шихта для производства агломерата

Формула изобретения

Шихта для производства агломерата, включающая железорудный материал, топливо, флюс и связующее, содержащее органические поверхностно-активные вещества, отличающаяся тем, что в качестве связующего она содержит катамин при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%:

Флюс - 5-10

Топливо- 5-10

Катамин - 0,01-0,03

Железорудный материал - Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве агломерата в черной и цветной металлургии, применяемого, в частности, в доменном производстве.

Известна шихта для производства агломерата, содержащая рудные материалы, коксовую мелочь и добавки, в качестве которых используют отходы термопластов при следующих соотношениях компонентов, мас.%: отходы термопластов - 1-4; коксовая мелочь - 5-14; рудные материалы - остальное (А.с. СССР №1435632, С 22 В 1/16, 1988 г).

Основным недостатком такой шихты является повышенная крупность отходов термопластов, доходящая до 10 мм. По этой причине в местах расположения частиц отходов термопластов развиваются излишне высокие температуры, что ведет, во-первых, к снижению восстановимости агломерата, во-вторых, к ухудшению удаления серы. Уменьшение расхода коксовой мелочи для недопущения ухудшения этих показателей качества агломерата сопровождается повышением содержания мелочи в нем. Снижение восстановимости агломерата, повышение содержания серы и мелочи ведут к снижению производительности доменной печи и повышению удельного расхода кокса.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является шихта для производства агломерата, включающая железорудный материал, топливо, флюс и связующее, содержащее органические поверхностно-активные вещества, в качестве которых используют сточные воды фабрик - прачечных в количестве 5-10 мас.% при следующем соотношении остальных ингредиентов, мас.%: флюс 5-10; топливо 5-10; железорудный материал - остальное (а.с. СССР №1770414 А 1, С 22 В 1/244, 1992).

Недостаток этой шихты - высокий расход сточных вод фабрик-прачечных. Поступающая влага совместно с влагой железорудного концентрата мокрого обогащения, флюса и топлива приводит к переувлажнению шихты, а это ведет к ухудшению окомкования и, как следствие, к снижению производительности агломерационной машины, ухудшению качества агломерата по прочности и содержанию серы. Недостаток агломерата приходится компенсировать расходованием сырой руды. Уменьшение количества агломерата и ухудшение его качества снижают производительность доменной печи и повышают удельный расход кокса.

Технической задачей изобретения является повышение производительности доменной печи и снижение удельного расхода кокса.

Поставленная задача решается тем, что в известной шихте для производства агломерата, включающей флюс, топливо, железорудный материал и связующее, содержащее органические поверхностно-активные вещества, в качестве связующего она содержит катамин при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%: флюс - 5-10; топливо - 5-10; катамин - 0,01-0,03; железорудный материал - остальное.

Катамин представляет собой четвертичное аммониевое соединение, получаемое путем конденсации алкилдиметиламина и бензилхлорида (ТУ 6-01-816-75), с формулой R(CH₃ )₂NCH₂C₆H₅C₁ , где R - смесь прямоцепных алкильных остатков С₁₀ -C₁₈. Средний молекулярный вес составляет 346-376. Физико-химические свойства водного раствора катамина следующие:

внешний вид и цвет - прозрачная жидкость от бесцветного до желтого цвета

содержание основного вещества R(СН ₃)₂NСН₂С₆Н₅ Сl - не менее 48%

содержание третичного амина RСН₃ NHСН₂С₆Н₅ - не более 0,6%

содержание соли третичного амина RСН₃NНСН ₂С₆Н₅Сl - не более 1,8%

вода - остальное

величина РН водного раствора - 6-7

При добавке водного раствора катамина в шихту происходит адсорбция связующего на поверхности железосодержащих материалов за счет взаимодействия атомов хлора с кислородными атомами оксидов железа, имеющих неподеленную пару электронов. За счет алкильных и бензильного радикалов происходит агрегирование отдельных частиц железосодержащих материалов с улучшением окомкования всей шихты.

