УДК 622.78:669.16
НОВЫЕ СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ОКАТЫШЕЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО КОНЦЕНТРАТА СОКОЛОВСКО-САРБАЙСКОГО ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ
© Тлеугабулов Сулейман Мустафьевич 1, д-р техн. наук, проф.; Степанов Александр Тимофеевич2, канд. техн. наук, доцент; Киекбаев Ернар Ермухаметович 1; Черный Николай Васильевич2
1 Карагандинский государственный индустриальный университет.
Казахстан, 101400, г. Темиртау, пр. Республики, 30. Тел.: +7 (7213) 91 56 26, е-mail: kgiu@mail.ru
2 Череповецкий государственный университет.
Россия, 162600, Вологодская обл., г. Череповец, пр. Луначарского, 5. Тел. : + 7 (8202) 55 65 97, e-mail: chsu@chsu.ru Статья поступила 14.10.2009 г.
Представлены результаты экспериментальных исследований по получению окатышей из железорудного концентрата (Fe^ = 66,60%). Окатыши получали с различными связующими и без связующих материалов, а также при различных режимах сушки и обжига. После металлизационного обжига окатыши имели прочность порядка 300-400 кг/окатыш. Количество серы в металлизованных окатышах снизилось в 10 раз.
Ключевые слова: железорудные окатыши; прочность; мелассовая связующая добавка; новые технологии; снижение себестоимости стали.
The following experimental results regarding producing of the pellets from the iron-ore concentrate (Fetotal = 66,60%) are introduced. The pellets were produced with/without any binding materials as well as under different drying and annealing conditions. After metallization annealing the pellets hardness was around 300-400 kg/pellet. The sulphur volume of iron-rich pellets has been 10 times decreased. Key words: iron ore pellets; hardness; molasses bonding additives; new technologies; steel's prime cost reduction.
Поиски технических решений по снижению себестоимости стали никогда не теряют актуальности, а в условиях мирового экономического кризиса и повсеместного снижения спроса на металлопродукцию данный вопрос становится узловым. Поиски ведутся в нескольких направлениях: разработка вариантов модернизации традиционной технологии производства стали (по всем переделам) и разработка новых технологий производства.
От первоначальных технических решений до современных высокопроизводительных и автоматизированных агрегатов пройден почти вековой путь. В настоящее время высокомощные агрегаты известных конструкций (доменные печи вместимостью 4-5 тыс. м3, конвертеры вместимостью 350-450 т, дуговые электропечи вместимостью 200 т) имеют настолько высокую производительность, что другие агрегаты и альтернативные способы сталеплавильного процесса не могут с ними конкурировать по объемам производства [1]. Прогнозируемый рост мирового производства металла требует совершенствования оборудования и технических решений в производстве сырья [2].
Одним из вариантов снижения себестоимости стальной продукции в рамках традиционной технологии может стать разработка и внедрение технологии получения железорудных окатышей новыми способами с минимальными издержками, а также производство железорудных окатышей с такими легирующими элементами, как марганец, хром и кремний.
Как правило, схема получения окатышей состоит из двух этапов их формирования: путем окомкования влажен ной шихты в специальных аппаратах — окомкователях ^ (производство сырых окатышей) и последующее упроч-2 нение гранул (обжиговым или безобжиговым способами) ^ для придания окатышам прочности [3]. * Цель исследований — изучение возможности получе-
< ния железорудных окатышей новыми способами и с ног выми связующими материалами; испытание полученных
окатышей на прочность; исследование возможности и степени удаления вредных примесей из железорудного сырья.
Исследования по получению неофлюсованных окатышей из мелкодисперсного оксидного железорудного материала Соколовско-Сарбайского горно-обогатительного производственного объединения (ССГПО, Казахстан) проводили по нескольким вариантам. Для получения окатышей использовали тарельчатый лабораторный гра-нулятор. Предварительно в специальном барабане материал увлажняли до 6%-ной влажности.
Химический состав исходного дисперсного железорудного концентрата ССГПО, %: Беобщ 66,60; БеО 18,2; БЮ2 3,65; А1203 0,95; МпО 0,18; СаО 0,87; 8 0,32; Р 0,019.
По первому варианту получения окатышей в увлажненный материал вводили 3% порошкообразного связующего (цемент) и тщательно перемешивали. Затем смесь постепенно загружали в тарельчатый гранулятор с частотой вращения 40-50 мин-1. Угол наклона тарелки регулировали в пределах 30°-45°.
Второй вариант получения окатышей заключался в окатывании материала 6%-ной влажности без каких-либо добавок. Этот вариант получения окатышей был выбран с учетом состояния материала — его мелкодисперс-ности и слипаемости из-за наличия природного глинистого связующего. Получаемые «сырые» окатыши имели диаметр от 5 до 25 мм. После грануляции окатыши отсевали на сите размером ячеек 12 мм, и фракции размером более 10 мм использовали для дальнейших испытаний.
