способ хранения и транспортировки металлизованных окатышей

Формула изобретения

Способ хранения и транспортировки металлизованных окатышей, заключающийся в том, что перед хранением и транспортировкой исходные окатыши нагревают в восстановительном газе, подвергают старению в слабоокислительной атмосфере, транспортировку металлизованных окатышей морским транспортом осуществляют в закрытом водонепроницаемом объеме с контролем температуры окатышей и содержания водорода в окружающей окатыши среде, отличающийся тем, что перед обработкой исходных окатышей в восстановительном газе на их поверхность наносят защитное покрытие, содержащее оксид кальция, после старения и хранения металлизованных окатышей осуществляют их транспортировку морским транспортом в воздушной принудительно вентилируемой среде при влажности загружаемых в закрытый объем морского транспорта металлизованных окатышей не более 2,5% и температуре не выше 45^oС, при этом высота штабелей металлизованных окатышей при хранении и транспортировке не более 7 м, а общая продолжительность хранения и транспортировки не более 90 дней.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к хранению и транспортировке навалочных грузов, в частности металлизованных окатышей.

Металлизованные окатыши, изготовленные по общепринятым технологиям путем восстановления железной руды до металлического железа, имеют высокую склонность к окислению на воздухе ("сухая" коррозия) и при увлажнении водой ("мокрая" коррозия) из-за их высокой пористости. При этом выделяется водород, тепло и повышается температура штабеля, в результате чего в некоторых случаях в скоплении металлизованных окатышей появляются очаги самовозгорания. Появление последних в закрытом объеме наиболее опасно из-за пирофорных свойств материала.

Известны различные способы защиты от окисления как в процессе производства металлизованных окатышей, так и непосредственно перед их хранением и транспортировкой /1, 2/.

Известные способы лишь частично обеспечивают при последующем хранении и транспортировке металлизованных окатышей их меньшую склонность к окислению. Применение этих способов на практике ограничено либо их высокой трудоемкостью, либо существенным удорожанием конечного продукта. Применение известных способов защиты металлизованных окатышей от окисления не исключает их пирофорности и снижения степени их металлизации при последующем хранении и транспортировке.

Для сохранения качества металлизованных окатышей и их безопасного хранения и транспортировки требуется соблюдение определенных условий в процессе их хранения и транспортировки в зависимости от способа подготовки металлизованных окатышей к последующему хранению и транспортировке.

Известен способ хранения и перевозки металлизованных окатышей, включающий в процессе загрузки в емкость для хранения и перевозки металлизованных окатышей одновременное введение диоксида углерода, равномерно распределяемого в загружаемом объеме материала /3/.

Известный способ является трудоемким и дорогостоящим, так как для осуществления равномерного и одновременного введения диоксида углерода требуется специальная техника. Кроме того, при аварийной ситуации может образоваться взрывоопасный газ - окись углерода.

В качестве прототипа выбран способ хранения и транспортировки металлизованных окатышей, заключающийся в том, что предварительно перед хранением и транспортировкой исходные окатыши нагревают в восстановительном газе, подвергают старению в слабоокислительной атмосфере, транспортировку металлизованных окатышей морским транспортом осуществляют в закрытом водонепроницаемом объеме с контролем температуры окатышей и содержания водорода в окружающей окатыши среде /4/.

Известный способ не допускает контакта окатышей с атмосферной влагой, так как присутствие влаги вызывает реакции "мокрой" коррозии, сопровождающиеся выделением водорода и увеличением температуры увлажняемого участка скопления окатышей, что может привести к самовозгоранию.

Старение металлизованных окатышей в слабоокислительной атмосфере с содержанием кислорода до 5% производится с целью образования на их поверхности защитной тонкой окисной пленки, что, однако, недостаточно снижает их активность по отношению к влаге и кислороду. Требуются специальные условия для хранения и транспортировки этих окатышей. Так хранение на складе в воздушно-сухой атмосфере допускается не более 20 дней без значительного уменьшения степени их металлизации. Такой срок хранения при ограничении массы окатышей в каждом штабеле не более 2000 тонн не приводит к опасному проявлению пирофорности.

Металлизованные окатыши должны транспортироваться согласно известному способу, например по железной дороге, в закрытых контейнерах или специальных вагонах.

При погрузке на морской транспорт не допускается увлажнение окатышей атмосферными осадками. Последующая транспортировка должна осуществляться в атмосфере инертного газа в герметичном водонепроницаемом объеме (трюме).

