80 Железорудное сырье для процессов металлургии железа.

Выбор сырья для металлизации проводят в соответствии с требованиями, предъявляемыми к качеству металлизованкого продукта со стороны его дальнейшего передела (доменное или сталеплавильное производство), а также с учетом физико-химических изменений, которым оно подвергается в процессе металлизации.

Железорудные материалы для производства губчатого же­леза должны удовлетворять следующим основным требованиям: по возможности высокому содержанию железа при низком со­держании серы, фосфора, щелочей и примесей цветных метал­лов (медь, никель, хром, цинк, свинец и др.), оказывающих большое влияние на качество стали и технико-экономические показатели выплавки ее в электропечах; высокой газопрони­цаемости шихты в восстановительном агрегате; высокой восстановимости; отсутствию склонности шихты к слипанию при достаточно высоких температурах восстановления; высокой прочности при восстановлении!

Химический состав. В связи с тем, что процессы метал­лизации при получении губчатого железа протекают при уме­ренных температурах (без расплавления), пустая порода и примеси в исходном сырье полностью переходят в металлизованный продукт. Известно, что содержание железа и кис­лой пустой породы в губчатом железе существенно влияет на: стоимость выплавки стали, так как они влияют на расход металлизованного продукта для выплавки 1 т стали, расход электроэнергии для расплавления образующегося шлака, рас­ход извести, потери железа со шлаком. С этих позиций со­держание железа должно быть максимальным, а содержание кремнезема— минимальным.

Расчет и практика производства показали, что содержа­ние железа в железорудных материалах желательно иметь в пределах 68—69 %, а количество кислых оксидов не должно превышать 3% (в металлизованном 5%), так как в против­ном случае использование методов бездоменного получения металла становится экономически невыгодным. Однако очень низкое содержание кремнезема может привести к разрушению, разбуханию и слипанию шихты при восстановлении, что сни­жает эффективность процесса.

В связи с этим возникает проблема использования в ка­честве шихты для металлизации офлюсованных железорудных материалов. Присутствие в шихтовых материалах оксидов кальция и магния повышает их восстановимость и прочность при восстановительно-тепловой обработке, уменьшает разру­шение при низких и склонность к слипанию при высоких тем­пературах,, улучшает условия науглероживания окатышей в процессе их металлизации. Требования к основности разли­чаются в зависимости от свойств исходных железорудных ма­териалов и типа процесса металлизации. Так, если для установок Мидрекс значение основности специально не оговаривается (обычно оно составляет 0,5—0,8).

Учитывая тот факт, что в процессе восстановления вред­ные примеси практически из шихты не удаляются, следует восстанавливать железорудные материалы с минимальным со­держанием вредных примесей (серы, фосфора, меди, мышьяка и др.). Верхний предел их содержания определяется маркой выплавляемой стали и типом сталеплавильного процесса, однако, в любом случае содержание серы и фосфора не должно превышать 0,015-0,02%. Серу в большей степени можно удалить при производстве окисленных окатышей из же­лезорудного концентрата. Фосфор при окислительном обжиге не удаляется, поэтому для металлизации можно применять лишь руду с низким содержанием фосфора.

Наличие оксидов щелочноземельных металлов (Na₂O; K₂O) нежелательно, так как они способ­ствуют разбуханию и разрушению материалов в процессе вос­становления и тем самым к ухудшению газопроницаемости столба шихты и показателей процесса металлизации.

Физические свойства. Эффективность процесса восстанов­ления в движущемся слое в значительной степени зависит от высокой проницаемости столба шихты, способствующей хоро­шему контакту газовой и твердой фаз. Высокая газопрони­цаемость достигается при применении материалов с узким фракционным составом и высокой прочностью на сжатие и истирание. Требования к физическим свойствам железорудно­го сырья (прочности, фракционному составу, истираемости и др.) в значительной мере различаются в зависимости от специфики процесса металлизации. Например, для процессов металлиза­ции с использованием газообразных восстановителей (в шахтных печах, ретортах) крупность окатышей должна нахо­диться в пределах 10—30 мм, содержание мелочи (< 5 мм) не должно превышать 5 %, механическая прочность в исходном состоянии— не ниже 2000 Н/окатыш, доля окатышей фракции 9,5—16 мм должна составлять 85-95%; доля фракции > 6,35 мм при испытании в барабане — не менее 95 %; дояя фракции < 0,6 мм — не более 4 %. Как видно, требования к содержанию мелочи в шихте для шахтных печей металлизации железа жестче, чем для доменных, так как в первых отсутствует кокс, разрыхляющий шихту и служащий опорным каркасом столба шихты.

Для вращающихся печей, в которых слой восстанавливае­мого материала невелик и его газопроницаемость не влияет значительно на скорость процесса и производительность установки, требования к фракционному составу и прочности железорудного сырья не являются такими жесткими, как для шахтных печей. Это расширяет возможность более широкого выбора сырья для металлизации во вращающихся печах.

В процессах производства губчатого железа в агрегатах с использованием газообразного восстановителя в качестве железорудного сырья применяют как окатыши, так и кусковые руды, при этом доля окатышей на установках этого типа составила 80%.

Основная масса окисленных окатышей для процессов металлизации производится на обжиговых конвейерных машинах. Это связано с получением на них окатышей более однородных по форме и крупности, образующих меньше мелочи.