способ производства агломерата для доменной плавки
Классы МПК: | C22B1/16 спекание; агломерация |
Автор(ы): | Гуркин Михаил Андреевич (RU), Логинов Валерий Николаевич (RU), Табаков Михаил Степанович (RU), Кашкаров Евгений Анатольевич (RU), Невраев Вениамин Павлович (RU), Кучин Валерий Юрьевич (RU), Большаков Вадим Иванович (UA), Нестеров Александр Станиславович (UA), Якушев Владимир Сергеевич (UA) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2007-07-20 публикация патента:
27.04.2009 |
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно - к окускованию доменного сырья методом агломерации с вовлечением в передел материалов, содержащих вредные примеси. Осуществляют подготовку шихты, состоящей из железорудных концентратов, флюса, топлива и отходов металлургического производства, в том числе цинксодержащего шлама. При подготовке аглошихты путем предварительного смешивания или в процессе дозирования обеспечивают непосредственный контакт цинксодержащих материалов со смесью конвертерного шлака и сталеплавильного скрапа. При этом процентное соотношение шлама и шлако-скраповой смеси устанавливают равным (5-25)%:(95-75)% соответственно, изменяя долю шлама обратно пропорционально увеличению содержания оксида цинка в нем в пределах 0,15-1,75%. При одновременном использовании в аглошихте цинксодержащего железорудного концентрата и шлама шлам вводят в нее в количестве 2-15 кг/т агломерата обратно пропорционально увеличению доли цинксодержащего концентрата. Изобретение позволяет повысить степень удаления цинка в процессе спекания, повысить степень использования вторичных ресурсов в шихте. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Формула изобретения
1. Способ производства агломерата для доменной плавки, включающий подготовку аглошихты, состоящей из железорудных концентратов, флюса, топлива и отходов металлургического производства, в том числе цинксодержащих шламов, спекание с получением агломерата заданного состава, отличающийся тем, что при подготовке аглошихты путем предварительного смешивания или в процессе дозирования ее компонентов обеспечивают непосредственный контакт цинксодержащих шламов со смесью конвертерного шлака и сталеплавильного скрапа, при этом соотношение цинксодержащего шлама и шлакоскраповой смеси устанавливают равным (5-25):(95-75)% соответственно, при этом изменяют долю цинксодержащего шлама обратно пропорционально увеличению содержания оксида цинка в нем в пределах 0,15-1,75%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при одновременном использовании в аглошихте цинксодержащего шлама и цинксодержащего железорудного концентрата цинксодержащий шлам вводят в нее в количестве 2-15 кг/т агломерата обратно пропорционально увеличению доли цинксодержащего железорудного концентрата.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно - к окускованию доменного сырья методом агломерации с вовлечением в передел материалов, содержащих вредные примеси.
Известен способ производства агломерата, в котором в аглошихту вводят металлургические отходы, в частности сталеплавильный шлак, а его расход устанавливают в зависимости от основности и температуры спекания агломерата (С.В.Смирнов, В.А.Куксенко, Н.В.Игнатов и др. Способ агломерации. Авт. Свид. СССР № 1488334, С22В 1/24. Опубл. 23.06.89. Бюл. № 23). В способе рассматривается только изменение прочности агломерата и экономия флюса при применении металлургических отходов, таких как конвертерный и мартеновский шлаки, причем их использование рассматривается отдельно, в то время как целесообразно рассматривать совместно. В данном способе также не рассматриваются вопросы, связанные с внесением вредных компонентов в аглошихту вторичным сырьем.
Наиболее близким к заявляемому является способ спекания доменного и конвертерного шламов с концентратами КМА (Поведение цинка при спекании доменного и конвертерного шламов с концентратами КМА / Сталь № 5, 2003, с.2-6, Г.В.Коршиков, С.Л.Зевин, В.В.Греков и др.).
В данном способе рассматривается вопрос удаления цинка, вносимого в аглошихту шламами, который наиболее негативно влияет на показатели доменной плавки. Однако повышенный расход углерода на спекание (18-20%) и снижение удельной производительности аглопроцесса в 3-5 раз делает его технически и экономически нецелесообразным, а другие варианты способом не предусматриваются.
