Использование железорудных окатышей в шихте доменной печи

Использование железорудных окатышей в доменной печи

  Окомкование представляет собой процесс, который включает в себя смешивание очень тонко измельченных частиц железной руды размером менее 200 меш с добавками, такими как бентонит, а затем формование их в овальные/сферические куски диаметром 8-20 мм с помощью гранулятора и отверждение шариков путем обжига. с топливом. Это процесс преобразования мелочи железной руды в «железорудные окатыши одинакового размера», которые можно загружать непосредственно в доменную печь. На рис. 1 показаны окатыши из железной руды.

Рис. 1. Железорудные окатыши

Существует несколько процессов/технологий гранулирования железной руды. Однако в настоящее время более популярными являются процесс с прямолинейной колосниковой решеткой (STG) и процесс с колосниковой печью (GK).

Физические свойства железорудных окатышей приведены ниже.

•     Размер – 8–20 мм

•     pH (40 г/л, 20 градусов C; взвесь в воде) – 5,0–8,0

•     Температура плавления – 1500–1600 градусов C

•     Насыпная плотность –  2,0–2,2 т/м3

•     Тумблерный индекс (+6,3 мм) – 93-94 %

•     Индекс истираемости (-0,5 мм) – 5-6 %

•     Прочность на сжатие (даН/п) – около 250

•     Пористость –> 18 %

Химический анализ железорудных окатышей приведен ниже.

Марка BF                     Марка DRI

Fe                                         %         63 – 65,5                       65 -67,8

SiO2 + Al2O3                        %              <5                                <5

CaO + MgO                          %           До 3                     До 0,10

P, max                                  %              0,05                             0,05

S, max                                   %              0,01                             0,01

Основность, мин                          %              0,5

Распад (-3,15 мм)   %                                                 2

Индекс отечности                       %            13–18

Приводимость                           %                65

Различные стандартные тесты ISO для пеллет приведены в Таблице 1

Tab 1 Стандартные испытания ISO, используемые для окатышей BF
Стандартный тест ISO	Значения измерений	Цель
ISO 4700 /Прочность на раздавливание	даН	Хладостойкость гранул
ISO 3271/прочность при падении	Дроби +6,3 мм и -0,5 мм	Склонность к истиранию
ISO 13930 / Распад при низкой температуре	Дроби +6,3, -3,15 и -0,5 мм	Склонность к разложению при низких температурах
ISO 4698 /Без набухания	Объем, %	Увеличить склонность к набуханию
ISO 4695 / Сокращаемость	Коэффициент сокращения на 40 % снижен	Сводимость
ISO 7992 / Снижение нагрузки	1. Коэффициент сокращения на 40 % снижен	Восстановимость, поведение при размягчении/плавлении
	2. Падение давления снижено на 80 %
	3. Усадка слоя на 80 % снижена

Качество окатышей зависит от природы руды или концентрата, связанной пустой породы, типа и количества добавленных флюсов. Эти факторы, в свою очередь, приводят к изменению физико-химических свойств сосуществующих фаз и их распределения в процессе отверждения гранул. Таким образом, свойства окатышей во многом определяются формой и степенью связи между частицами руды и стабильностью этих связующих фаз при восстановлении оксидов железа в доменной печи. Так как формирование фаз и микроструктуры при отверждении зависит от типа и количества добавляемых флюсов, существует влияние флюсов по соотношению CaO/SiO2 и содержанию MgO на качество окатышей.

История использования железорудных окатышей в доменной печи

  История пеллет началась в 1912 году, когда швед А. Г. Андерссон изобрел метод гранулирования.

Однако коммерческое использование гранул началось в США после Второй мировой войны. Были проведены различные исследования с целью разработки обширных запасов таконита в районе Великих озер. В 1943 году доктор Дэвис, профессор Университета Миннесоты, экспериментальная станция Mines, изобрел метод переработки таконита, содержащего низкокачественную железную руду. Его процесс включал измельчение таконита для удаления пустой породы и повышение качества железной руды (т. Е. Процесс обогащения руды). Полученная руда с высоким содержанием золота имеет форму мелких частиц размером до 0,1 мм и менее, которые не подходят для агломерации. Эта проблема привела к развитию гранулирования этих мелких частиц. Сегодня заводы по производству окатышей играют важную роль в эпоху, когда глобальные запасы высококачественной кусковой руды сокращаются. Заводы способствуют обогащению низкосортной руды в улучшенные окатыши, которые все чаще используются в доменных печах и печах прямого восстановления.

Производство чугуна в США исторически в значительной степени основывалось на окатышах, прежде всего потому, что все местные железные руды нуждались в обогащении (повышении качества) путем измельчения их до мелких частиц (<0,1 мм) и агломерации этих мелких частиц в окатыши, а также потому, что аглофабрики не используется по экологическим причинам.

Железорудные окатыши в настоящее время являются крупнейшим источником железа для доменных печей Северной Америки. Окатыши составляют около 70 % шихты доменной печи. Первоначально кислотные окатыши (марки DRI) производились и использовались в доменных печах.

