Технологическая линия по переработке комплексных железосодержащих руд (варианты)

Группа полезных моделей относится к черной металлургии, а именно, к переработке комплексных оксидных сырьевых материалов, таких как природные руды, рудные концентраты и подобные материалы, в которых извлекаемые материалы входят в состав оксидных твердых растворов или оксидных химических соединений с тугоплавкими оксидами других невосстанавливаемых металлов. В частности, предлагаемая группа полезных моделей может быть использована для переработки сидеритовых, титаномагнетитовых, ильменитовых, хромовых и других руд, их концентратов и им подобных материалов. Задачей является повышение эффективности извлечения железа из комплексных руд типа сидеритов, титаномагнетитов, ильменитов с получением стали и концентрированного оксидного остатка невосстановленных металлов магния, титана, алюминия и других при снижении энергоемкости процесса переработки и его упрощении. В первом варианте выполнения (фиг.1.) технологическая линия по переработке комплексных железосодержащих руд с получением стали и оксидного концентрата невосстановленных металлов содержит технологически последовательно размещенные и связанные между собой: оборудование для подготовки смеси из сырья (сырой руды 1 и углеродсодержащего материала 2), включающее в себя измельчитель 3 руды, измельчитель 4 угля; многоподовую восстановительную печь 5 для получения смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов; а также оборудование 7 для превращения восстановленного продукта в сталь и концентрированный шлак. Оборудование 7 может представлять собой, в частности, (фиг.1.1) двухкорпусной агрегат 8 типа Arccon или Conark для получения окисленного стального полупродукта 9 и концентрированного шлака 10 из оксидов невосстановленных металлов. При этом двухкорпусной агрегат 8 имеет заменяемые своды, один из которых оборудован электродами для плавления материалов электрической дугой, а второй - кислородной фурмой для окисления примесей и получения окисленного стального полупродукта. В качестве оборудования 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта 9 и концентрированного шлака 10 могут быть также использованы: дуговая сталеплавильная печь 8 (фиг.1.2.); кислородный конвертер 8 (фиг.1.3.) или индукционная печь 8 (фиг.1.4.). При этом между многоподовой восстановительной печью 5 и оборудованием 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта 9 и концентрированного шлака 10 может быть размещено оборудование 11 для сепарации продуктов восстановления с получением концентрата 12 оксидов невосстановленных металлов и восстановленного железа 13 (фиг.1.5.). Во втором варианте выполнения (фиг.2) технологическая линия по переработке комплексных железосодержащих руд с получением стали и оксидного концентрата невосстановленных металлов содержит технологически последовательно размещенные и связанные между собой: оборудование для подготовки смеси из сырья (сырой руды 1 и углеродсодержащего материала 2), включающее в себя измельчитель 3 руды, измельчитель 4 угля; кольцевую восстановительную печь 5 с вращающимся подом для получения смеси восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов 6; а также оборудование 7 для получения из смеси восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака, представляющее собой (фиг.2.1.), в частности, двухванный агрегат 8 типа Arccon или Conark, с заменяемыми сводами, один из которых оборудован электродами для плавления материалов электрической дугой, а второй - кислородной фурмой, обеспечивающие получение окисленного стального полупродукта 9 и концентрированного шлака 10 из оксидов невосстановленных металлов. В качестве оборудования 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака могут быть также использованы: дуговая сталеплавильная печь 8 (фиг.2.2.); кислородный конвертер 8 (фиг.2.3.) или индукционная печь 8 (фиг.2.4.). При этом между кольцевой восстановительной печью и оборудованием 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака может быть размещено оборудование 11 для сепарации продуктов восстановления с получением концентрата 12 оксидов невосстановленных металлов и восстановленного железа 13 (фиг.2.5.). В третьем варианте выполнения (фиг.3) технологическая линия по переработке комплексных железосодержащих руд с получением стали и оксидного концентрата невосстановленных металлов содержит технологически последовательно размещенные и связанные между собой: оборудование для подготовки смеси из сырья (сырой руды 1 и углеродсодержащего материала 2), включающее в себя измельчитель 3 руды, измельчитель 4 угля; трубчатую восстановительную печь 5 для получения смеси восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов 6; а также оборудование 7 для получения из смеси восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака, представляющее собой, в частности, (фиг.3.1.) двухкорпусной агрегат 8 типа Arccon или Conark, позволяющий получить окисленный стальной полупродукт 9 и концентрированный шлак 10 из оксидов невосстановленных металлов. При этом агрегат имеет заменяемые своды, один из которых оборудован электродами для плавления материалов электрической дугой, а второй - кислородной фурмой для окисления примесей и получения окисленного стального полупродукта. В качестве оборудования 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака могут быть также использованы: дуговая сталеплавильная печь 8 (фиг.3.2.); кислородный конвертер 8 (фиг.3.3.) или индукционная печь 8 (фиг.3.4.). При этом между трубчатой восстановительной печью 5 и оборудованием 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака может быть размещено оборудование 11 для сепарации продуктов восстановления с получением концентрата 12 оксидов невосстановленных металлов и восстановленного железа 13 (фиг.3.5.). В четвертом варианте выполнения (фиг.4) технологическая линия по переработке комплексных железосодержащих руд с получением стали и оксидного концентрата невосстановленных металлов содержит технологически последовательно размещенные и связанные между собой: оборудование для подготовки смеси из сырья (сырой руды 1 и углеродсодержащего материала 2), включающее в себя измельчитель 3 руды, измельчитель 4 угля; камерную проходную восстановительную печь 5 для получения смеси восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов 6; а также оборудование 7 для получения из смеси восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака, представляющее собой, в частности, (фиг.4.1.), двухкорпусной агрегат 8 типа Arccon или Conark для получения окисленного стального полупродукта 9 и концентрированного шлака 10 из оксидов невосстановленных металлов. При этом двухванный агрегат 8 типа Arccon или Conark имеет заменяемые своды, один из которых оборудован электродами для плавления материалов электрической дугой, а второй - кислородной фурмой для окисления примесей и получения окисленного стального полупродукта. В качестве оборудования 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака могут быть также использованы: дуговая электропечь 8 (фиг.4.2.); кислородный конвертер 8 (фиг.4.3.) или индукционная печь 8 (фиг.4.4.). При этом между многоподовой восстановительной печью 5 и оборудованием 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака может быть размещено оборудование 11 для сепарации продуктов восстановления с получением концентрата 12 оксидов невосстановленных металлов и восстановленного железа 13 (фиг.4.5.). Применение в технологической линии во всех перечисленных выше вариантах в качестве оборудования для подготовки сырья измельчителей руды и углеродосодержащего материала дает возможность получить измельченные до необходимой фракции руду и углеродсодержащие материалы, из которых в указанных выше типах восстановительных печей твердофазным восстановлением железа получается смесь восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов, что повышает эффективность переработки и снижает энергоемкость, а использование в качестве плавильного агрегата для получения из восстановленного железа окисленного стального полупродукта и оборудования для получения из окисленного стального полупродукта стали - одного двухкорпусного агрегата или дуговой сталеплавильной печи либо кислородного конвертера или индукционной печи еще более существенно уменьшает энергоемкость процесса переработки, обеспечивая достижение заданного результата во всех вариантах выполнения технологической линии. Включение в технологическую линию между восстановительной печью и плавильным агрегатом оборудования для сепарации продуктов восстановления на восстановленный металл и концентрат оксидов невосстановленных металлов позволяет извлечь из продуктов восстановления значительную часть оксидов невосстановленных металлов, уменьшить их поступление в плавильный агрегат и снизить затраты энергии на их плавление. 24 п.ф., 24 ил.