Инструментальный контроль температуры груза и газового состава атмосферы может производиться только с помощью заранее установленных датчиков.

Задачей, на решение которой направлен предлагаемый способ, является упрощение хранения и транспортировки металлизованных окатышей, одновременное повышение рентабельности способа за счет обеспечения возможности хранения и транспортировки в атмосферных условиях металлизованных окатышей при сохранении их степени металлизации.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе хранения и транспортировки металлизованных окатышей, заключающемся в том, что предварительно перед хранением и транспортировкой исходные окатыши нагревают в восстановительном газе, подвергают старению в слабоокислительной атмосфере, транспортировку металлизованных окатышей морским транспортом осуществляют в закрытом водонепроницаемом объеме с контролем температуры окатышей и содержания водорода в окружающей окатыши среде, согласно изобретению перед обработкой исходных окатышей в восстановительном газе на их поверхность наносят защитное покрытие, содержащее оксид кальция, после старения и хранения металлизованных окатышей осуществляют их транспортировку морским транспортом в воздушной принудительно вентилируемой среде при влажности загружаемых в закрытый объем морского транспорта металлизованных окатышей не более 2,5% и температуре не выше 45^oC, при этом высота штабелей металлизованных окатышей при хранении и транспортировке не более 7 м, а общая продолжительность хранения и транспортировки не более 90 дней.

Благодаря нанесению защитного покрытия на поверхность окатышей создается возможность повысить температуру восстановительного газа, в котором нагревают исходные окатыши. Конкретные параметры режимов нагревания исходных окатышей восстановительным газом устанавливаются в зависимости от порога спекаемости используемой руды. При этом пористость окатышей уменьшается в 2-3 раза по сравнению с пористостью металлизованных окатышей, полученных без нанесения защитного покрытия. Соответственно снижается склонность металлизованных окатышей к окислению на воздухе и при контакте с влагой. При этом окатыши не спекаются в конгломераты.

Снижение склонности металлизованных окатышей к окислению и пирофорности позволяют осуществлять их хранение на открытых площадках, перевозку в открытых вагонах, допускающих увлажнение атмосферными осадками.

При влажности перегружаемых в замкнутый объем, например в трюм судна, металлизованных окатышей до 2,5% количество выделяемого водорода не превышает 25% нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), приводящего к образованию взрывоопасной смеси с воздухом.

При исходной температуре загружаемых металлизованных окатышей до 45^oC процесс самонагревания не перерастет в процесс самовозгорания.

В предложенном способе закрытый объем с металлизованными окатышами не требует герметизации, что позволит использовать принудительную вентиляцию. Благодаря принудительной вентиляции исключается возможность скопления водорода и охлаждаются возможные участки разогрева.

Транспортировка в этих условиях не приводит к заметному снижению степени металлизации и снижению качества металлизованных окатышей.

При влажности выше 2,5% и температуре выше 45^oC повышается вероятность самонагревания металлизованных окатышей за счет их более активного окисления, что в свою очередь приводит также к снижению их качества, т.к. снижается степень металлизации окатышей.

В предлагаемом способе при высоте штабелей до 7 м их масса не ограничивается, благодаря тому, что на открытых складских площадках и в закрытом вентилируемом объеме теплоотвод от штабеля такой высоты исключает возможность появления очагов самовозгорания окатышей при соблюдении указанных выше условий - влажности и температуры. При высоте штабелей металлизованных окатышей, превышающей 7 м, повышается вероятность самовозгорания из-за меньшего теплоотвода от большего скопления материала (груза).

При соблюдении указанных выше условий хранение в открытых складских помещениях перевозка в открытых вагонах и транспортировка морским транспортом в закрытом вентилируемом объеме в воздушно-сухой атмосфере в общей сложности до 90 дней не вызывает такого снижения степени металлизации окатышей, которое приведет к потере их товарного качества.

Хранение и транспортировка в атмосферных условиях более 90 дней может привести к снижению степени металлизации окатышей, т.е. ухудшению качества, за счет уменьшения содержания металлического железа в поверхностных слоях штабелей.

Предлагаемый способ хранения и транспортировки металлизованных окатышей реализован следующим образом.