В середине 1980-х годов был проведен ряд испытаний окатышей и доменных печей, чтобы оценить преимущества окатышей, офлюсованных из известняка и доломита. К концу десятилетия офлюсованные окатыши прочно утвердились в качестве основного продукта, на долю которого приходилось около 30 % производства окатышей в Северной Америке.

Переход на офлюсованные окатыши повлек за собой множество изменений в заводском оборудовании (например, мельницах для измельчения флюса, горелках с предварительным нагревом) и методиках. Каждый завод по производству окатышей адаптировал химический состав офлюсованных окатышей в соответствии с работой доменной печи своего клиента. В результате есть пеллетные заводы, производящие целых четыре сорта пеллет. В Северной Америке пеллеты превратились из товара в начале 1970-х годов в продукт, изготавливаемый на заказ, отвечающий самым строгим требованиям клиентов в 1990-х годах. Североамериканские офлюсованные окатыши в настоящее время эквивалентны лучшему агломерату с точки зрения восстанавливаемости и свойств размягчения расплава, а также превосходят их с точки зрения прочности и низкотемпературного разрушения (LTD/RDI).

Преимущества пеллет

  Железорудные окатыши могут использоваться вместо агломерата и калиброванной кусковой руды в доменной шихте благодаря следующим свойствам.

• Сферическая форма и открытые поры гранул обеспечивают лучшую и равномерную проницаемость, что обеспечивает более плавную работу печи. Гранулы имеют одинаковый размер в диапазоне от 8 до 20 мм.
• Пеллеты обладают очень высокой прочностью на раздавливание в холодном состоянии, что приводит к незначительному образованию мелких частиц на складе.
• Высокая пористость (более 18 %) приводит к более быстрому измельчению.
• Высокая прочность гранул (около 250 даН/п) обеспечивает хорошую устойчивость к разрушению при спуске шихты. Он имеет лучший индекс галтовки по сравнению с калиброванной железной рудой.
• Однородный химический состав по сравнению с калиброванной кусковой рудой. Отсутствие LOI — еще одно преимущество пеллет.

Индекс набухания окатышей является важным металлургическим свойством. Набухание указывает на изменение объема гранул при уменьшении. Объемное расширение окатышей при восстановлении приводит к снижению прочности окатышей на сжатие. Сильное вздутие внутри печи вызывает увеличение объема поддона, что, в свою очередь, уменьшает пустоты в шихте. Это препятствует потоку газа в печи и приводит к падению давления. Это, в свою очередь, вызывает зависание и проскальзывание шихты внутри доменной печи. Добавление доломита способствует улучшению набухаемости окатышей. Максимально допустимое вспучивание окатышей для доменной печи составляет от 16 % до 18 %. Кислотные гранулы (гранулы DRI) и гранулы, не содержащие MgO, демонстрируют более сильное набухание.

Офлюсованные окатыши могут быть произведены так же, как лучший агломерат с точки зрения способности к восстановлению и размягчения при плавлении, и превосходят его с точки зрения прочности и низкотемпературного разрушения (LTD/RDI). Офлюсованные окатыши обладают хорошей прочностью, улучшенной способностью к восстановлению, набуханию и размягчению при плавлении. Благодаря этим свойствам офлюсованные окатыши лучше работают в доменной печи.

Металлы в бремени BF

Агломерат, окатыши и калиброванная кусковая руда представляют собой три железосодержащих металла, обычно используемых в шихте доменной печи. Использование всех трех металлов в шихте доменной печи может варьироваться от нуля до ста процентов в зависимости от параметров печи. Эти три металлика можно использовать в любой комбинации из двух или трех металликов. Стандартной формулы выбора металликов не существует. Выбор металликов зависит от нескольких факторов, которые варьируются от завода к заводу. Ниже приведены некоторые факторы, влияющие на выбор металла.

• Наличие металлического материала правильной спецификации
• Металлургические свойства металлических материалов, такие как восстанавливаемость, свойства термического растрескивания и свойства размягчения.
• Относительная стоимость металлического материала.
• Влияние использования металла на общую стоимость производства чугуна.
• Возможность регулировки различных параметров печи, таких как схема распределения, расход топлива и т. д.
• Возможность настройки параметров управления процессом
• Удобства, доступные на печном складе
• Наличие собственной аглофабрики
• Тип железной руды, доступной в шахте или поблизости от доменной печи.
• Вопросы, связанные с плавной работой БФ без зависаний и пробуксовок
• Проблемы, связанные с окружающей средой

Окатыши в доменной печи могут быть использованы от 0 % до 100 %. Стандартного решения по увеличению содержания окатышей в доменной шихте не существует. Каждое место и каждая печь будут иметь различные проблемы, которые необходимо выявить, проанализировать и найти решения, чтобы получить максимальное количество окатышей, которое можно использовать в шихте доменной печи. Целью всегда должна быть бесперебойная работа доменной печи при минимально возможных затратах на производство чугуна.