способ производства окатышей

Формула изобретения

Способ производства окатышей, включающий окомкование в тарельчатых или барабанных окомкователях шихты, состоящей из железорудного концентрата, связующих или флюсующих добавок, сушку окатышей, их окисление до 85 - 90%, обжиг с диссоциацией гематита и охлаждение, отличающийся тем, что в качестве железорудного концентрата используют титаномагнетитовый концентрат, причем в готовых окатышах определяют содержание оксидов кальция, кремния, магния и титана и осуществляют контроль отношения содержания оксидов кальция и кремния в зависимости от содержания оксидов магния и титана по следующей зависимости:

CaO/SiO₂ = (1,2 - 1,3) - (0,20 - 0,25) (MgO + TiO₂ - 1,0),

где (1,2 - 1,3) - значение отношения CaO/SiO₂ при содержании MgO + TiO₂ = 1 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной металлургии, а более конкретно к производству окатышей из железорудных концентратов.

Известен способ получения окатышей, включающий получение сырых окатышей из магнетитовых железных руд с флюсом, их обжиг в окислительной атмосфере при температуре, достаточной для окисления Fe₃O₄ до Fe₂O₃, но не превышающей температуры плавления шихты (1205^oС) (патент США N 3235372 НКИ 75-5, 1971). Окатыши выдерживают при этих температурах до практически полного окисления, а затем обжигают при температуре 1205-1345^oС, достаточной для локального образования жидкой фазы, но без образования расплава на поверхности. Недостатком этого способа является низкая прочность окатышей, особенно при восстановлении, обусловленная тем, что при получении окатышей из концентратов, содержащих в пустой породе тугоплавкие оксиды магния и титана, количество жидкой фазы, образующейся при обжиге в интервале 1205 - 1345^oС, недостаточно, чтобы противостоять разрушающим условиям, сопутствующим процессу восстановления.

Наиболее близким по технологической сущности является способ получения окисленных окатышей, заключающийся в том, что обжиг окатышей осуществляют в две стадии: низкотемпературная, где температура обжига не превышает температуру плавления расплава и происходит практически полное (на 85-90%) окисление Fe₃O₄ до Fe₂O₃; высокотемпературная, где температура обжига поднимается до 1300-1375^oС и равна или выше температуры диссоциации гематита до магнетита в окатышах (авт. свид. N 670626, кл. С 22 В 1/20, 1979). Высокотемпературный обжиг длится до тех пор, пока степень диссоциации гематита будет не менее 20%. Обратный переход гематита в ходе диссоциации не носит зональный характер, а новая фаза (Fe₃O₄) выделяется на контакте с локальными образованиями расплава равномерно по всему сечению окатыша. Магнетит, растворяясь в силикатном расплаве, повышает в нем содержание двухвалентного железа, которое в отличие от трехвалентного снижает температуру плавления и способствует остекловыванию шлаковых включений при охлаждении окатышей. Рудные зерна таких окатышей заблокированы от низкотемпературного контакта с восстановительными газами в верхних горизонтах доменной печи, где происходит их активное разрушение (500-600^oС).

Стекловидные шлаковые включения и окруженные ими рудные зерна восстанавливаются в интервале температур 700-900^oС, одновременно размягчаясь. Возникающие при этом напряжения релаксируются и не вызывают разрушения гранул.

Недостатком известного способа является низкая прочность окатышей в интервале температур 1150-1375^oС. Такая необходимость обосновывается практикой работы современных конвейерных машин для слоевого обжига окатышей, так как известно, что верхний предел температуры обжига не превышает 1375^oС и определяется оплавлением окатышей, а нижний не превышает 1150^oС и определяется оптимальной производительностью агрегатов и стойкостью колосников.

Задача изобретения - повышение прочности окатышей, обжигаемых в интервале температур 1150-1375^oС.