Группа полезных моделей относится к черной металлургии, а именно, к переработке комплексных оксидных сырьевых материалов, таких как природные руды, рудные концентраты и подобные материалы, в которых извлекаемые материалы входят в состав оксидных твердых растворов или оксидных химических соединений с тугоплавкими оксидами других невосстанавливаемых металлов. В частности, предлагаемая группа полезных моделей может быть использована для переработки сидеритовых, титаномагнетитовых, ильменитовых, хромовых и других руд, их концентратов и им подобных материалов.

Из практики известно, что переработка комплексных руд, в которых извлекаемые металлы входят в состав оксидных твердых растворов или оксидных химических соединений с тугоплавкими оксидами других невосстанавливаемых металлов, традиционными способами невозможна или требует больших энергетических затрат или приводит к потере ценных невосстанавливаемых металлов.

Так, железные руды сидеритового типа, в отличие от других видов железных руд, часто содержат повышенное количество оксида магния. Излишнее содержание оксида магния в руде при ее металлургической переработке (выплавка чугуна, процессы прямого восстановления железа) придает металлургическим шлакам повышенную тугоплавкость и вязкость, что препятствует нормальному ходу процесса. Переработка в доменных печах сидеритовых руд, например Бакальского месторождения, в которых железо образует твердый раствор катионов с марганцем и магнием в составе сидероплезита (Fe_0,74; Mg _0,24; Мn_0,02)СО₃, а при разложении карбоната переходит в комплексный оксид (Fe_0,74; Mg _0,24; Мn_0,02)O, приводит к образованию шлаков с высоким содержанием оксида магния, который увеличивает температуру плавления шлаков и затрудняет их выход из печи. Поэтому при доменной плавке сидеритовую руду перерабатывают в ограниченных количествах (до 13,5%), используя только в качестве добавки к другим рудам (Жунев А.Г., Шумаков Н.С., Братченко Л.И. К вопросу об использовании бакальских сидеритов и их подготовке к доменной плавке. Сталь, 1966. 3. - С.137-139).

Аналогичным образом в доменном процессе ограниченно используются титаномагнетитовые руды, в которых в кристаллической решетке магнетита Fe₃O ₄ присутствует растворенный титан, а также содержатся вкрапления ильменита химического соединения 2FeO·TiO₂. При высоком содержании оксидов титана в титаномагнетитовых рудах, например Медведевско-Копанской группы месторождений, в доменной печи образуются тугоплавкие шлаки, вызывающие расстройство хода печи. Поэтому их можно использовать в незначительном количестве лишь в качестве добавки к традиционным рудам. При низком содержании оксидов титана руду, например Качканарского месторождения, можно перерабатывать доменным процессом, однако при этом с доменным шлаком теряется титан, который является ценным компонентом руды.

Известен способ выделения железа из титанистой породы с использованием принципов обжигмагнитного, кричнорудного обогащения и методов прямого получения железа. Сущность процесса заключается в изготовлении рудноугольных окатышей и восстановлении железа в горизонтальной трубчатой вращающейся печи, где получаются окатыши с частично восстановленным железом. Затем в процессе дробления и магнитной сепарации из этих окатышей выделяется железо, а в хвостах сепарации остается высокотитанистый продукт.