Ограничительными факторами использования вторичных железосодержащих материалов в аглодоменном производстве является наличие вредных примесей, особенно цинка, тем более, если его активно вносит также и железорудный концентрат. В доменной печи цинк разрушает футеровку, образует настыли, отлагается в газоотводах, нарушая газодинамику процесса и ухудшая все показатели плавки.
В предлагаемом способе производства агломерата для доменной плавки технический результат, выражающийся в снижении содержания цинка в продукте, достигается за счет новых технологических приемов подготовки аглошихты к спеканию, а экономический результат - за счет возможного повышения степени использования вторичных ресурсов и экономии минерального сырья.
Предлагаемый способ производства агломерата для доменной плавки, включающий подготовку аглошихты, состоящей из железорудных концентратов, флюса, топлива и отходов металлургического производства, в том числе цинкосодержащего шлама, отличается от известного тем, что при подготовке аглошихты путем предварительного смешивания или в процессе дозирования ее компонентов обеспечивают непосредственный контакт цинксодержащих материалов со смесью конвертерного шлака и сталеплавильного скрапа, при этом соотношение шлама и шлако-скраповой смеси устанавливают равным (5-25)%:(95-75)% соответственно, изменяя долю шлама обратно пропорционально увеличению содержания оксида цинка в нем в пределах 0,15-1,75%. При одновременном использовании в аглошихте цинксодержащих железорудного концентрата и шлама шлам вводят в нее в количестве 2-15 кг/т агломерата обратно пропорционально увеличению доли цинксодержащего концентрата.
Сталеплавильные шлаки после дробления и сортировки используются непосредственно в доменной печи (фракция крупнее 10 мм) и в аглошихте (фракция 0-10 мм). Кроме того, смесь сталеплавильных шлаков после дробления и магнитной сепарации используется в виде скрапа с повышенным содержанием железа, в том числе металлического, также в доменной и агломерационной шихте.
Удаление цинка в процессе спекания возможно лишь при условии его восстановления из соединений, где он находится в окисленной форме. Из железистых расплавов цинк восстанавливается полнее и быстрее. Более быстрое восстановление объясняется взаимодействием ZnO с металлическим железом.
Металлическое железо сталеплавильного скрапа служит катализатором образования расплава, который активно подпитывается вновь восстановленным железом из концентратов. Степень развития этого процесса определяется количеством сталеплавильного скрапа и топлива в шихте. Насыщенный углеродом железистый расплав образуется в первые минуты спекания. Капли этого расплава опережают скорость движения зоны горения и при соприкосновении с шихтой охлаждаются.
Соединения цинка в шихтовых материалах восстанавливаются в зоне горения топлива углеродом, монооксидом углерода и металлическим железом. К факторам, повышающим степень удаления цинка из шихты, относятся увеличение основности шихты и содержание в ней металлического железа за счет создания шлако-скраповой смеси и обеспечения непосредственного контакта с ней цинксодержащих компонентов.
В промышленных условиях способ утилизации цинксодержащего шлама реализуется по нескольким вариантам.
Например, в виде пульпы шлам подается на площадку шлакопереработки, где формируется шлако-скраповая смесь. К ней подмешивают шлам и создает штабель из смеси материалов в соотношении, соответствующем содержанию оксида цинка в шламе. Образовавшийся материал подается в бункер шихтового отделения аглофабрики, из которого он дозируется на сборный конвейер в виде самостоятельного компонента наряду с железорудными концентратами, флюсом и топливом.
По другому варианту в шихтовом отделении бункеры с материалами располагаются так, что после выдачи на конвейер цинкосодержащего концентрата из следующего бункера на него выдается шлако-скраповая смесь, а затем цинксодержащий шлам. Последовательность выдачи материалов может быть и такой: шлам - шлако-скраповая смесь - концентрат. В обоих случаях после дозирования при последующем смешивании и окомковании шихты кусочки шламо-скраповой смеси являются центрами образования гранул с оболочкой из шлама и концентрата. Это обеспечивает непосредственный тесный контакт материалов и повышает степень удаления цинка в процессе последующего спекания.
В промышленных опытах использовали вариант подготовки шихты к спеканию с созданием смеси из шлама, шлака и скрапа. Использовали шихтовые материалы, химический состав которых приведен в табл.1.
