RU2219256C1 - Fluxed iron-ore agglomerate production process - Google Patents

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: in a process of agglomeration-mediated production of agglomerated blast-furnace raw material, the following operations are involved: dosing components, controlling intake of carbon into charge coming with solid fuel, mixing, agglomeration, and caking charge to yield agglomerate with constant predetermined iron content, continuously determining summary temperature of emission gases in three neighboring vacuum chambers, and forced cooling of agglomerate on cooler. Additionally, difference between content of ferrous oxide in agglomerate leaving agglomeration machine and that from cooler is measured and maintained within a range of 1.0 to 1.5%. Carbon consumption control is further effected from change in summary temperature of emission gases and deviation of this value from value corresponding to predetermined limits for ferrous oxide content difference. Consumption of carbon is changed by 0.075-0.1 wt % in inverse proportion to change in ferrous oxide content difference per each 0.1 wt %. EFFECT: increased strength of agglomerate with lower consumption of solid fuel in agglomeration process, stabilized high-temperature properties of agglomerate allowing its smelting in blast furnace with decreased heat reserve in furnace, and lowered consumption of coke. 2 tbl

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к получению доменного окускованного сырья методом агломерации. The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to the production of blast-furnace blasted raw materials by agglomeration.

Известен способ агломерации [1], в котором в качестве контролируемого параметра температурно-теплового процесса спекания шихты, определяющего свойства агломерата, используется температура отходящего газа в вакуум-камерах агломашины. Способ не предусматривает использование определенных закономерностей в виде управляющего воздействия на качество продукта. A known agglomeration method [1], in which the temperature of the exhaust gas in the vacuum chambers of the sinter machine is used as a controlled parameter of the temperature-thermal sintering process of the mixture, which determines the properties of the sinter. The method does not provide for the use of certain laws in the form of a control effect on the quality of the product.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к заявляемому является способ производства офлюсованного агломерата [2] , в котором предусматривается регулирование режима спекания изменением содержания углерода в шихте. Способ, однако, не регламентирует параметров режима спекания при резком принудительном охлаждении сходящего с агломашины горячего спека на охладителе, связанных с этим фазово-структурных превращений, в том числе вторичного окисления продукта, вызывающих снижение прочностных свойств при последующем воздействии механических нагрузок и в процессе восстановительно-тепловой обработки в доменной печи, что приводит к перерасходу твердого топлива и кокса при спекании и доменной плавке. The closest analogue in terms of the set of essential features and the achieved result to the claimed one is a method for the production of fluxed agglomerate [2], which provides for the regulation of the sintering mode by changing the carbon content in the charge. The method, however, does not regulate the parameters of the sintering mode during sudden forced cooling of the hot cake leaving the sintering machine on a cooler, associated with this phase-structural transformations, including secondary oxidation of the product, causing a decrease in strength properties upon subsequent exposure to mechanical loads and during heat treatment in a blast furnace, which leads to an excessive consumption of solid fuel and coke during sintering and blast furnace smelting.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение прочности агломерата при экономии твердого топлива в аглопроцессе, а также стабилизации высокотемпературных свойств агломерата, позволяющая при его проплавке в доменной печи снизить резерв тепла в горне и уменьшить расход кокса. The objective of the proposed technical solution is to increase the strength of the sinter while saving solid fuel in the sinter process, as well as to stabilize the high-temperature properties of the sinter, which, when smelted in a blast furnace, can reduce the heat reserve in the furnace and reduce coke consumption.

Указанная задача решается тем, что в предлагаемом способе производства железорудного офлюсованного агломерата, включающем дозирование компонентов, регулирование расхода углерода в шихту, вносимого твердым топливом, смешивание и окомкование шихты с получением агломерата с постоянным заданным содержанием железа, непрерывное определение суммарной температуры отходящих газов в трех смежных вакуумкамерах, принудительное охлаждение агломерата на охладителе, дополнительно определяют разницу содержания закиси железа в сходящем с агломашины и сходящем с охладителя агломерате и поддерживают ее в пределах 1,0-1,5%, при этом расход углерода изменяют на 0,075-0,1% мас. обратно пропорционально изменению разницы на каждые 0,1%. This problem is solved by the fact that in the proposed method for the production of iron ore fluxed agglomerate, including dosing of components, regulating the consumption of carbon in the mixture introduced by solid fuel, mixing and pelletizing the mixture to obtain an agglomerate with a constant predetermined iron content, continuous determination of the total temperature of the exhaust gases in three adjacent vacuum chambers, forced cooling of the sinter on a cooler, additionally determine the difference in the content of iron oxide in the sinter ins and converging with coolant agglomerate and maintained in the range 1.0-1.5%, the carbon flow rate is changed to 0,075-0,1% by weight. inversely proportional to the difference difference for every 0.1%.

При этом регулирование расхода углерода производят по изменению величины суммарной температуры и отклонение ее от соответствующей заданным пределам разницы содержания закиси железа, поскольку она однозначно характеризует температурно-тепловой уровень процесса, фиксируется непрерывно в отличие от дискретного отбора проб сходящего с агломашины и охладителя агломерата и продолжительности проведения химического анализа. At the same time, carbon consumption is controlled by changing the total temperature and deviating it from the corresponding difference in the iron oxide content, since it uniquely characterizes the temperature-thermal level of the process, is fixed continuously, in contrast to discrete sampling coming from the sinter machine and sinter cooler and the duration of chemical analysis.