Для улучшения условий отделения восстановленного железа от шлаковых фаз широко используется введение в шихту соды или плавикового шпата, понижающих температуру размягчения шлакообразующих, что способствует укрупнению зерен металла. Интенсификации процесса восстановления способствует также добавка в шихту солей щелочных и щелочноземельных металлов (Леонтьев, Л.И. Пирометаллургическая переработка комплексных руд / Л.И.Леонтьев, Н.А.Ватолин, С.В.Шаврин, B.C.Шумаков. - М.: Металлургия - 1997. - 431 с.).

Недостатками способа является сложный и энергоемкий процесс получения окатышей и разбавление титанистого остатка флюсующими добавками - содой, плавиковым шпатом, солями щелочных и щелочноземельных металлов, что снижает ценность титансодержащего продукта.

Известен способ подготовки кусковых сидеритовых руд к доменной плавке, описанный в одноименном а.с. СССР 863682 по кл. С22В 1/04, з. 0.6.09.79, оп. 15.09.81.

Известный способ заключается в том, что кусковую сидеритовую руду дробят в две стадии 40-0 мм, подвергают мокрому грохочению на классы 40-10, 10-0 мм, затем класс 40-10 обогащают в тяжелых суспензиях, а выделенный концентрат подвергают окислительному обжигу при скорости обжига 0,18-0,22 т/м³·ч при 1000-1100°С в течение 200-240 мин., обожженный концентрат подвергают грохочению на классы 40-8 мм и 8-0 мм. Кусок 40-8 предназначен для доменной плавки, а высева класса 8-0 и сырая руда 10-0 агломерируются. При обжиге сырой руды происходит разложение карбонатов и за счет удаления СО₂ комплексный карбонат Fe_0,74; Mg_0,24; Мn_0,02)СО ₃ превращается в комплексный оксид (Fe_0,74; Mg_0,24; Mn_0,02)O, в концентрате повышается содержание железа, однако соотношение металлов в концентрате остается таким же, как и в сырой руде.

Недостатком известного способа является также низкая прочность получаемого кускового концентрата. При обжиге происходит декарбонизация сидеритов, что сопровождается образованием в кусках руды большого количества пор и трещин. Вследствие низкой температуры обжига твердофазное спекание зерен в куске происходит медленно, и даже длительные выдержки при температурах обжига не приводят к получению куска с удовлетворительным показателем прочности на истирание, который имеет величину не менее 16%. При доменной плавке с частичным использованием такого кускового концентрата увеличивается вынос пыли, тем самым увеличиваются потери железа, ухудшается экологическая обстановка на предприятиях, использующих данное сырье.

Известен способ обогащения сидеритовых руд, описанный в одноименном патенте РФ 2283183 по кл. В03С 1/00, з. 17.03.05, оп. 10.09.2006.

Известный способ заключается в следующем.

Производят дробление и грохочение сидеритовой руды до крупности 6-0 мм, проводят сухую магнитную сепарацию исходной руды, далее выполняют магнетизирующий обжиг, и затем сухую магнитную сепарацию обожженного продукта, при этом сухую магнитную сепарацию исходной руды и сухую магнитную сепарацию обожженного продукта осуществляют в неоднородном магнитном поле, в котором по направлению движения потока материала создают три зоны с изменяющейся в них по экстремальной зависимости напряженностью магнитного поля, причем при сухой магнитной сепарации исходной руды максимальную напряженность магнитного поля в первой зоне задают равной 1250-1290 кА/м, а во второй и третьей зонах магнитного поля максимальную напряженность последовательно уменьшают относительно максимальной напряженности первой зоны в соответствии 1:0,83:0,74, при сухой магнитной сепарации обожженного продукта максимальную напряженность магнитного поля в первой зоне задают равной 80-86 кА/м, во второй и третьей зонах ее последовательно уменьшают относительно максимальной напряженности первой зоны в соответствии 1:0,78:0,67.

Недостатком известного способа является его сложность и энергоемкость. Кроме того, гидрооксиды железа, содержащиеся в руде, не магнетизируются при окислительном обжиге и потому при магнитной сепарации удаляются вместе с пустой породой, снижая содержание железа в руде.

Известен способ подготовки сидеритов к использованию в доменной плавке в качестве добавки к традиционному железорудному сырью, описанный в одноименном патенте РФ 2041963 по кл. С22В 1/04, з. 08.04.93, оп. 20.08.95.

Известный способ заключается в том, что руду дробят, подвергают грохочению, обогащению и проводят окислительный обжиг в атмосфере, содержащей не более 4% кислорода при температуре 1200-1350°С.

Известная технологическая линия включает в себя технологически последовательно размешенные и связанные между собой измельчитель, грохот, устройство химического обогащения и обжиговую печь с колосниковой решеткой.

Задачей известных средств являлось упрочнение кускового концентрата за счет жидкофазного спекания.

Недостатком известных средств является низкое качество получаемою концентрата за счет недостаточно высокой массовой доли железа и значительной массовой доли оксида магния в нем, а также высокие энергетические затраты.

Известен способ подготовки сидеритовых руд к доменной плавке, описанный в книге «Пирометаллургическая переработка комплексных руд», М., «Металлургия, 1997 г. стр.354-363 и выбранный в качестве прототипа.

