1245

зование своеобразной зернистой структуры спека: в закрис­ таллизовавшемся расплаве вкраплены крупные зерна оксидов железа, а сам расплав окружает сохранившие свою форму остатки окатышей. В этих, реликтах связка, как правило, имела низкую подвижность, а в некоторых случаях наблюда­

слоя окатышей, способствует образованию большого коли­ чества монооксида железа, вследствие чего образуется расплав. В этом случае оплавление предшествует металли­ зации и задерживает ее ход. Превышение необходимого вре­ мени сушки и подогрева на обжиговой машине АК "Тульчермет" дополнительно увеличивало вероятность оплавления и спекания.

3. Вытекание железистого расплава из металлизованного образца, обусловленное спеканием частиц металлического железа и низкой адгезией расплава к металлу и наиболее резко проявляющееся при достижении высоких степеней ме­ таллизации и при заметном содержании пустой породы.

Спекание в определенной степени зависит и от количест­ ва пустой породы. Металлизация бедных железом материалов должна сопровождаться образованием большего количества расплава.

Хотя тенденция к спеканию проявляется весьма четко, этот процесс не следует считать неизбежным. Опыты на обжиговой машине АК "Тулачермет" с малой продолжитель­ ностью обжига и низкой высотой слоя не привели к образо­ ванию спеков. Быстрый нагрев окатышей до высокой темпера­ туры, возможный в тонком слое, обусловливает высокую ско­ рость металлизации. Отсутствие существенного температур­ ного градиента, вызывающего различия в ходе процесса металлизации по высоте и обусловливающего возможность вторичного окисления, позволило получить отдельные грану­ лы без их заметного спекания. Однако подобный режим про­ цесса связан с малой производительностью и низкой эконо-

мическрй эффективностью.

В зависимости от условий процесса спеки могут иметь различную структуру. Чрезмерное развитие вторичного окис­ ления приводит даже к получению монолита — сырья, исполь251

зование которого очень усложнено (выход оборудования из строя при этом тоже получается повышенным). Вытекание жидкости из высокометаллизованных окатышей ввиду слабого смачивания расплавом твердой фазы и малого количества расплава приводит к образованию очень слабых и легко рас­ сыпающихся спеков. Однако такие спеки могут образоваться лишь при использовании суперконцентратов с небольшим со­ держанием пустой породы и при значительной затрате време­

При соответствующем режиме обжига получающиеся металлизованные спеки имеют высокую прочность, пористость и восстановимость. По структуре они напоминают аглоспек. Основным скрепляющим элементом в них является силикатная связка. Получение спеков значительно облегчает условия

нии с обычными окатышами Соколовско-Сарбайского ГОК (О) и агломератом (А) из высокогорской руды в процессе их вос­ становления, было изучено в ЦНИИЧМ на установке Линдера:

Восстановимость металлизованных окатышей-спеков полу­ чилась промежуточной между ее значением для агломерата, в образовании которого значительная роль принадлежит жидкой фазе, и для окатышей ССГОК, полученных без заметного участия жидкой фазы. Разрушаемое» спеков в процессе вос252

становления значительно меньше, чем у агломерата и обычных окатышей. Характер разрушения также различен. Окатыши разрушаются с образованием больших количеств тонкой пыли (<1мм). Агломерат дает меньше тонкой пыли, сумма мелких фракций 5—0 мм после восстановления в нем получается такой же, как у окатышей (50%). Доля этих фракций в спеках почти в пять раз меньше.

Использование металлизованного спека в доменных печах обеспечит более высокую газопроницаемость столба шихтовых материалов, чем при работе на агломерате и обычных окаты­ шах, ввиду большей прочности спека при восстановлении. Это особенно важно для мощных доменных печей. Для успеш­ ной реализации процесса металлизации рудоугольных окаты­ шей в промышленном масштабе необходимо решить ряд проб­ лем, таких как герметизация обжиговой машины, создание регулируемой атмосферы (имеются разработки ВНИИМТ), воз­ можность охлаждения металлизованного продукта, интенсифи­ кации процесса металлизации для повышения производитель­ ности установки и снижения затрат.

Расчет расхода компонентов при получении металлизованных окатышей из рудоугольной шихты

Шихта для получения рудоугольных окатышей состоит из железорудной части, твердого восстановителя, флюса и раз­ личных добавок (связующее вещество, возврат и пр.). Рас­ чет предполагает возможность определения расхода всех компонентов шихты. Однако, как показала практика, исполь­

регулированием свойств промежуточной продукции, количест­ вом поступающих извне отходов и т.д. Поэтому целесообраз­ нее задаваться в расчете определенным расходом добавочных компонентов.