Исходные окатыши изготовлены из руды месторождения Курской магнитной аномалии. Порог спекаемости использованной руды составил 680-730^o. Без предварительной обработки исходных окатышей меловой суспензией их термическая обработка возможна при температуре 680-730^o. При повышении температуры наблюдалось спекание окатышей в конгломераты. Полученные при температуре до 730^o восстановленные металлизованные окатыши характеризуются суммарной удельной поверхностью пор 0,8-1,0 м²/г, реакционной способностью, измеряемой в м³ кислорода, поглощаемого 1 т в сутки, - 5-8 м³/т в сутки.

По предлагаемому способу исходные окатыши обработаны водной меловой суспензией и подвергнуты термической обработке в интервале температур 880-900^o. Нагрев осуществлен в атмосфере восстановительного газа после его конверсии в реформерах.

Суммарная удельная поверхность пор в этом случае составила 0,4-0,5 м²/г, реакционная способность - 1,5-2,5 м³/т в сутки.

Спекания окатышей в конгломераты в заданном режиме не происходило. Металлизованные окатыши подвергли старению, то есть выдержке в течение трех дней - (72 часа) - в атмосфере азота с содержанием 1-3% кислорода. Температура штабеля соответствовала температуре окружающей среды (0 - 25^oC).

Транспортировка металлизованных окатышей по железной дороге до порта погрузки осуществлена в открытых вагонах и полувагонах.

В порту на торговом складе металлизованные окатыши хранились на открытых складских площадках в штабелях высотой 7 м без ограничения ширины и длины штабелей в течение 30 суток. Контроль температуры и влажности металлизованных окатышей в процессе их хранения на складских площадках осуществляли один раз в сутки.

Перед погрузкой в трюмы морского транспорта скопления металлизованных окатышей, влажность которых превышала 2,5%, а температура превышала 45^oC, были удалены из общего штабеля.

Металлизованные окатыши загружены в сухие, чистые, вентилируемые трюмы штабелями высотой до 7 м. При погрузке в штабелях на разных высотах были размещены датчики контроля температуры и газового состава атмосферы. Не реже, чем через каждые 8 часов осуществляли контроль температуры штабелей и состава атмосферы трюмов. Кроме того, осуществлялся визуальный контроль состояния металлизованных окатышей и контроль температуры поверхностного слоя штабеля трюма с помощью инфракрасных приборов контроля температуры, что позволяло обнаруживать участки разогрева внутри скоплений, не попадающие в зону действия стационарного датчика.

Общая продолжительность хранения и транспортировки партии металлизованных окатышей составила 88 дней. При этом степень металлизации окатышей в поверхностном слое глубиной до 5 см снизилась на 0,3% от исходной.

Предлагаемый способ так же, как и способ, выбранный в качестве прототипа, не допускает контакта металлизованных окатышей с морской водой, т.к. соли, содержащиеся в морской воде, могут стать катализатором процессов "мокрой" коррозии.

Однако в предлагаемом способе в случае возникновения аварийной ситуации, например при нарушении целостности люковых закрытий, сопровождающемся проникновением морской воды в закрытый объем с металлизоваными окатышами, использование принудительной вентиляции позволяет поддерживать атмосферные условия. При фиксируемом наличии водорода до 1% не создается взрывоопасная среда и могут быть приняты меры для осмотра помещения, установления и ликвидации очага самонагревания, приводящего к выделению водорода.

При наличии водорода в объеме с металлизованными окатышами выше 1% прекращается вентилирование, замкнутый объем герметизируется, при этом оставшийся кислород реагирует с металлизованными окатышами и происходит самоинертизация замкнутого объема. Отсутствие кислорода приводит к затуханию очага саморазогрева. В этом случае обеспечивается сохранение требуемой степени металлизации общей массы окатышей и контроль развития аварийной ситуации по температуре груза и газовому составу атмосферы загерметизированного объема.

Источники информации

1. Завидонский В.А., Монахова В.С., Гарина И.М. и др. Пути защиты губчатого железа от вторичного окисления./ БНТИ. Черная металлургия., 1979, N 4, - с.21-40.

2. Авторское свидетельство СССР N 1383785, кл. C 21 B 13/00, 1994, БИ N 13.

3. Авторское свидетельство СССР N 1682257, кл. B 65 G 3/00, 1991, БИ N 37.

4. Ramdeo Parrage, Feevaz Ali, Malkolm P. Grundy. Ocean Shipping of DRI by Caribbean Ispat Limited. - Direct from Midrex, 3rd Quarter 1994, v. 19, N 4, p. 7-10 (прототип).