Известный способ включает дробление исходной руды до 60 мм, грохочение на классы 60-10 и 10-0 мм, окислительный обжиг крупнокусковой руды класса 60-10 мм в шахтных печах при 900-1000°С в течение 270-300 мин, грохочение обожженного продукта на классы 60-8 и 8-0 мм, магнитную сепарацию каждого класса на сепараторах слабого поля.

Далее крупнокусковой концентрат направляется в доменную плавку, а сидеритовый концентрат класса 10-0 мм без обогащения подвергается агломерации в смеси с бурыми железняками. Подготовленный сидеритовый материал используется как добавка к основному железорудному сырью доменного процесса.

Исходя из способа, известная технологическая линия включает в себя технологически последовательно размещенные и связанные между собой измельчитель (в виде, например, шахтной или шаровой мельницы), первый грохот, обжиговую печь, второй грохот и магнитные сепараторы, доменную печь, в которой при частичном использовании обожженного сидеритового концентрата получают чугун, который далее в сталеплавильном агрегате превращают в окисленный стальной полупродукт и далее в агрегатах ковшевой металлургии перерабатывают в готовую сталь.

Недостаток известных средств заключается, прежде всего, в том, что для извлечения железа из руды используется доменная печь. В доменной печи комплексные руды, содержащие тугоплавкие оксиды таких металлов как магний, титан, алюминий, используются лишь в качестве добавок к традиционному доменному сырью - богатым железным рудам типа магнетитов. При этом доменная плавка требует глубокой подготовительной переработки сырья с использованием большого количества агрегатов и вспомогательного оборудования - дробильно-сортировочного оборудования для обработки сырой руды и обожженного концентрата, гравитационных, флотационных и магнитных сепараторов для обогащения сырой руды и концентрата, оборудования для подготовки шихты при производстве агломерата, обжиговых печей для получения концентрата, агломерационных машин для производства агломерата.

Так, на обжиг в шахтных печах направляется необогащенная дробленная сидеритовая руда, затем при магнитной сепарации обожженной руды удаляется пустая порода, а вместе с нею и гидрооксиды железа, которые не магнетизируются при окислительном обжиге. Кроме того, при производстве концентрата в обжиговых печах невозможно повысить температуру обжига выше 900°С вследствие вспучивания сланцев, входящих в состав пустой породы, и налипания их на стенки печи, обволакивания ими кусков сидерита, что резко ухудшает газопроницаемость шихты. При этом степень декарбонизации и магнетизации крупных классов руды (40-60 мм) недостаточна, что приводит к увеличению потерь обожженной руды с хвостами магнитного обогащения и снижению качества железорудного концентрата.

Недостатком является также сложность процесса обогащения, обусловленная его многостадийностью. Вследствие этого, процесс является весьма энергоемким и ресурсозатратным.

Задачей является повышение эффективности извлечения железа из комплексных руд типа сидеритов, титаномагнетитов, ильменитов с получением стали и концентрированного оксидного остатка невосстановленных металлов магния, титана, алюминия и других при снижении энергоемкости процесса переработки и его упрощении.

Поставленная задача решается тем, что:

- в первом варианте выполнения в технологической линии по переработке комплексных железосодержащих руд с получением стали и оксидного концентрата невосстановленных металлов, включающей последовательно размещенные и технологически связанные между собой оборудование для подготовки сырья, агрегат для восстановления железа из железосодержащего сырья углеродсодержащим материалом, плавильный агрегат для получения из продукта восстановления окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака, оборудование для получения из окисленного стального полупродукта стали, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, оборудование для подготовки сырья включает в себя измельчители руды и углеродосодержащего материала, а в качестве агрегата для твердофазного восстановления железа из измельченной железосодержащей руды углеродосодержащим материалом использована многоподовая восстановительная печь;

- во втором варианте выполнения в технологической линии по переработке комплексных железосодержащих руд с получением стали и оксидного концентрата невосстановленных металлов, включающей последовательно размещенные и технологически связанные между собой оборудование для подготовки сырья, агрегат для восстановления железа из железосодержащего сырья углеродсодержащим материалом, плавильный агрегат для получения из продукта восстановления окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака, оборудование для получения из окисленного стального полупродукта стали, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, оборудование для подготовки сырья включает в себя измельчители руды и углеродосодержащего материала, в качестве агрегата для твердофазного восстановления железа из измельченной железосодержащей руды углеродосодержащим материалом использована кольцевая восстановительная печь с вращающимся подом;

- в третьем варианте выполнения в технологической линии по переработке комплексных железосодержащих руд с получением стали и оксидного концентрата невосстановленных металлов, включающая последовательно размещенные и технологически связанные между собой оборудование для подготовки сырья, агрегат для восстановления железа из железосодержащего сырья углеродсодержащим материалом, плавильный агрегат для получения из продукта восстановления окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака, оборудование для получения из окисленного стального полупродукта стали, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, оборудование для подготовки сырья включает в себя измельчители руды и углеродосодержащего материала, в качестве агрегата для твердофазного восстановления железа из измельченной железосодержащей руды углеродосодержащим материалом использована трубчатая восстановительная печь;

- в четвертом варианте выполнения в технологической линии по переработке комплексных железосодержащих руд с получением стали и оксидного концентрата невосстановленных металлов, включающая последовательно размещенные и технологически связанные между собой оборудование для подготовки сырья, агрегат для восстановления железа из железосодержащего сырья углеродсодержащим материалом, плавильный агрегат для получения из продукта восстановления окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака, оборудование для получения из окисленного стального полупродукта стали, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, оборудование для подготовки сырья включает в себя измельчители руды и углеродосодержащего материала, в качестве агрегата для твердофазного восстановления железа из измельченной железосодержащей руды углеродосодержащим материалом использована камерная проходная восстановительная печь.

При этом во всех вариантах выполнения для плавления продукта восстановления, получения окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака из оксидов невосстановленных металлов в технологической линии может быть использован двухкорпусной агрегат с заменяемыми сводами, один из которых оборудован электродами для плавления материалов электрической дугой, а второй - кислородной фурмой для окисления примесей и получения окисленного стального полупродукта или дуговая сталеплавильная печь либо кислородный конвертер или индукционная печь.

Кроме того, во всех вариантах выполнения в технологической линии между восстановительной печью и плавильным агрегатом может быть включено оборудование для сепарации продуктов восстановления на восстановленный металл и концентрат оксидов невосстановленных металлов.

Применение в технологической линии во всех перечисленных выше вариантах в качестве оборудования для подготовки сырья измельчителей руды и углеродосодержащего материала дает возможность получить измельченные до необходимой фракции руду и углеродсодержащие материалы, из которых в указанных выше типах восстановительных печей твердофазным восстановлением железа получается смесь восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов, что повышает эффективность переработки и снижает энергоемкость, а использование в качестве плавильного агрегата для получения из восстановленного железа окисленного стального полупродукта и оборудования для получения из окисленного стального полупродукта стали - одного двухкорпусного агрегата или дуговой сталеплавильной печи либо кислородного конвертера или индукционной печи еще более существенно уменьшает энергоемкость процесса переработки, обеспечивая достижение заданного результата во всех вариантах выполнения технологической линии. Включение в технологическую линию между восстановительной печью и плавильным агрегатом оборудования для сепарации продуктов восстановления на восстановленный металл и концентрат оксидов невосстановленных металлов позволяет извлечь из продуктов восстановления значительную часть оксидов невосстановленных металлов, уменьшить их поступление в плавильный агрегат и снизить затраты энергии на их плавление.

Технический результат - упрощение технологического процесса вследствие отсутствия необходимости получения в доменной печи чугуна и последующей переработки чугуна в сталь, снижение энергоемкости процесса и ресурсосбережение благодаря исключению из технологических операций процессов получения кокса, подготовки шихтовых материалов для агломерации и получения агломерата, шлакообразования в доменной печи, повышение эффективности извлечения железа за счет отсутствия потерь в хвостах обогащения и со шлаками доменной плавки, улучшение экологичности вследствие отсутствия доменных шлаков, уменьшения количества образующихся пыли и газов, получение нового целевого продукта - концентрированного шлака из оксидов невосстановленных металлов.

Заявляемая технологическая линия в сравнении с прототипом обладает новизной во всех вариантах выполнения, отличаясь от него такими существенными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, как:

- в первом варианте - составом оборудования для подготовки сырья, включающего в себя измельчители руды и углеродосодержащего материала, и использованием в качестве агрегата для твердофазного восстановления железа из измельченной железосодержащей руды углеродосодержащим материалом многоподовой восстановительной печи;

- во втором варианте - составом оборудования для подготовки сырья, включающего в себя измельчители руды и углеродосодержащего материала, и использованием в качестве агрегата для твердофазного восстановления железа из измельченной железосодержащей руды углеродосодержащим материалом кольцевой восстановительной печи с вращающимся подом;

- в третьем варианте - составом оборудования для подготовки сырья, включающего в себя измельчители руды и углеродосодержащего материала, и использованием в качестве агрегата для твердофазного восстановления железа из измельченной железосодержащей руды углеродосодержащим материалом трубчатой восстановительной печи;

- в четвертом варианте - составом оборудования для подготовки сырья, включающего в себя измельчители руды и углеродосодержащего материала, и использованием в качестве агрегата для твердофазного восстановления железа из измельченной железосодержащей руды углеродосодержащим материалом камерной проходной восстановительной печи.

Заявляемая технологическая линия по переработке комплексных железосодержащих руд с получением стали и оксидного концентрата невосстановленных металлов во всех вариантах ее выполнения может быть использована при переработке комплексных железосодержащих руд с целью получения железа в виде окисленного стального полупродукта для получения стали и оксидного концентрата невосстановленных металлов для последующего использования в огнеупорной (оксиды магния, алюминия, хрома), лакокрасочной (оксиды титана) и в других отраслях промышленности или извлечения из него трудновосстанавливаемых металлов - титана, ванадия, марганца, хрома, кремния и других металлов, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где представлены на:

- фиг.1. - функциональная схема технологической линии в первом варианте выполнения с использованием для твердофазного восстановления железа из измельченной железосодержащей руды углеродосодержащим материалом многоподовой восстановительной печи;

- фиг.1.1. - функциональная схема технологической линии в первом варианте выполнения с двухкорпусным агрегатом для получения стального окисленного продукта;

- фиг.1.2. - функциональная схема технологической линии в первом варианте выполнения с дуговой электропечью для получения стального окисленного продукта;

- фиг.1.3. - функциональная схема технологической линии в первом варианте выполнения с кислородным конвертером для получения стального окисленного продукта:

- фиг.1.4. - функциональная схема технологической линии в первом варианте выполнения с индукционной печью для получения стального окисленного продукта;

- фиг.1.5. - функциональная схема технологической линии в первом варианте выполнения с оборудованием сепарации продуктов восстановления.