При содержании флюса в агломерационной шихте менее 5% агломерат получается недостаточно офлюсованным. По этой причине приходится вводить флюс в шихту доменной печи. Флюс занимает в печи дополнительный объем, на его разложение приходится расходовать дополнительное топливо. От этого производительность печи снижается, а удельный расход кокса повышается.

При содержании флюса в агломерационной шихте более 10% агломерат получается избыточно офлюсованным. Применение такого агломерата в доменной плавке приводит к повышению вязкости шлака. Это затрудняет движение шлака в печи чрез коксовую насадку и приводит поэтому к снижению производительность печи и повышению удельного расхода кокса.

При содержании топлива в агломерационной шихте менее 5% агломерат получается непропеченным и имеет поэтому повышенное содержание мелочи. Такой агломерат обладает пониженной газопроницаемостью в доменной печи. По этой причине приходится снижать интенсивность по количеству газов, проходящих через шихту в доменной печи. Применение такого агломерата снижает производительность печи и увеличивает удельный расход кокса.

При содержании топлива в агломерационной шихте более 10% агломерат имеет низкую восстановимость и имеет повышенное содержание серы. От снижения восстановимости уменьшается скорость восстановления в доменной печи, что ведет к снижению ее производительности и увеличивается расход восстановителя, что ведет к повышению удельного расхода кокса. Для недопущения ухудшения качества чугуна от применения агломерата с повышенным содержанием серы приходится дополнительно увеличивать расход кокса и повышать тем самым нагрев печи. Сокращается доля объема печи, занимаемого сырьем, и увеличивается доля, занимаемая коксом, а это снижает производительность печи. Кроме того, повышение нагрева печи увеличивает объем газов, что затрудняет опускание шихты в печи и ведет также к снижению производительности доменной печи.

Содержание катамина в агломерационной шихте устанавливают в пределах 0,01-0,03% по массе. В этих пределах наиболее полно проявляется улучшение окомкования шихты. При содержании катамина менее 0,01% его недостаточно для достижения оптимальной комкуемости шихты. Использование недостаточно окомкованной шихты снижает качество агломерата по прочности и содержанию серы вследствие снижения газопроницаемости агломерационной шихты, что затрудняет поступление воздуха к топливу. Уменьшается производительность агломерационной машины. Недостаток агломерата по количеству и ухудшение его качества проводят к снижению производительности доменной печи и к увеличению удельного расхода кокса.

При содержании катамина в агломерационной шихте более 0,03% коэффициент комкуемости (К) превышает оптимальную величину, определяемую по формулу Ватюгина В.М., Богма А.С.:

где W_ммв - максимальная молекулярная влагоемкость шихты,

w_мкв - максимальная капиллярная влагоемкость шихты.

Наилучшим шихтам по результатам испытаний соответствует коэффициент комкуемости, близкий к 7. При меньшей величине коэффициента комкуемости часть шихты остается неокомкованной, гранулы получаются мелкими. Газопроницаемость агломерационной шихты ухудшается, что ведет к снижению производительности доменной печи и к увеличению удельного расхода кокса.

При более высокой комкуемости образовавшиеся гранулы разрушаются в зоне сушки по ходу проведения процесса агломерации. От этого также не достигается нужный эффект - от разрушения гранул газопроницаемость агломерационной шихты ухудшается, что ведет к снижению производительности доменной печи и к увеличению удельного расхода кокса.

Заявляемую шихту испытали на полупромышленной чаше РИС ОАО "ММК" диаметром 430 мм, оборудованной эксгаустером со следующими характеристиками:

скорость вращения ротора, об/мин - 2900

разряжение на всасе, кПа - 16

производительность, м³/мин - 100

Хорошую воспроизводимость результатов спекании обеспечивали постоянством от опыта к опыту химического и гранулометрического состава всех компонентов шихты, условий смешивания и окомкования шихты, загрузки ее в чашу и зажигания.