Таблица 1 | |||||||||
Химический состав материалов. | |||||||||
№ | Материал | Содержание, % | |||||||
Feобщ | Feмет | FeO | SiO2 | Al2O 3 | CaO | MgO | ZnO | ||
1 | Шлам из золошламонакопителя ЗШН-1 | 45,2 | <1,0 | 10,54 | 4,03 | 0,99 | 0,54 | 6,12 | 0,15 |
2 | Шлам из золошламонакопителя ЗШН-2 | 46,8 | <1,0 | 10,41 | 5,30 | 1,17 | 5,31 | 3,88 | 0,50 |
3 | Шлам газоочисток ШГ | 37,9 | 2,62 | 56,84 | 1,64 | 0,32 | 12,27 | 4,77 | 1,75 |
4 | Шлак конвертерный КШ | 22,4 | 2,5 | 18,1 | 12,7 | 1,80 | 42,10 | 8,80 | 0,003 |
5 | Скрап сталеплавильный СС | 43,08 | 22,1 | 17,7 | 6,7 | 2,0 | 21,25 | 8,26 | 0,037 |
6 | Железорудный цинксодержащий концентрат ЦК | 64,0 | - | 24,3 | 0,81 | 1,88 | 0,41 | 5,81 | 0,041 |
7 | Железорудный концентрат с кремнистой пустой породой КК | 65,6 | - | 27,7 | 7,17 | 0,26 | 0,47 | 0,51 | 0,004 |
Спекали агломерат основностью по CaO/SiO2 1,60 из расчета соотношения агломерата и окатышей в шихте доменной печи объемом 5500 м3 70:30.
Для офлюсования использовали рядовой известняк, содержание углерода в шихте 3,6% и возврата 34-36%.
Показатели степени удаления цинка при спекании агломерата на агломашине площадью 312 м2 в зависимости от соотношения шлама и шлако-скраповой смеси при применении предлагаемого способа достигли 8-10% в сравнении с 3-4% по обычной технологии без создания непосредственного контакта материалов. Расход топлива на спекание не увеличивали.
При этом в зависимости от содержания ZnO в шламе такая степень удаления цинка составила при использовании шлама ЗШН-1 в процентном соотношении со смесью КШ+СС 25:75, при использовании ЗШН-2 15:85 и при использовании ШГ 5:95 соответственно.
Пределы изменения состава шихты определялись максимально допустимым внесением цинка в доменную печь 0,3 кг/т чугуна.
Результаты расчетов приведены в табл.2.
Таблица 2 | ||||||
Результаты расчета предельно допустимого внесения содержания цинка с агломератом | ||||||
№ | Содержание ZnO в агломерате, % | Внесение цинка в доменную печь при процентном соотношении агломерат: окатыши 70:30 | ||||
КК, % | ЦК, % | ЗШН-2, кг/т агломерата | КШ+СС, кг/т агломерата | |||
1 | 65 | 35 | 15 | 85 | 0,022 | 0,296 |
2 | 60 | 40 | 9 | 51 | 0,020 | 0,286 |
3 | 55 | 45 | 2 | 11,3 | 0,019 | 0,280 |
При увеличении доли окатышей в доменной шихте с 30% до 60% увеличение доли агломерата, например, опыта 1 (табл.2) допустимо с использованием в аглошихте шлама ЗШН-2 до 10-15 кг/т агломерата, что вносит в доменную печь цинка 0,268 и 0,296 кг/т чугуна.
При использовании в промышленных условиях подготовки шихты с последовательностью дозирования на конвейер шлам - шлако-скраповая смесь - концентрат ЦК степень удаления цинка в процессе спекания составила 8,8%.
Таким образом, при одновременном использовании цинксодержащего концентрата ЦК, являющегося наряду с концентратом КК основным рудным компонентом шихты и поэтому вносящим в аглошихту наибольшее количество цинка, долю шлама следует изменить в пределах 2-15 кг/т агломерата обратно пропорционально доле ЦК.
Эксплуатация доменной печи в шихтовых условиях, предусмотренных производством агломерата данным способом, позволила стабильно вести плавку в течение длительного периода, а в аглопроизводстве сэкономить железорудные концентраты за счет использования вторичных ресурсов с коэффициентом замены 0,8. При выдувке печи в период проведения капитального ремонта 2 разряда не отмечено разрушения огнеупорной кладки и наличия настылей в шахте печи.
Класс C22B1/16 спекание; агломерация