Способ получения железосодержащих брикетов для металлургического производства

(51) 21 5/52 (2006.01) 22 1/24 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в качестве заменителя металлошихты при выплавке стали и ферросплавов в различных металлургических агрегатах. Задачей изобретения является получение брикета для металлургического производства, снижение затрат на его изготовление и улучшение экологических условий производства. Брикет для металлургического производства содержит железосодержащие отходы и углеродсодержащие материалы,в качестве связующего пыль сухой газоочистки электродуговых печей (дуговые сталеплавильные и рудотермические печи) при следующем соотношении компонентов,мас. железосодержащие отходы 55-75,углеродсодержащие материал 15-25, связующее 1030 и 8-10 воды сверх массы шихтовых материалов.(72) Ахметов Абулхасим Балхиевич Мышкин Олег Николаевич Огурцов Евгений Александрович Абдрахманов Анатолий Каиркенович Сибгатулин Ренат Раисович Гельбштейн Яков Иосифович Камылина Людмила Николаевна Ахтанова Райгуль Шайкеновна(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Химикометаллургический институт им. Ж. Абишева Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ БРИКЕТОВ ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА 20693 Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в качестве заменителя металлошихты при выплавке стали и ферросплавов в различных металлургических агрегатах. Рециклинг отходов металлургического производства и экономичные способы их окускования методом брикетирования являются актуальной задачей. В качестве исходных материалов при изготовлении железосодержащих брикетов используются следующие отходы пыль сухой и мокрой газоочисток различных металлургических агрегатов, железосодержащие отходы, образующиеся при разливке стали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ),прокатная окалина, конвертерные шламы, мелочь от производства окатышей и другие отходы. В качестве связующего традиционно используют портландцемент, известь, жидкое стекло, органические связующие и т.д. Известен шихтовый брикет для производства высококачественной стали и способ его получения(патент 2150514, С 21 С 5/52, 10.06.2001 г.). Шихтовая заготовка имеет форму брикета и содержит компоненты в следующем соотношении,мас.железо металлическое 63-75 оксиды железа 18-29 углерод 5,0-7,0 пустая порода остальное. Отношение углерода к кислороду оксидов железа больше или равно 0,8. Шихтовую заготовку получают путем нагрева железорудных материалов(ЖРМ) в присутствии восстановителя и брикетирования. Восстановление ведут до степени металлизации 75-85. Перед брикетированием горячие восстановленные ЖРМ обрабатывают смесью природного газа с непредельными углеводородами, взятыми в соотношении (1,853,15) 1, и науглероживают их до содержания 5-7 углерода. В качестве непредельных углеводородов используют ацетилен. В качестве восстановителя используют углерод или углеродосодержащие материалы в виде сажи, угля, кокса, боя угольных футеровок, нефтяного кокса, или восстановительные газы. Недостатком этого способа является дорогостоящий процесс науглероживания железорудных материалов с использованием природного газа и ацетилена, а также процесс металлизации железорудных материалов, идущий в отдельно взятом для этого агрегате. Известен брикет для металлургического производства (патент 2142018, С 21 С 5/52,27.11.1999 г.), который может быть использован для выплавки стали и при получении чугуна для изготовления отливок различного назначения. Брикет имеет следующий состав,мас. железорудный концентрат 5,0-35,0, углеродистое связующее 1,0-10,0,карбюризатор 0,5-10,0,чугунная стружка остальное. Применение брикетов данного состава позволяет сократить продолжительность плавки и снизить удельный расход электроэнергии. Однако этот способ не обеспечивает получение достаточно дешевой шихты, которая бы соответствовала по своему качеству требованиям современного 2 электросталеплавильного производства. Кроме того,использование каменноугольного пека для связки требует дополнительного подогрева смеси перед брикетированием и отрицательно сказывается на себестоимости получаемой продукции. Наиболее близким к заявленному брикету для металлургического производства является способ подготовки шихтового материала в виде брикетов к плавке (прототип), известный из патента 2154680, С 22 В 1/243, 05.03.1999 г. Сущность способа заключается в подготовке шихтового материала в виде брикетов, включающий смешивание предварительно подготовленных железосодержащих отходов металлургического производства с тонко измельченным углеродсодержащим материалом в количестве 15-60 по углероду от массы отходов и связующим (смесь подвергают совместному размолу до фракции 0,85 мм и менее), обработку полученной смеси водным раствором 22, прессование и последующую сушку. В качестве связующего используют природные материалы - суглинок,глину, или полевой шпат в смеси с карбонатом натрия до 15 по массе, а одно из названных природных материалов - остальное. В качестве исходного материала использованы такие железосодержащие отходы металлургического производства - пыль и шлам газоочистных устройств доменных и электродуговых печей, а также кислородных конвертеров, сварочный шлак нагревательных печей и колодцев. Смесь прессовали в виде цилиндрического брикета массой 120 г при удельном давлении 20 МПа. Брикет сушили в шкафу при температуре 200 С в течение 1 ч и охлаждали на воздухе. Масса брикета после сушки 110 г. Брикет поместили в алундовый тигель и плавили в печи сопротивления с графитовым нагревателем (печь Таммана) в течение 1,2 ч. Результат плавки теоретическое восстановление железа 58 г фактическое восстановление железа 56,95 г степень восстановления железа 98,18 Недостатком этого способа является необходимость набора многочисленных компонентов для изготовления связующего, часть которых - дорогостоящие материалы, технологические процессы энергоемки и трудоемки. Техническим результатом заявляемого