- фиг.2. - функциональная схема технологической линии во втором варианте выполнения с использованием для твердофазного восстановления железа из измельченной железосодержащей руды углеродосодержащим материалом кольцевой восстановительной печи с вращающимся подом;

- фиг.2.1. - функциональная схема технологической линии во втором варианте выполнения с двухкорпусным агрегатом для получения стального окисленного продукта;

- фиг.2.2. - функциональная схема технологической линии во втором варианте выполнения с дуговой электропечью получения стального окисленного продукта;

- фиг.2.3. - функциональная схема технологической линии во втором варианте выполнения с кислородным конвертером для получения стального окисленного продукта;

- фиг.2.4. - функциональная схема технологической линии во втором варианте выполнения с индукционной печью для получения стального окисленного продукта;

- фиг.2.5. функциональная схема технологической линии во втором варианте выполнения с оборудованием для сепарации продуктов восстановления.

- фиг.3. - функциональная схема технологической линии в третьем варианте выполнения с использованием для твердофазного восстановления железа из измельченной железосодержащей руды углеродосодержащим материалом трубчатой восстановительной печи;

- фиг.3.1. - функциональная схема технологической линии в третьем варианте выполнения с двухкорпусным агрегатом для получения стального окисленного продукта;

- фиг.3.2. - функциональная схема технологической линии в третьем варианте выполнения с дуговой электропечью для получения стального окисленного продукта;

- фиг.3.3. - функциональная схема технологической линии в третьем варианте выполнения с кислородным конвертером для получения стального окисленного продукта:

- фиг.3.4. - функциональная схема технологической линии в третьем варианте выполнения с индукционной печью для получения стального окисленного продукта;

- фиг.3.5. функциональная схема технологической линии в третьем варианте выполнения с оборудованием для сепарации продуктов восстановления:

- фиг.4. - функциональная схема технологической линии в четвертом варианте выполнения с использованием для твердофазного восстановления железа из измельченной железосодержащей руды углеродосодержащим материалом камерной проходной восстановительной печи;

- фиг.4.1. - функциональная схема технологической линии в четвертом варианте выполнения с двухкорпусным агрегатом для получения стального окисленного продукта;

- фиг.4.2. - функциональная схема технологической линии в четвертом варианте выполнения с дуговой электропечью для получения стального окисленного продукта;

- фиг.4.3. - функциональная схема технологической линии в четвертом варианте выполнения с кислородным конвертером для получения стального окисленного продукта;

- фиг.4.4. - функциональная схема технологической линии в четвертом варианте выполнения с индукционной печью для получения стального окисленного продукта;

- фиг.4.5. функциональная схема технологической линии в четвертом варианте выполнения с оборудованием для сепарации продуктов восстановления.

В первом варианте выполнения (фиг.1.) технологическая линия по переработке комплексных железосодержащих руд с получением стали и оксидного концентрата невосстановленных металлов содержит технологически последовательно размещенные и связанные между собой: оборудование для подготовки смеси из сырья (сырой руды 1 и углеродсодержащего материала 2), включающее в себя измельчитель 3 руды, измельчитель 4 угля; многоподовую восстановительную печь 5 для получения смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов; а также оборудование 7 для превращения восстановленного продукта в сталь и концентрированный шлак. Оборудование 7 может представлять собой, в частности, (фиг.1.1) двухкорпусной агрегат 8 типа Arccоn или Conark для получения окисленного стального полупродукта 9 и концентрированного шлака 10 из оксидов невосстановленных металлов. При этом двухкорпусной агрегат 8 имеет заменяемые своды, один из которых оборудован электродами для плавления материалов электрической дугой, а второй - кислородной фурмой для окисления примесей и получения окисленного стального полупродукта.

В качестве оборудования 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта 9 и концентрированного шлака 10 могут быть также использованы: дуговая сталеплавильная печь 8 (фиг.1.2.); кислородный конвертер 8 (фиг.1.3.) или индукционная печь 8 (фиг.1.4.).

При этом между многоподовой восстановительной печью 5 и оборудованием 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта 9 и концентрированного шлака 10 может быть размещено оборудование 11 для сепарации продуктов восстановления с получением концентрата 12 оксидов невосстановленных металлов и восстановленного железа 13 (фиг.1.5.).

В первом варианте выполнения (фиг.1.1.-1.5) технологическая линия работает следующим образом.

Железосодержащее 1 и углеродсодержащее 2 сырье подготавливают к переработке, измельчая его в валковых дробилках и (или) шаровых мельницах 3 и 4, затем измельченные до необходимых фракций шихтовые материалы в определенной пропорции загружают в многоподовую восстановительную печь 5, например известного типа ПРИМУС. В многоподовой печи рудная мелочь в контакте с углеродсодержащим материалом при температуре не выше 1400°С превращается в кусочки композитного материала 6, в котором твердые частицы металлического железа механически связаны с частицами оксидов невосстановленных металлов. Продукты восстановления в виде кусочков композитного материала поступают поочередно в одну из ванн двухкорпусного агрегата 8, в качестве которого может быть использована, в частности, двухкорпусная печь переменного тока типа Conarc, разработанная фирмой Mannesmann Demag Metallurgy. В каждой ванне двухкорпусного агрегата 8 перед началом загрузки продуктов восстановления оставляют «болото» - часть (1520%) жидкого металла предыдущей плавки, в который непрерывно загружают продукты восстановления. Плавление непрерывно загружаемых гранул осуществляется электрической дугой.

После наплавления необходимого количества металла свод двухкорпусного агрегата 8 с электродами отворачивается, на его место устанавливается свод с кислородной фурмой, через которую с интенсивностью порядка 300 м³/мин вдувается кислород для окисления избыточного углерода и получения окисленного стального полу продукта 9. В процессе продувки расплава кислородом температура расплава повышается до примерно 1700°С, что позволяет получить в ванне бесфлюсовым методом концентрированный шлак 10 из оксидов невосстановленных металлов. Далее окисленный стальной полупродукт 9 направляют на дальнейшую обработку в агрегатах ковшевой металлургии для получения стали, а концентрированный шлак 10 направляют на склад.

Во втором варианте выполнения (фиг.2) технологическая линия по переработке комплексных железосодержащих руд с получением стали и оксидного концентрата невосстановленных металлов содержит технологически последовательно размещенные и связанные между собой: оборудование для подготовки смеси из сырья (сырой руды 1 и углеродсодержащего материала 2), включающее в себя измельчитель 3 руды, измельчитель 4 угля; кольцевую восстановительную печь 5 с вращающимся подом для получения смеси восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов 6; а также оборудование 7 для получения из смеси восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака, представляющее собой (фиг.2.1.), в частности, двухванный агрегат 8 типа Arссon или Conark, с заменяемыми сводами, один из которых оборудован электродами для плавления материалов электрической дугой, а второй - кислородной фурмой, обеспечивающие получение окисленного стального полупродукта 9 и концентрированного шлака 10 из оксидов невосстановленных металлов.

В качестве оборудования 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака могут быть также использованы: дуговая сталеплавильная печь 8 (фиг.2.2.); кислородный конвертер 8 (фиг.2.3.) или индукционная печь 8 (фиг.2.4.).

При этом между кольцевой восстановительной печью и оборудованием 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака может быть размещено оборудование 11 для сепарации продуктов восстановления с получением концентрата 12 оксидов невосстановленных металлов и восстановленного железа 13 (фиг.2.5.).

Во втором варианте технологическая линия работает аналогичным образом.

В третьем варианте выполнения (фиг.3) технологическая линия по переработке комплексных железосодержащих руд с получением стали и оксидного концентрата невосстановленных металлов содержит технологически последовательно размещенные и связанные между собой: оборудование для подготовки смеси из сырья (сырой руды 1 и углеродсодержащего материала 2), включающее в себя измельчитель 3 руды, измельчитель 4 угля; трубчатую восстановительную печь 5 для получения смеси восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов 6; а также оборудование 7 для получения из смеси восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака, представляющее собой, в частности, (фиг.3.1.) двухкорпусной агрегат 8 типа Arccon или Conark, позволяющий получить окисленный стальной полупродукт 9 и концентрированный шлак 10 из оксидов невосстановленных металлов. При этом агрегат имеет заменяемые своды, один из которых оборудован электродами для плавления материалов электрической дугой, а второй - кислородной фурмой для окисления примесей и получения окисленного стального полупродукта.

В качестве оборудования 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака могут быть также использованы: дуговая сталеплавильная печь 8 (фиг.3.2.); кислородный конвертер 8 (фиг.3.3.) или индукционная печь 8 (фиг.3.4.).

При этом между трубчатой восстановительной печью 5 и оборудованием 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака может быть размещено оборудование 11 для сепарации продуктов восстановления с получением концентрата 12 оксидов невосстановленных металлов и восстановленного железа 13 (фиг.3.5.).

В третьем варианте выполнения технологическая линия работает аналогичным образом.

В четвертом варианте выполнения (фиг.4) технологическая линия по переработке комплексных железосодержащих руд с получением стали и оксидного концентрата невосстановленных металлов содержит технологически последовательно размещенные и связанные между собой: оборудование для подготовки смеси из сырья (сырой руды 1 и углеродсодержащего материала 2), включающее в себя измельчитель 3 руды, измельчитель 4 угля; камерную проходную восстановительную печь 5 для получения смеси восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов 6; а также оборудование 7 для получения из смеси восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака, представляющее собой, в частности, (фиг.4.1.), двухкорпусной агрегат 8 типа Аrccon или Conark для получения окисленного стального полупродукта 9 и концентрированного шлака 10 из оксидов невосстановленных металлов. При этом двухванный агрегат 8 типа Агссоп или Conark имеет заменяемые своды, один из которых оборудован электродами для плавления материалов электрической дугой, а второй - кислородной фурмой для окисления примесей и получения окисленного стального полупродукта.

В качестве оборудования 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака могут быть также использованы: дуговая электропечь 8 (фиг.4.2.); кислородный конвертер 8 (фиг.4.3.) или индукционная печь 8 (фиг.4.4.). При этом между многоподовой восстановительной печью 5 и оборудованием 7 для получения из смеси 6 восстановленного железа и оксидов невосстановленных металлов окисленного стального полупродукта и концентрированного шлака может быть размещено оборудование 11 для сепарации продуктов восстановления с получением концентрата 12 оксидов невосстановленных металлов и восстановленного железа 13 (фиг.4.5.).

