.

В табл. 1 приведен химический состав упрочняющих добавок.

В табл. 2 приведены показатели i прочности окатышей из Оленегорского концентрата (0,4-0,6 Sip„) с различными добавками.

7 988887 8

Для концентрата с содержанием добавками сварочного шлака и известStOy 4,6-5,0 вес.3 (шихта 2) опти- чяка (шихта 1). мальной является добавка в шихту В табл. 4 приведены показатели йроч-.

3" 5 вес. 3 сварочного шлака. По со- ности окатышей иэ Лебединского концентотношении сварочного шлака и извест- 5 рата (4,6-5,0 вес.3 Si+ с добавками няка (0,3-1,0):1 холодная прочность сварочного шлака и известняка (шихта 2) . окатышей увеличивается по сравнению Предлагаемый способ позволяет пос окатышами без добавок в 1,1-1,3 ра- высить прочность обожженных окатышей за, а горячая - в 5-7 раз (табл.4). в 1, 1-1,Я раз, а прочность восстановВ табл.3 приведены показатели IO ленных на 203 окатышей (что соответпрочности окатышей из Оленегорского ствует минимуму их прочности при восконцентрата (0,4-0,6 вес.3 SiOQ с становлении) в 3-6 раэ.

988887

ОЪ

О

1 сО

О сч

° 1 бсср

МЗ

CV N

O Ь

О сч

Ю сЧ

Ю сч

C) ° 1 сч

I 0С4

° 1

° О СЧ 4

Ф В

Оф е сч сч

Ю сЧ

«!

1. сЧ Lh

В В

ОО сЧ! сч м а 41 а0 00 сс\ v3

М\

Ю сч

00 О

Ф Ф

D М\ . 1 сЧ м

Ю сЧ сЧ

CA бс

С4\

1 сЧ « Э

° «Ф сЧ cV сф 4.

Ю

C) lA

° Ь

-0.

О

Ю

О м

СЭ

О. сЧ

О

1

6)

К

0!

Я

C Jl

6. Iх v

v o е х

3 di

z O

f- X е о

4- О

Z и е о х о"

44 ф;4

IP

X с о

О

Ю

II о

an

СР

444 с 2 зЯ л

У о а

I0 Э

1 .1 1 .I 1 .I

I I 1 е! -! 1 о I 1 Об 1 ! K I

К.I 1

i 1

4О 1

1 1

<1 Ib 1 н

1 I d3 1

1 I I

1 1 1

1 I 1

1 I I

1 . 1

I I 1 .

1." 1 1.

+ 4

1 ХС.! 4 1 О С41 .I %36 I

1 . i Ю + I

I 1

1 I

1 дФ 1 "1 .

1 ° 4 I

O I

4О

В I O

1 с4 4

I 1 е

I X I 1 х

lll ° l

I 3(! 1

1 C1 I . 1

1 Е H I .CCi О о

1 LJ i И I

1 1 .

1 I 1

I 1--- °

1 1 1 ! 1 . I

I. I I о

I . 1 б44

1 1 u I

i I . 1

1 1

1 1

1 1 ! о

I I.Е1

1 4 44 I

1 сс

1 О ! f I

I 1 Е

I 1 Сс I

r 1

I Г ! 1 10

О

4 б Е f

1 I 4

I f 1 ll

I I

i ! 1

1 1

1 I

1 1

1 . I

I I

4 I

I 1

I l5 I х 1

I f0 1

40 I

IO I о

I 1 ,1

I 1

I б б0 I а =г I

I IO Е

f О Сб I

I I 1

I

t - 1

1

1!

I . I!

1

1

О 1 а со !

°, 1

I

О 1 а

СЧ I

1

О сЧ

1. 1..I

О а 1

Ф 1

1

I I

1

I 1.1

t

1 I

I 1

1

t о с

Y 1 е з-.

О 1

X 1 о

Y 1 о

1 б

988887

12

Таблиц а 2

gj o,é /окатьнм .