Смешивание и окомкование производили в бетономешалке со скоростью вращения 14,3 об/мин. Высота спекаемого слоя составляла 260 мм.

Для зажигания углерода шихты на ее поверхность равномерно рассыпали коксик крупностью 0-3 мм в количестве 0,22 кг, а сверху насыпали древесную стружку массой 0,45 кг, смоченную в 0,1 л керосина.

За начало опыта считали момент полного открытия задвижки перед эксгаустером. Достижение максимальной температуры отходящих газов свидетельствовало об окончании процесса спекания.

Температуру отходящих газов в вакуум-камере замеряли термопарой, расположенной на расстоянии 50 мм от колосниковой решетки. В ходе спекании фиксировали также разряжение в вакуум-камере.

Компонентный состав железорудной части агломерационной шихты соответствовал данным таблицы 1.

В условиях прототипа в качестве связующего использовали сточные воды фабрик-прачечных в количестве 7,5 мас.% при следующем соотношении остальных ингредиентов, мас.%: флюс 7,5; топливо 7,5; железорудный материал - остальное. В условиях заявляемого способа состав шихты был следующим, мас.%: флюс - 7,5; топливо - 7,5; катамин - 0,02; железорудный материал - остальное. Флюсом служил известняк Агаповского месторождения, топливом - коксик, полученный из мелочи кокса фракции 40-0 мм.

Аглоспек спустя 10 мин после выгрузки из чаши разбивали стальной плитой диаметром 400 мм и массой 24,5 кг, сбрасываемой в горизонтальном положении с высоты 1 м. По истечении 20 мин после разрушения агломерат рассеивали с помощью вибрационного грохота и вручную. Использовали сита с размером ячеек 40, 25, 10, 8, 5, 3, 1 и 0,5 мм. Прочность агломерата оценивали по ГОСТ 15137-77.

Полученные результаты на заявляемой шихте и по прототипу представлены в таблице 2.

Как видно из этих данных, на заявляемой шихте качество агломерата улучшилось по сравнению с прототипом, удельный расход топлива снизился, а производительность агломерационной установки увеличилась. Снижение содержания мелочи составило 1,1 абс.%. По справочным данным сокращение содержания мелочи на каждые 1% в пределах 15-10% обеспечивает повышение производительности доменной печи на 2% и снижение удельного расхода кокса на 1,5% (Волков Ю.П., Шпарбер Л.Я., Гусаров А.К. Технолог-доменщик. Справочник. М.: Металлургия, 1986. С.251). Следовательно, использование заявляемой шихты дает прирост производства чугуна на 1,1× 2=2,2% и сокращение удельного расхода кокса на 1,1× 1,5=1,65% по сравнению с прототипом.

Результаты доменной плавки, получающиеся при различном содержании катамина в агломерационной шихте, представлены в таблице 3. По этим данным отклонение от заявляемого состава агломерационной шихты ухудшает результаты доменной плавки.

Таблица 3
Удельная производительность доменной печи (Пуд) и удельный расход кокса(К) в условиях ОАО "ММК" при различном содержании в агломерационной шихте катамина (Кт), топлива (Т), флюса (Ф) и железорудного материала
№ п/п	Содержание компонентов в шихте %				К, кг/т чугуна	П уд, т/(м3· сутки)
	Кт	Т	Ф	Ж
1	0,01	7,5	7,5	84,99	439,3	2,407
2	0,02	7,5	7,5	84,98	434,4	2,431
3	0,03	7,5	7,5	84,97	438,2	2,422
4	0,008	7,5	7,5	84,992	440,6	2,400
5	0,032	7,5	7,5	84,968	440,1	2,402

По этим данным отклонение от заявляемого состава агломерационной шихты ухудшает результаты доменной плавки.