В четвертом варианте выполнения технологическая линия работает аналогичным образом.

В сравнении с прототипом заявляемая технологическая линия по переработке комплексных железосодержащих руд с получением стали и оксидного концентрата невосстановленных металлов или концентрированного шлака во всех вариантах ее выполнения является более эффективной и менее энергоемкой.

1. Технологическая линия по переработке бедных и комплексных железосодержащих руд, включающая последовательно размещенные и технологически связанные между собой оборудование для подготовки сырья, включающее измельчитель руды и углеродосодержащего материала, агрегат для твердофазного восстановления железа углеродосодержащим материалом, плавильный агрегат для получения из восстановленного железа окисленного стального полупродукта, оборудование для получения из окисленного стального полупродукта стали, отличающаяся тем, что в качестве агрегата для твердофазного восстановления железа из измельченной железосодержащей руды использована многоподовая восстановительная печь.

2. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве упомянутого плавильного агрегата, обеспечивающего также получение концентрированного шлака из оксидов невосстановленных металлов, использован двухванный агрегат с заменяемыми сводами, один из которых оборудован электродами для плавления материалов электрической дугой, а второй - кислородной фурмой.

3. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве упомянутого плавильного агрегата, обеспечивающего также получение концентрированного шлака из оксидов невосстановленных металлов, использована дуговая сталеплавильная печь.

4. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве упомянутого плавильного агрегата, обеспечивающего также получение концентрированного шлака из оксидов невосстановленных металлов, использован кислородный конвертер.

5. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве упомянутого плавильного агрегата, обеспечивающего также получение концентрированного шлака из оксидов невосстановленных металлов, использована индукционная печь.

6. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что между восстановительной печью и плавильным агрегатом включено оборудование для сепарации продуктов восстановления на восстановленный металл и концентрат оксидов невосстановленных металлов.

7. Технологическая линия по переработке бедных и комплексных железосодержащих руд, включающая последовательно размещенные и технологически связанные между собой оборудование для подготовки сырья, включает измельчитель руды и углеродосодержащего материала, агрегат для твердофазного восстановления железа углеродосодержащим материалом, плавильный агрегат для получения из восстановленного железа окисленного стального полупродукта, оборудование для получения из окисленного стального полупродукта стали, отличающаяся тем, что в качестве агрегата для твердофазного восстановления железа из измельченной железосодержащей руды использована трубчатая восстановительная печь.

8. Технологическая линия по п.7, отличающаяся тем, что в качестве упомянутого плавильного агрегата, обеспечивающего также получение концентрированного шлака из оксидов невосстановленных металлов, использован двухванный агрегат с заменяемыми сводами, один из которых оборудован электродами для плавления материалов электрической дугой, а второй - кислородной фурмой.

9. Технологическая линия по п.7, отличающаяся тем, что в качестве упомянутого плавильного агрегата, обеспечивающего также получение концентрированного шлака из оксидов невосстановленных металлов, использована дуговая сталеплавильная печь.

10. Технологическая линия по п.7, отличающаяся тем, что в качестве упомянутого плавильного агрегата, обеспечивающего также получение концентрированного шлака из оксидов невосстановленных металлов, использован кислородный конвертер.

11. Технологическая линия по п.7, отличающаяся тем, что в качестве упомянутого плавильного агрегата, обеспечивающего также получение концентрированного шлака из оксидов невосстановленных металлов, использована индукционная печь.

12. Технологическая линия по п.7, отличающаяся тем, что между восстановительной печью и плавильным агрегатом включено оборудование для сепарации продуктов восстановления на восстановленный металл и концентрат оксидов невосстановленных металлов.

13. Технологическая линия по переработке бедных и комплексных железосодержащих руд, включающая последовательно размещенные и технологически связанные между собой оборудование для подготовки сырья, включающее измельчитель руды и углеродосодержащего материала, агрегат для твердофазного восстановления железа углеродсодержащим материалом, плавильный агрегат для получения из восстановленного железа окисленного стального полупродукта, оборудование для получения из окисленного стального полупродукта стали, отличающаяся тем, что в качестве агрегата для твердофазного восстановления железа из измельченной железосодержащей руды использована камерная проходная восстановительная печь.

14. Технологическая линия по п.13, отличающаяся тем, что в качестве упомянутого плавильного агрегата, обеспечивающего также получение концентрированного шлака из оксидов невосстановленных металлов, использован двухванный агрегат с заменяемыми сводами, один из которых оборудован электродами для плавления материалов электрической дугой, а второй - кислородной фурмой.

15. Технологическая линия по п.13, отличающаяся тем, что в качестве упомянутого плавильного агрегата, обеспечивающего также получение концентрированного шлака из оксидов невосстановленных металлов, использована дуговая сталеплавильная печь.

16. Технологическая линия по п.13, отличающаяся тем, что в качестве упомянутого плавильного агрегата, обеспечивающего также получение концентрированного шлака из оксидов невосстановленных металлов, использован кислородный конвертер.

17. Технологическая линия по п.13, отличающаяся тем, что в качестве упомянутого плавильного агрегата, обеспечивающего также получение концентрированного шлака из оксидов невосстановленных металлов, использована индукционная печь.

18. Технологическая линия по п.13, отличающаяся тем, что между восстановительной печью и плавильным агрегатом включено оборудование для сепарации продуктов восстановления на восстановленный металл и концентрат оксидов невосстановленных металлов.