Способ изготовления железоуглеродсодержащих брикетов для получения чугуна в печи жидкофазного восстановителя

(51) 22 1/24 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА В ПЕЧИ ЖИДКОФАЗНОГО ВОССТАНОВИТЕЛЯ(57) Изобретение относится к черной металлургии к подготовке шихтовых материалов для плавки чугуна и стали. Задачей предлагаемого изобретения является исключение потерь рудной части шихты и угля, а также получение чугуна в жидкофазном процессе с высоким экономическим показателем. Брикет для металлургического производства содержит железосодержащий и углеродсодержащие материалы, в качестве связующего цемент ПЦ при следующем соотношении компонентов, мас.железосодержащий материал 45-55,5, углеродсодержащие материал 28-51,5, протландцемент 8-12.(72) Ахметов Абулхасим Балхиевич Огурцов Евгений Александрович Омаров Мухит Атабекович Ахтанова Райгуль Шакеновна(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(56) Инновационный патент РК 20693, кл. 21 5/52, 22 1/24, 2009(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ БРИКЕТОВ ДЛЯ 25102 Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству чугуна и стали с использованием шихтового материала в виде брикетов. Разрабатываемые и осваиваемые процессы безкоксового получения чугуна в жидкой фазе(Ромелт, Соех) экономически оправдываются при использовании неподготовленного или некондиционного по фракции, химическому составу сырья и восстановителя. Но при этом из-за высокой интенсивности газовых потоков в полости печи увеличиваются потери преимущественно мелочи руды и угля, доходящие до 20 от поданного в печь. В настоящем изобретении предлагается проведение предварительного окускования (брикетирования) руды и угля, предотвращающее их вынос в газоочистку. Применение брикетов данного состава позволяет снизить удельный расход электроэнергии. Металлизованные окатыши получают с использованием различных восстановителей газообразных, твердых или комбинированных газтвердый восстановитель (А.Н. Похвисиев,И.Ю. Кожевников, А.Н. Спектор, Е.Н. Ярхо. Внедоменное получение железа за рубежом. Изд. Металлургия, М., 1964, с. 330 В.Ф. Князев, А.И. Гиммельфарб, Неменов. Бескоксовая металлургия железа. Изд. Металлургия, 1972, с. 1213.). Одним из недостатков перечисленных способов является низкая агрегатная производительность следствие высокой (более 90-95 ) степени металлизации выдаваемого ими продукта, что определяет высокую его стоимость. Другим их недостатком является малое содержание оксидов железа (не более 6 ) и недостаточное даже для довосстановления собственных оксидов железа количество углерода (не более 1,0-1,5). При переплаве на сталь таких металлизованных материалов в шихту приходится добавлять оксиды железа, вдувать газообразный кислород и твердый углерод. Высокая стоимость металлизованных материалов (на 10-25 долл/т выше стоимости передельного чугуна) обуславливает и высокую стоимость стали, выплавленной с их использованием. Наиболее близким к заявленному брикету является брикет по инновационному патенту 20693 (оп. 15.01.09 г.1). Сущность изобретения заключается в подготовке шихтового материала в виде брикетов, в которых 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. Недостатком этого способа является то, что используемое количество углеродсодержащего материал используется только в качестве восстановителя и недостаточно его для использования его в качестве топлива, что приводит к перерасходу электроэнергии. Техническим результатом заявляемого изобретения, по сравнению с прототипом, является получение чугуна в жидкофазном процессе с высоким экономическим показателем. Технический результат достигается тем, что в предложенном составе брикета отсев угля применяется в количестве, достаточном, по сравнению с прототипом, как в качестве восстановителя, так и в качестве одновременно топлива (энергоносителя) - 28-51,5 от массы шихты, при этом сокращаются на 20 расход угля ранее подаваемого в печь россыпью. Компоненты шихты для брикета имеют следующий фракционный состав, мм Железосодержащий материал до 1,0 Связующий материал менее 1 Углеродсодержащий материал менее 15. Для производства чугуна жидкофазным процессом,предложен брикет,содержащий железосодержащий материал, углеродсодержащий материал и связующее, в качестве связующего используется портландцемент при следующем соотношении компонентов, мас.Железосодержащий материал - 45 - 55,5 Углеродсодержащий материал - 28 - 51,5 Связующее - 8-12. В качестве железосодержащего материала используется магнитный концентрат, получаемый при обогащении медьсодержащих шлаков ПО Балхашцветмет, химический состав которых представлен в таблице 1. Таблица 1 Химический состав ингредиентов шихты брикета Химический состав,общ Шлак медеплавильного производства (ШМП) Цемент ПЦ 2,68 0,55 3,23 В качестве углеродсодержащего материала брикет содержит Шубаркольский уголь, технический состав приведен в таблице 2. Таблица 2 Технический состав Шубаркольского угля Технический состав,без учета влаги- власжность в состоянии поставки 6,25 Пределы компонентов шихты брикетов выбраны экспериментальным путем и их составы показаны в таблице 3. Таблица 3 Составы опробованных брикетов Вариант Цемент ПЦ ШМП Уголь 1 Содержание в брикете цемента ПЦ пределах 812 является оптимальным, так как при содержании менее 8 получаются брикеты с низкой механической прочностью. Содержание мелочи шубаркольского угля в количестве 28-51,5 является достаточным, как для полного восстановления железа из оксидов, так и для науглероживания восстановленного металла и для набора тепла необходимого в процессе. Изготовление промышленной партии брикетов произвели на вибропрессе Рифей,где брикетирование производится под давлением в специальной оснастке, не дающей рассыпаться сформованным брикетам. Пример выплавки чугуна с применением заявляемых брикетов. Опытные плавки проведены на установке ПЖВ Ромелт, с проектной производительностью 32 тыс. тонн в год. Брикеты из соответствующих бункеров с помощью весовых дозаторов подаются на конвейер. Загрузка в печь производится через загрузочное отверстие в своде. Химический состав брикетов представлен в таблице 4. Таблица 4 31,35 21,85 10,77 10,17 2,71 Брикет имел форму правильного шестигранника со стороной 105 мм и высотой 65 мм, объем 3 3 3 1861,8 см , плотность - 2,1510 кг/м . 1,49 0.30 2.19 1,06 Основные показатели опытных плавок с предлагаемым изобретением и плавок текущего производства показаны в таблице 5. Таблица 5 Основные параметры плавок Входные потоки Параметры плавок Опытная плавка с текущего производства предлагаемым изобретением Расход кислорода низ (90 ), м /ч 3 Химический состав газа на входе в котел, объем СО Коэффициент извлечения железа из шихты на проведенных плавках составил 0,96-0,98. Таким образом, использование предложенного способа подготовки шихтового материала в виде брикетов на плавках чугуна на установке ПЖВ Ромелт позволило значительно сократить расход шихтовых материалов, при этом сокращаются на 20 расход угля и улучшить экологические уловия производства, повысило возможность утилизировать отходы металлургического производства. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ жидкофазного восстановления,включающий смешивание железосодержащего с углеродсодержащим материалом и связующим,увлажнение полученной шихты, прессование и сушку брикета, отличающийся тем, что в качестве связующего используют портландцемент, а в качестве углеродсодержащего материала используют уголь в количестве, достаточном для использования его в качестве топлива, при следующем соотношении компонентов, мас. Железосодержащий материал - 45 - 55,5 Углеродсодержащий материал - 28 - 51,5 Портландцемент - 8 - 12. Способ изготовления железоуглеродсодержащих брикетов для получения чугуна в печи