Поставленная технологическая задача достигается тем, что в известном способе производства окатышей, включающем получение сырых окатышей в тарельчатых или барабанных окомкователей из шихты - из железорудного концентрата, связующих или флюсующих добавок, сушку окатышей, их окисление до 85-90%, обжиг с частичной диссоциацией гематита, охлаждение, контроль за содержанием оксидов кальция, кремния, магния и титана в готовых окатышах, в качестве железорудного концентрата используют титаномагнетитовый концентрат. Окатыши обжигают при температуре 1150-1375^oС, при этом контроль за содержанием оксидов кальция, кремния, магния и титана осуществляют из соотношения оксидов кальция и кремния (СаO/SiO₂) в зависимости от содержания оксидов титана (ТiO₂) и магния (МgO) по следующей зависимости:

СаО/SiO₂ = (1,2-1,3)-(0,20-0,25)(MgO+TiO₂ - 1,0), (1)

где СаO, SiO₂, MgO и TiO₂ - содержание оксидов, мас.%.

При небольших количествах тугоплавких оксидов MgO и ТiO₂ (<1%), количество расплава, образующегося в окатышах при 1150-1375^oС, определяется легкоплавкими селикоферритами кальция и при основности СаО/SiO₂ = 1,2 - 1,3 расплава достаточно для упрочения окатышей. С ростом в окатышах тугоплавких оксидов MgO и TiO₂, вводимых в составе концентрата, которые входят в состав ферритов кальция, поднимается температура их плавления. В результате в интервале температур 1150-1375^oС сокращается количество шлакового расплава, а неошлакованные рудные зерна могут непосредственно контактировать с восстановительными газами в верхних горизонтах доменных печей. Раннее твердофазное восстановление гематита (при 500-600^oС) приводит к разубоживанию и разрушению окатышей. Для устранения этого явления необходимо снижать добавки оксидов кальция для того, чтобы суммарная основность пустой породы по отношению (CaO+Mg+TiO₂)/SiO₂ не возрастала.

Кислые расплавы имеют широкий диапазон вязко-пластичного состояния в интервале 1150-1375^oС. Образующийся шлак окружает рудные зерна, застывая в виде железо-кальций-титан-силикатных стекол. Они восстанавливаются и одновременно размягчаются при 700-900^oС в верхних горизонтах доменной печи. Возникающие при этом напряжения от разбухания рудных зерен при переходе гематита в магнетит релаксируются в размягчающейся структуре окатыша, и его разрушения не происходит.

Способ осуществляется следующим образом:

В концентрате для окомкования определяют путем химического анализа содержания оксидов Mg, Ti, Са и Si. Основываясь на необходимом количестве и составе связующих и флюсующих (известняк) добавок, делают расчет состава шихты по стандартным уравнениям материального баланса и соотношению (1).

Окатыши заданного состава получают в рельчатых или барабанных грануляторах и укладывают слоем высотой 300-500 мм на конвейерную обжиговую машину. Для каждого из состава шихт определяют в интервале 1150-1375^oС температуру верхнего и нижнего слоев, исключающую оплавление верхних окатышей и обеспечивающую достижение проектной производительности машин. Контролируют содержание оксидов Са, Mg, Si и Ti в обожженных окатышах и корректируют их в соответствии с соотношением (1) путем изменения содержания или исключения из шихты флюса (известняка).

Способ проверяли в промышленных условиях Качканарского ГОКа. Окатыши получали из титаномагнетитового концентрата с добавкой Канеперейского бентонита в тарельчатых грануляторах диаметром 7,5 м. Обжиг осуществляли на конвейерной обжиговой машине ОК-228 в слое высотой 420 мм. Режим обработки представлен в табл. 1, а результаты испытаний - в табл. 2. Проведенные испытания показали, что поддержание основности в заявляемых пределах при содержании оксидов Mg и Ti на уровне 2,5-2,7% позволяет поднять прочность окатышей как в исходном состоянии, так и при восстановлении. Окатыши с повышенной (опыты 1, 2) и пониженной основностью (опыт 6), выходящими за заявляемые пределы, имеют низкую прочность, особенно при восстановлении.