изобретения, по сравнению с прототипом, является исключение трудоемкой и дорогостоящей предварительной подготовки связующего (его добыча, транспортировка и истирание смеси до фракции менее 0,85 мм шихтовой смеси), а также исключение использования в качестве связующего дорогостоящих водного раствора жидкого стекла и карбоната натрия и обязательной сушки брикетов при температуре 200 С. Задачей предлагаемого изобретения является получение брикета для металлургического производства, снижение затрат на его изготовление и улучшение экологических условий производства. Сущность изобретения заключается в следующем 20693 железосодержащие отходы металлургического производства смешивали с углеродсодержащим материалом, а в качестве связующего материала использовали пыль сухой газоочистки электродуговых печей. В качестве углеродсодержащих материалов использовали отходы коксика или уголь. Содержание отходов коксика в количестве 15 или 25 угля является необходимым для наиболее полного восстановления железа из оксидов. Предлагаемыйбрикет содержит в своем составе сбалансированные количества углерода и оксидов железа в виде окалины и пыли сухой газоочистки электродуговых печей, что обеспечивает при нагреве его выше 700 С реагирование оксидов железа и углерода с образованием металлического железа и монооксида углерода без дополнительного ввода в ванну углерода или оксидов железа,получение вспененного шлака, раннее кипение ванны без дополнительной загрузки твердого углерода и вдувания газообразного кислорода. Пример Изготовленные брикеты имели следующие соотношения компонентов, масс.железосодержащие отходы - 45-75 углеродсодержащий материал - 15-25 связующий материал - 10-30 Смесь увлажняли 8-10 воды от ее массы. Брикет изготовляли на вибропрессе. Прессование производили до получения плотности брикета не менее 2,0103 кг/м , а затем подвергали сушке до влажности 1,5 при температуре 20-25 С в течение 5 суток. Ускорение сушки возможно при температуре 100 С в течение 8 часов. В качестве железосодержащих отходов он содержит прокатную окалину, а в качестве связующего материала пыль из сухой газоочистки электродуговых печей, химический состав которых представлен в таблице 2. Содержание в брикете пыли сухой газоочистки электродуговых печей в пределах 10-30 является оптимальным, так как при содержании менее 10 получаются брикеты с низкой механической прочностью, а при более 30 существенно уменьшается общее содержание железа и увеличивается количество шлака при выплавке стали. Из приведенных данных видно (таблица 1), что количество шлака на плавках с брикетами не увеличивалось, что свидетельствует о достаточной степени металлизации железа и его перехода в сталь. Концентрация серы и фосфора в пробах стали по расплавлению в пределах их концентраций в сталях плавок сравниваемого периода. Коэффициент извлечения железа из шихты на проведенных плавках составил 0,98. дополнительный приход восстановленного железа составляет в среднем 0,5 тонн с 1-й тонны брикетов. Использование предложенного способа подготовки шихтового материала в виде брикетов на плавках стали в 25-тонных дуговых электропечах позволило более полно утилизировать отходы металлургического производства, снизить затраты на приготовление брикетов, вывоз и хранение отходов и улучшить экологические условия производства. Опытные плавки проведены на 25-тонной электродуговой печи ПФ ТОО Кастинг. Брикеты подавались в корзину первой завалки поверх металлолома, для исключения прямого контакта с жидким болотом и обеспечения полноты протекания реакций восстановления железа. Данный способ формирования брикета осуществили на автоматической конвейерной линии по производству вибропресованных изделий РИФЕЙ-УНИВЕРСАЛ. Всего на стадии промышленных испытаний изготовлено 50 тонн брикетов. С применением изготовленной партии брикетов в дуговых сталеплавильных печах садкой 25 тонн(ДСП-25) ТОО Кастинг проведено 25 плавок стали марок 5 СП и 35 ГС. Основные показатели опытных плавок и прототипа показаны в таблице 1. Таблица 1. Основные параметры плавок Основные показатели экспериментальных плавок Масса болота, т Масса металлошихты, т Количество брикетов, т Масса железа вносимая брикетом, т Длительность плавок, час-мин. Съем электроэнергии на плавку, кВтч Объем шлака, по количеству шлаковень Химический состав стали по расплавлению,С Пределы параметров плавок по прототипу 2-4 24-28 1 ч 15 мин -2 ч 11000-15000 0,5-2 20693 Таблица 2. Химический состав ингредиентов шихты брикета Ингредиенты Химический состав,шихты общ 23 Мобш. 2 А 12 О 3 Окалина с МНЛЗ и 70,84 40,45 56,33 0,97 прокатных цехов Пыль сухой 32,62 7,19 36,64 2,89 8,34 1,26 7,07 газоочистки В качестве углеродсодержащего материала брикет содержит отходы коксика. Химический состав опробованных брикетов представлен в таблице 3. Таблица 3. Химический состав брикетов,общ 47-50 Размер брикетов 10020060 мм, а плотность 2,0-103 кг/м 3. Таким образом использование предлагаемого способа позволяет 1. исключить использование в качестве связующего дорогостоящих материалов 2. улучшить экологические условия производства 3. частично заменить дефицитный лом ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения железосодержащих брикетов для металлургического производства,включающий смешивание железосодержащих отходов с углеродсодержащим материалом и связующим, увлажнение полученной шихты,прессование и сушку брикетов, отличающийся тем, что в качестве связующего используют пыль сухой газоочистки электродуговых печей при следующем соотношении компонентов, мас. железосодержащие отходы 45-75 углеродсодержащий материал 15-25 связующее 10-30 2. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используют коксик или бой графитовых электродов или уголь. 3. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что в качестве железосодержащих отходов используют отходы, образующиеся при разливке стали, или прокатную окалину. 4. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что сушку брикетов ведут при температуре 20-100 С.