Исходные данные

Степень металлизации продукта

В общем случае возможно получение продукта с широким диапазоном колебаний степени металлизации (0—95 %). Ее 253

ния меди, никеля, кобальта 100; оксиды марганца полностью восстанавливаются до МпО; степень удаления серы 30—50%; хром, ванадий восстанавливаются до низших оксидов; титан, фосфор, кремний не восстанавливаются.

Составление балансовых уравнений

Определение относительных массовых потерь рудоугольных окатышей при восстановлении оксидов железа углеродом

6Fe20 3 + 5С = 12FeO + 4СО + С02;

12FeO + ЮС = 12Fe + 8СО + 2С02;

6Fe20j + 15С = 12Fe + 12СО + 3C02.

При этом предполагают, что 1/5 часть кислорода на обеих стадиях реакции отнимает продукт прямого восстанов­ ления— монооксид углерода. Поэтому вторую реакцию можно записать, как

lOFeO + ЮС = 10Fe + ЮСО;

2FeO + 2СО = 2Fe + 2СОг;

12FeO + ЮС = 12Fe + 8СО + 2СОг.

Потеря массы смеси углерода и оксида железа при вос­ становлении Fe20 3 до FeO (кг/кг Fe2Oa):

«! = (4 • 28 + 44): (6 • 160) = 0,1625.

Потеря массы смеси углерода и FeO при восстановлении FeO до Fe:

в2 = (8 • 28 + 2 • 44)/(12 • 72) = 0,361.

= 60/(6 • 160) = 0,0625 кг С/кг Fe20 3.

Расход углерода при восстановлении 1 кг FeO до Fe:

Ъг = 120/(12 • 72) = 0,139 кг С/кг FeO.

где 0,9(144/160)— отношение масс FeO и Fe20 3.

Баланс железа шихты

доля удаляющихся при обжиге соединений цинка, марганца и др.

Дополнительные уравнения

При использовании в шихте двух видов железорудного концентрата и необходимости получения готовых окатышей с заранее заданным содержанием железа или марганца состав­ ляют дополнительные уравнения— по железу и марганцу:

(Fe)oic = [^(Fe)* + y(Fe)y + Z(Fe)z + D(¥e)p +JF(Fe)jy +

+ U(Fe)p];

(Mn)olc = [JT(Mn)jf + У(Мп)у + Z(Mn)z + D(Mn)D + »F(Mn)iy +

+ и(Мп)ц],

Э~Э*6

где W, U - расходы второго вида железорудного концентрата из марганцевой руды, кг.

Для определения X , Y, Z, W, U нужно решать систему из пяти уравнений.

Пример расчета (расчет ведут на 100 кг металлизованного продукта)

Химический состав компонентов шихты (%):

‘Ограничения серы.

Степень металлизации 7)ДСТ = 0,80. Степень удаления сери к - 0,3. Содержание остаточного углерода 1,0%.

Расход бентонита 1 кг/lGO кг металлизованных окатышей. Основность окатышей (CaO + MgO) : (Si02 + AI20 3) = 1,0.

Составление и решение уравнений

Баланс нелетучего углерода:

15,0

100

0.8389У = 0,132* + 0.0046У + 0.0013Z + 1,024; -0,132* + 0.8343У - 0.0013Z = 1,024.

*(2,34 + 0,75) + У(1,36 + 0,64) + 2(52,0 + 2,60) + *(5,01 + 1,79) + У(6,22 + 3,20) + Z(l,18 + 0,40) +

+1,0(0,80 + 4 .0 )

+1,0(48 + 11, 0) ’

6,8А + 9,42У + 1,58Z + 59 = 3.09A + 2У + 54,5Z + 4,8;

3,71A + 7.42У - 53.02Z + 54,2 = 0.

Решая три уравнения, получили

-0Д32А + 0.8343У - 0.0013Z = 1,024;

0,6552а - + 0,975У + 0.5690Z = 99,275;

3.71ЛГ + 7,42У - 53.02Z + 54,2 = 0,

в результате чего

А= 113 кг;

У= 19,12 кг; Z = 11,6 кг,

Состав металлизованных окатышей, кг/100кг: