Способ производства агломерата

 

Изобретение может быть использовано при подготовке сырья к металлургическому переделу, а именно при получении агломерата с остаточным углеродом. Сущность изобретения заключается в том, что топливо при агломерации разделяют по реакционной способности и вводят в шихту его часть с высокой реакционной способностью в количестве , необходимом для спекания. Топливо с низкой реакционной способностью обрабатывают водной суспензией вяжущего вещества с водородным показателем 11- 13 ед. и вводят в шихту перед смешиванием, причем на каждые 0,1% увеличения заданного количества остаточного углерода,начиная с 2,8%, водородный показатель вяжущего, начиная с 11 ед., увеличивают на 0,27-0,33 ед. 3 табл.

CO(03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 В 1/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н

С» О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4783157/02 (22) 16.01.90 (46) 23.10.92, Бюл, ¹ 39 (71) Институт черной металлургии (72) А.К,Елисеев, В.И.Деревянко, В.С.Куц, В.А.Мартыненко, .А.И,Васюченко, В.П,Галушкин, Б.Г.Рудовский, Г.M.Äðîçäîâ, С,Н.Крипак и А.А.Гринвальд (56) 1, Авторское свидетельство СССР

N 692876, кл. С 22 В 1/16, 1978.

2, Патент Австри и № 234124, кл, 18 а 5/01, 1964.

3, Авторское свидетельство СССР

N 1188217, кл, С 22 В 1/16, 1984. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АГЛОМЕРАТА

Изобретение относится к подготовке сырья к металлургическому переделу, может быть использовано на предприятиях черной металлургии.

Известен способ получения агломерата с остаточным углеродом, включающий предварительную обработку твердого топлива фракции+ 5 мм перед вводом в агломерационную шихту водной суспензией смеси извести и каолиновой глины, смешивание аглошихты и ее спекание. Недостаток известного способа состоит в том; что ввод в шихту топлива крупнее 5 мм ухудшает технологические показатели спекания; увеличивает время спекэния, снижает выход годного и производительность агломашин.

Кроме того, в технологической схеме аглофабрики добавляется еще одна операция— выделение топлива фракции+ 5 мм, которая. Ж 1770410 А1 (57) Изобретение может быть использовано при подготовке сырья к металлургическому переделу, а именно при получении агломерата с остаточным углеродом. Сущность изобретения заключается в том, что топливо при агломерации разделяют по реакционной способности и вводят в шихту его часть с высокой реакционной способностью в количестве, необходимом для спекания, Топливо с низкой реакционной способностью обрабатывают одной суспензией вяжущего вещества с водородным показателем 1113 ед, и вводят в шихту перед смешиванием, причем на каждые 0,1% увеличения заданного количества остаточного углерода, начиная с 2,8%, водородный показатель вяжущего, начиная с 11 ед., увеличивают на

0,27-0,33 ед. 3 табл. сопряжена с ухудшением санитарно-гигиенических условий труда на аглофабрике.

Известен также способ спекания железных руд с остаточным углеродом, включающий предварительную обработку твердого топлива, смешение аглошихты и ее спекание, в котором в аглошихту вместо коксика задается пыль графита и низкосортный графит фракции 2-20 мм. Благодаря низкой горючести графита и быстроте процесса спекэния, образующийся легкоплавкий расплав связывает частицы руды и графита. Однако из-за низкой реакционной способности графита он не может быть эффективным восстановителем в доменном переделе.

Наиболее близким решением по технологической сущности и достигаемому результату является способ производства агломерата с заданным значением остаточ1770410 ного углерода, включающий ввод топлива с различной реакционной способностью водной суспензией вяжущего вещества и ввод его в шихту перед смешиванием, а топливо с более высокой реакционной способностью в количестве, необходимом для ее спекания, вводят после окомкования шихты.

Причем на каждые 0,1 увеличения в агломерате остаточного угле@ода, начиная с 3 >, отношение топлива с более высокой реакционной способностью, начиная с 1,0, уменьшают на 0,02-0,03, Существенный недостаток прототипа — относительно высокое содер>кание мелочи в агломерате, отсутствие практической возможности его использования на тех аглофабриках, например, ЮГОК или НкГОК, на которых существующей технологической схемой не предусмотрена подача топлива в конце окомкования шихты. Поэтому для его реализации требуются дополнительные капиталовложения, Цель изобретения — снижение содержания мелочи в агломерате с заданными значениями остаточного углерода.

Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу производства агломерата с заданным значением остаточного углерода, водородный показатель водной суспензии вяжущего вещества поддерживают в пределах 11-13 ед., при этом на каждые

0,1 прироста в агломерате остаточного углерода, начиная с 2,8, водородный показатель вяжущего, начиная с 11 ед., увеличивают на 0,27-0,33 ед, Предлагаемый способ производства агломерата включает: разделение топлива по его реакционной способности, ввод в шихту топлива с высокой реакционной способностью в количестве. необходимом для ее спекания, предварительную обработку топлива с меньшей реакционной способностью водной суспензией вяжущего вещества, ввод топлива с меньшей реакционной способностью в шихту перед смешиванием, смешивание, окомкование, .спекание шихты. В известном способе производства агломерата в качестве водной суспензии вяжущего вещества используют смесь извести и каолиновой глины в соотношении 1;1, Известно, что гранулирование дисперсHblx составляющих состоит из сцепления частиц сырьевых компонентов связующим (образование зародышей), уплотнения и упрочнения зародышей и окатывания их в гранулы нужных размеров. Образование зародышей зависит от скорости смачивания частиц (гидрофобные или гидрофильные), так и водородный показатель (рН) среды вяжущего вещества. Для частиц с гидрофобной поверхностью при нейтральном водо5

55 родном показателе вяжущего (рН = 7) скорость смачивания минимальна. Угли относятся к числу "естественно" гидрофобных" или

"приводно-несмачиваемых" минералов, смачиваемость которых характеризуется величиной краевого угла смачивания, равного в нейтральной среде для углей с низкой реакционной способностью — антрацита — 73 ; для углей с высокой реакционной способностью — кокса — 86-90, В традиционных условиях работы агломерационных фабрик частицы топлива не могут служить зародышами гранул, более того они плохо накатываются на уже образованные зародыши из других компонентов шихты.

Известно однако, что с одной стороны закреплением реагентов с различным водородным показателем среды на поверхности минералов можно резко изменять величину краевого угла смачивания, а, следовательно, и гидратированность поверхности минералов. С другой — при водородном показателе среды, равном 11,2-12, и выше образуются коллоидные системы в виде устойчивых гелей, Одно и другое способствует образованию прочных зародышей при гранулировании. Следовательно, селективно обработав гидрофобные частицы компонентов шихты реагентом, который, адсорбируясь на поверхности этих частиц, изменит величину краевого угла смачивания, повысит скорость их смачивания и будет способствовать гелеобразованию в смеси этих частиц, можно добиться, чтобы зти предварительно обработанные частицы, в том числе и частицы топлива, служили зародышами гранул и хорошо накатывались при окомковании, Сущность способа состоит в следующем, Согласно изобретению топливо. задаваемое в аглошихту, разделяют по его реакционной способности, Топливо с высокой реакционной способностью задается в аглошихту без обработки и в количестве, необходимом для процесса спекания. Топливо с низкой реакционной способностью, например, антрацитовый штыб обрабатывают водной суспензией вяжущего вещества и подают в шихту до смешивания. Водородный показатель суспензии, составляющий

11-13 ед., способствует образованию устойчивых гелей. И на контакте твердое тело— связующее адсорбируются тонкодисперсные компоненты шихты, В процессе окомкования образуются гранулы, зародыши которых представлены, преимущественно, частицами этого твердого топлива. Эта часть топлива в основном переходит в конечный агломерат в виде остаточного угле1770410 рода. Кочковая мелочь, необработанная водной суспензией вяжущего вещества, подается совместно с другими компонентами аглошихты на окомкование, в количестве, необходимом для спекания шихты заданного состава. В силу гидрофобности своей поверхности, коксовая мелочь практически не закатывается в гранулы, Для обоснования пределов водородного показателя водной суспензии вяжущего вещества, обеспечивающих снижение содержания мелочи в агломерате с заданным значением остаточного углерода, проведены лабораторные спекания аглом рата. Использовались шихтовые и технологические условия прототипа, для серий опытов с наиболее высокими технико-экономическими показателями, при оптимальном расходе топлива для данного состава шихты (см. прототип, серии 3 5 и 8), в которых в качестве суспензии вяжущего вещества. использовались сточные воды производства ацетилена — серии 3, 5 и 8 .