Третий вариант получения неофлюсованных окатышей осуществлялся с применением мелассовой связующей добавки. Отходы сахарной промышленности (меласса), содержащие в основном органические вещества, которые не вызывают изменения химического состава неорганической части окатышей, вводили в состав железорудного материала вместе с влагой. В сухой материал вводили водный раствор мелассы из расчета 3% мелассы
Таблица 1. Химический состав обожженных неофлю-сованных окатышей, полученных из концентратов ССГПО с цементной связующей добавкой
Таблица 2. Химический состав обожженного железорудного концентрата и обожженных окатышей, полученных на мелассовой связке
Концентрат Химический состав, %
БеО 8102 А12°3 МпО СаО 8 Р
С добавкой 3% связующего 66,85 19,3 3,92 1,05 0,19 0,84 0,035 0,018
Без связующих добавок 67,03 19,8 3,95 1,05 0,18 0,86 0,03 0,018
Концентрат Химический анализ, %
БеО МпО Р 8
Обожженный концентрат 0,82 0,18 0,016 0,015
Обожженные окатыши с продувкой воздухом 0,74 0,19 0,016 0,014
и 6%-ной влажности смеси материала. После тщательного перемешивания смесь загружали в гранулятор и оком-ковывали по вышеописанной технологии.
В дальнейшем испытания полученных окатышей с 3% связующего компонента и без связующих добавок состояли из двух операций: сушки при 200 °С и окислительного обжига при 1200-1220 °С. Сушку окатышей производили в лабораторной трубчатой электропечи СУОЛ-044 12-М2 с открытыми торцами (см. рисунок). При достижении 200 °С окатыши выдерживали в печи 30 мин. Часть загруженной порции окатышей извлекали из печи для испытания на прочность, оставшиеся окатыши продолжали нагревать в печи, повышая ее температуру до 1200 °С и затем выдерживали их в течение 5-10 мин.
После обжига окатыши выгружали из печи на подготовленный противень и охлаждали на воздухе. Отобранные пробы обожженных окатышей направляли на химический анализ.
Химический состав обожженных, неофлюсованных окатышей с цементной связующей добавкой и без связующих добавок после сушки при 200 °С и окислительного обжига при 1200 °С с выдержкой в течение 5-10 мин приведен в табл. 1.
Полученные из железорудного концентрата ССГПО окатыши на мелассовой связке испытывали по двум схемам: с предварительным обжигом при 1200 °С и без обжига.
По первой схеме окатыши подвергали сушке при 200 °С, обжигу при 1200 °С и металлизации при 950 °С.
По второй схеме окатыши подвергали сушке при 200 °С и металлизации при 950 °С, без предварительного обжига.
Результаты испытания показали, что эти окатыши различаются как по прочности, так и по скорости редук-
Электропечь СУОЛ - 044 12 - М2: 1 — электропечь сопротивления; 2 — реакционная трубка; 3 — желоб для загрузки навески; 4 — навеска окатышей из железорудного концентрата; 5 — обжиговый тигель; 6 — термопара
ции. Обожженные окатыши имели высокую прочность до и после металлизации. Необожженные окатыши имели низкую прочность после сушки («сырые») и весьма высокую после металлизации. Однако необожженные окатыши при редукционном обжиге (температура 950 °С и время выдержки 1 ч) металлизовались практически полностью — степень металлизации 0,98, в то время как обожженные окатыши за это же время достигли степени металлизации 0,65-0,7. Обожженные окатыши были более плотными, и поэтому в их центральной части оставалась темная оксидная зона. Для полной металлизации обожженных окатышей потребовалось увеличить время выдержки при 950 °С до 90-100 мин.
В результате этого потребовалось проведение дополнительных экспериментов — первоначальный обжиг концентрата с определением изменения его химического состава и оценка возможности использования такого концентрата для получения окатышей.
При такой схеме обжиг концентрата проводили при 1200 °С с выдержкой 5 мин без продувки и с продувкой воздухом с отбором проб обожженного концентрата на химический анализ (табл. 2). Пробы концентрата и обожженных окатышей после их измельчения имели темно-коричневый цвет, что указывало на довольно полное окисление железа. Из анализа химического состава концентратов видно, что в результате окислительного обжига, как самого концентрата, так и полученных из него окатышей, снизилось содержание БеО с 18-19% и серы с 0,32% в исходном концентрате до 0,74-0,82% БеО и 0,015-0,0240% 8. Содержание фосфора и оксида марганца практически не изменилось.
Окатыши, полученные из обожженного концентрата на мелассовой связке после сушки, испытывали на прочность. Прочность — в пределах 10-15 кг/окатыш — оказалась недостаточной. Однако при металлизации окатыши упрочнялись и после металлизации имели уже высокую прочность на уровне 300-400 кг/окатыш.
Выводы. 1. Показана возможность применения ме-лассовой связки для производства окатышей.
2. Содержание серы в металлизованных окатышах, как показали результаты экспериментов, снижается примерно в 10 раз.
Библиографический список
1. Кудрин В.А. Металлургия стали : Учебник для вузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М. : Металлургия, 1989. - 560 с.
2. Ладыгичев М.Г. и др. Сырье для черной металлургии: Справ изд.: В 2-х т. Т. 1. - М. : Машиностроение, 2001. - 896 с.
3.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.