Добавка, вес.3

Образец

185 210

235 . 255

240 265

330 360

335 370

290 35.0

320 360

285 310

8-10

75 90

110

1,0

2,0

1,О

2,0

1а

20 30

230

200

30-45

250

215

40-50

1,0

2,0

220

210

55-60

1г

1,0

205

340 365

>, 315 355

2,0

215

50-60

1д

1,0

200

215

2,0

345 340

310

0,5 210

3,0 280

0,6 190

1,0 210

320

315

290

1О 30

200

250

330

350

G< „, кг/окатыш, при температуре обжига, С

1100 . 1160 1200 1250 1300

988887

Таблица 3

»»»»»»» еаза О ИЮ»

Прочность, кг/окатыш, при температуре обжига, С

»

Холодная Горячая

»»»»»»»

Добавка, вес.3

Соотношение

1300

Извест няк

Сварочный ., шдак

Холодная Горячая

8-10

185

8-10

1,0 . 0

30-40

315

260

35-45

330

2,0

1,0

1,0

0,7 245

1,3 ., 275

45-5.0

340

1,0

55-65

360

1,0

0 5

2,0 230

45-50

30-40

335

1,0

30-40

25"35

310

2,7 215

45-50

60-70

30-40

0,7 250

1 3 240

2,0 2"5

2,7 230

315

2,0

45-55

365

1,0

2,0

2,0

55-65

40«50

370

0,66

3,0

2,0

40-50

340

4,0

25-35

2,0

0 5

260

220

25-35

20 30

Оэ5

200

255

1,0

240

15 25

2,0

Свароч» ного алака и из" вестняка

0,33 3i0

0,25 4.,0

2,0 1,0

Железа и известия ка

20 30

25"30

30"40

40-50

30-40

25-35

25-30

988887

15 Таблица 4

Прочность кг/окатыши при температуре обжига, С

Добавка,вес.3

Соотношение

ИзвестСварочного

Железа и из вестняка

С ва рочный

1300

1250 няк шлака и известняка шлак Холодная Горячая

Холодная Горячая

260 10-15 310

10-20

30-40

35-45

50-60

30-35 345

30-40 360

45-50 375

290

3,0

5,0

305

3,0

315 .

0,2

55-65

0,4

40-50

3,0

370

320

30-40 340

35-45 . 255

40-50,390

35-45 369

3,0

310

017

315

5,0

0,2

330

0,4

5,0

1,0

5,0

5ю0

0 7

320

3,0

210

290

30 35

25-35 275

5,0

220

240

10,0

20-30

215

Ю

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю-, шийся тем, что соотношение железа, вносимого с железосодержащим материалом, и известняка в упрочняющей добавке поддерживают в пределах (0,2-2,7):1.

Формула изобретения

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Н 169130, кл. С 22 В 1/16, 1965.

2. Гостев Н. К. и др. Сб. Производство чугуна, вып. 4. Свердловск, изд-во YllH, 1978, с. 29-33.

3. Авторское свидетельство СССР

И 296442, кл. С 22 В 1/243ь 1973.

ВНИИПИ Заказ 10995/35 Тираж 625 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

10;0 013

5,0 0,6

3,0 1,0

17,0 0,3

8„3 0,6

1. Способ получения окатышей, вкг1ючакицйй смешивание шихты с введением упрочняющей добавки, состоя49 щей из известь- и железосодержащих материалов, окомкование шихты, обжиг сырых окатышей с образованием связки и их последующую восстановительнотепловую обработку, о т л и ч а ю45 шийся тем, что, с целью повышения прочности окатышей при восстановлений, обжиг окатышей осуществляют при 1300-1350" С и Формируют связку с содержанием железа 30-50 вес.ь причем количество трехвалентного железа равно 20-25 вес.3.

40-50

40-50

60-70

50-60

30-40

35-45

25-35