Спекания выполнены в лабораторной чаше диаметром 225 мм высотой 400 мм, Состав шихты, мас, . руда ЗЖРК 8, известняк 1113, топливо фракции 3-0 мм (ПШ, Сг = 82 / и

КМ, Сг = 74 /), 7,6; 7,8 и 8,1, возврат — 22 и концентрат ЮГОКа — остальное, Основность агломерата СаО/SiOz выдерживают в пределах 1,2-1,25, Для обоснования пределов изменения водородного показателя водной суспензии вяжущего вещества по предлагаемому способу при подготовке шихты к спеканию низкореакционную часть топлива — антрацитовый штыб обрабатывали водной суспензией вяжущего вещества, в качестве которого использовали сточные воды производства ацетилена различной концентрации (от 5 до 100 o), что обеспечивало изменение водородного показателя среды от 7 до 13,2 ед.

Результаты исследований приведены в табл. 1.

Из табл. 1 видно, что оптимальный диапазон водородного показателя водной суспензии вяжущего вещества находится на уровне 11-13, чем и объясняется Hàèáoëьшее содержание в агломерате остаточного углерода от 3,0 до 3,7 / (серии 8 -3, 8 -4, 8 -51.

Снижение водородного показателя менее 11,0 приводит к получению низкого содержания остаточного углерода в агломерате (1,9 / (серия 8 -2)), т.к. в этой среде коллоидные системы неустойчивы, частицы топлива не могут служить центрами образования зародышей, и в процессе спекания большая часть углерода выгорает.

Увеличение водородного показателя более 13,0 для достижения технического эффекта не требуется, так как содержание остаточного углерода в агломерате при рН

5 более 13 практически не увеличивается (серия 8"-6).

Для обоснования зависимости прироста остаточного углерода в агломерате от изменения водородного показателя водной

10 суспензии вяжущего вещества производили дополнительные спекания по предлагаемому способу при оптимальном расходе топлива для заданного состава шихты.

Результаты спеканий представлены в табл.

15 2, Из данных табл. 2 следует, что среднее содержание остаточного углерода в агломерате при рН = 11,0 ед, составляет 2,8

2,7 + 2,8 + 3,0 2 8, 20 3

Средний прирост увеличения содержания остаточного углерода в агломерате при увеличении рН среды на 1 единицу составит: при увеличении рН с 11 до 12 ед.—

25 0,3 + 0,3 + 0,5

3 — 0,366/, при увеличении рн с 12 о 13е 02 P Ç

Следовательно, увеличение водородно30 го показателя для повышения содержания углерода в агломерате на 0,1 составит: по нижнему пределу изменение рН сре0,1 дь 0,366 0,27 е

35 по верхнему пределу изменение рН сре0 3 =0,33ед

0,1

Полученную зависимость можно выразить аналитически: р "= 11 — — (0,27-0,33) ед. (1)

0,1 где р " — водородный показатель водной среды вяжущего, обеспечивающий прирост остаточного углерода в агломерате на х /;

45 x — прирост остаточного углерода в агломерате,, Пример. Обеспечить в агломерате прирост остаточного углерода на х = 0,6 /, путем-изменения рН водной суспензии вя50 жу щего.

Согласно формуле рН среды составляет: р " = 11 — х (0,27-0,33) = 11 — (1,6—

0,1

55 -2,0) = 12,6-13,0 ед.

Следовательно, концентрацию сточных вод производства ацетилена в водной суспензии вяжущего необходимо повысить до

80/, (см. табл, 1). Для качественной оценки технологии производства агломерата в

1770410 идентичных условиях проведены сопоставимые спекания по известному и предлагаемому способу. Подготовка шихты к спеканию. По известному способу(серии 3,5 и 8), Антрацитовый штыб обрабатывают водной суспензией вяжущего вещества, представляющей собой смесь извести и каолиновой глины в соотношении 1:1. Обработку ведут до появления на топливо увлажненной поверхности. Далее антрацитовый штыб смешивают с шихтой и окомковывали.

За 30 с до окончания процесса окомкования на поверхность гранул подаюткоксовуюмелочь в количестве, необходимом для спекания шихты. По предлагаемому способу (серия 3 -4. 5 -4 и 8 -4). Водородный показа1 1 тель водной суспензии вяжущего вещества выдерживают на уровне 12,0 ед. путем поддерживания концентрации сточных вод производства ацетилена и водной суспензии вяжущего вещества на уровне 50, Обрабатывают вяжущим антрацитовый штыб до появления на топливе увлажненной поверхности. Далее коксовую мелочь (совместно с другими компонентами шихты и антрацитовым штыбом) обработанным вяжущим окомковывают. Затем шихты спекают. Оценка качественных показателей проводится по известным методикам. Примеры результатов спеканий приведены в табл. 3. Приведенные данные показывают, что ведение процесса по известному способу характеризуется большей скоростью спекания, чему способствует распределение коксовой мелочи между гранулами окомкованной шихты, в ущерб выхода годного и прочности агломерата..По предлагаемому способу, при незначительном снижении скорости спекания, выход годного и, следовательно, прочность агломерата растет, содержание мелочи снижается, при этом производительность и содержание остаточного углерода примерно одинаковы. Преимуще5 ства предлагаемого способа состоят в следующем:

1) снижается содержание мелочи в агломерате на 1-2,0 абс;

2) снижаются эксплуатационные затра10 ты вследствие замены водной суспензии вяжущего вещества — смеси извести и каолиновой глины, более дешевым вяжущим:— отходами производства — сточными водами производства ацетилена;

15 3) возможность реализации способа без дополнительных капиталовложений, Формула изобретения

Способ производства агломерата с за20 данным количеством остаточного углерода, включающий разделение топлива по его реакционной способности, ввод в шихту топлива с высокой реакционной способностью в количестве, необходимом для ее спекания, 25 предварительную обработку топлива с низкой реакционной способностью водной суспензией вяжущего вещества и ввод топлива в шихту перед смешиванием, смешивание, окомкование и спекание шихты, о т л и ч а ю30 шийся тем, что, с целью снижения содержания мелочи в агломерате, обработку топлива с низкой реакционной способностью осуществляют водной суспензией вяжущего с водородным показателем 11-13 ед., при

35 этом на каждые 0,1 g увеличения в агломерате заданного количества остаточного углерода, начиная с 2,8,, водородн ый показатель вяжущего увеличивают на 0,270,33 ед.

Табл и ца1

1770410

Таблица2

Нсе ы,е

Показатели

13,0

12,0

1 1,0

Расхо топлива 7,6 А.Ш. -3,8 КМ-3,8

3 -5

3 -4

3 -3

3,3

+03

3,0

+0,3

2,7

А.Ш. -4,0 КМ- 3,8

Расхо топлива 7,8

5 -5

5 -4

5 -3

3,5

+0,4

3,1

+0,3

2,8

А,Ш. -4,3 КМ-3,8

Расхо топлива 8,1

8 -5

8 -4

8 -3

3,7

+0,2

3,5

+0,5

3,0

Ус е ненные показатели

Содержание остаточного углерода, 3,5

3,2

2,8

Tàáëèöà3

Показатели

Способ

Известный

Предлагаемый (8 -.

8 3 -4 5 4

7,8

Расход топлива, Ф общий

7,6

Низко-реакционное топливо (АШ) 3,8

4,0

Высоко-реакционное топливо (КИ) т>

3,8

3,8 3,8 3,8 3,8

3,8

Содержание в агломерате остаточного углерода, Ф

3,0

3,2 3,5 3,0 3,1 3,5

Коэффициент перехода топлива шихты в остаточный углерод агломерата С >> т, С ш „„т

1 %%

Время спекания, мин

0,79

17,5

Удельная производительность, т/мзчас

1,3

73,0

1,3

79,0

Выход годного агломерата, Содержание фракции 0-5 мм в агломерате,4

21,0

20,5 20,5 20,0 19,0

18,5

Снижение фракции 0-5 мм в агломерате по предложенному способу в сравнении с известным, Ф абс.

-1,0

-1,5 -2,0 т

Расход топлива выбран оптимальным для исследуемого состава шихты.

4-%

Расход низко-реакционного топлива, Серия опытов

Содержание остаточного углерода, ф

П иост, Серия опытов

Содержание остаточного углерода, 7, П иост, Серия опытов

Содержание остаточного углерода, %

П и ост, серии серии (8,1 7,6 7,8

4,3 3,8 4,0

0,80 0,815 0,79 0,78

17,5 19>0 19,0 19,0

1,3 1,25 1,25 1,3

73 0 75 0 76 0 78 0

8,1

4,3

0,815

19,5