Кроме того, для стабилизации возможных высокочастотных колебаний степени окисленности агломерата в период снижения или повышения суммарной температуры с отклонением ее от соответствующей заданным пределам разницы содержания закиси железа, скорость агломашины изменяют обратно пропорционально на величину продолжительности прохождения паллет над одной вакуумкамерой на время транспортного запаздывания от дозирования твердого топлива до загрузки смешанной с ним шихты на агломашину. In addition, in order to stabilize possible high-frequency fluctuations in the degree of oxidation of the sinter during a decrease or increase in the total temperature with deviation from the difference in iron oxide content corresponding to the given limits, the speed of the sinter machine is inversely proportional to the duration of the passage of the pallets over one vacuum chamber for the time of transport delay from dosing of solid fuel before loading the mixture mixed with it onto the sinter machine.

Сущность способа заключается в следующем. The essence of the method is as follows.

Производство агломерата из шихты, содержащей заданные железорудные материалы и флюс, предполагает максимальное привлечение технологических воздействий для получения продукта с металлургическими свойствами, соответствующими требованиям доменной плавки. К технологическим факторам в наибольшей степени относится расход углерода на спекание, регулирование которого дает возможность оптимизировать на определенном уровне изменяющиеся с противоположным знаком исходную прочность, прочность при восстановлении, восстановимость, плавкость агломерата. The production of sinter from a mixture containing predetermined iron ore materials and flux, involves the maximum involvement of technological influences to obtain a product with metallurgical properties that meet the requirements of blast furnace smelting. The technological factors to the greatest extent include the carbon consumption for sintering, the regulation of which makes it possible to optimize at a certain level the initial strength, strength during recovery, reduction strength, reducibility, and fusibility of the sinter changing with the opposite sign.

При этом однозначно установлено и доказано практикой наиболее существенное влияние прочности агломерата в исходном состоянии, определяющей содержание мелочи 0-5 мм в агломерате: уменьшение содержания мелочи на 1% позволяет повысить производительность доменной печи на 1% и снизить расход кокса на 0,5% [3]
При производстве офлюсованного железорудного агломерата на современных аглофабриках производится его принудительное охлаждение на линейных охладителях перед подачей в бункеры доменной печи. Степень офлюсования спека при этом, учитывая его совместную проплавку с низкоофлюсованными или неофлюсованньми окатышами и железной рудой, находится в пределах по CaO/SiО₂ (основность) 1,3-1,6 ед., что соответствует интервалу "провала" прочностных свойств агломерата.At the same time, the most significant influence of the agglomerate strength in the initial state, which determines the fines content of 0-5 mm in the sinter, was unequivocally established and proved by practice: a decrease in the fines content by 1% allows to increase the productivity of the blast furnace by 1% and reduce the consumption of coke by 0.5% [ 3]
In the production of fluxed iron ore sinter in modern sinter plants, it is forced to be cooled on linear coolers before being fed into the bunkers of a blast furnace. Degree oflyusovaniya cake thus given its joint with proplavku nizkooflyusovannymi neoflyusovannmi or pellets and iron ore, is in the range of CaO / SiO ₂ (basicity) 1.3-1.6 units. That corresponds to the interval "dip" agglomerate strength properties.

Последнее связано с многофазностью минералогического состава агломерата, в том числе с ростом зерен двухкальциевого силиката до критических размеров, при которых их полиморфное превращение с увеличением объема при охлаждении ниже 570^oС способно привести либо к так называемому "саморазрушению" продукта, либо к созданию внутренних напряжений, реализующихся в дальнейшем при механических воздействиях в образование мелочи.The latter is associated with the multiphase nature of the mineralogical composition of the agglomerate, including the growth of dicalcium silicate grains to critical sizes, at which their polymorphic transformation with an increase in volume upon cooling below 570 ^o C can lead either to the so-called "self-destruction" of the product, or to the creation of internal stresses , realized in the future under mechanical influences in the formation of little things.

Регулятором управления снижением указанного явления выступает температурно-тепловой уровень аглопроцесса, выражающийся в его последствиях, связанных со скоростью охлаждения от температуры полученного на агломашине спека. The temperature-thermal level of the sinter process, expressed in its consequences associated with the cooling rate from the temperature of the sinter obtained on the sinter machine, acts as a controller for reducing this phenomenon.

Поскольку содержание закиси железа при постоянном содержании железа общего однозначно характеризует температурно-тепловой уровень аглопроцесса, изменение ее содержания в спеке было принято критерием оптимизации в настоящем способе. Since the content of iron oxide with a constant total iron content uniquely characterizes the temperature-thermal level of the agglomeration process, a change in its content in the cake was adopted as an optimization criterion in the present method.

Наряду с этим температура поступающего на охлаждение агломерата обуславливает прохождение реакции его вторичного окисления, увеличивающегося с ростом температуры, что вызывает снижение прочности при восстановлении гематита в магнетит в процессе доменной плавки. Along with this, the temperature of the agglomerate supplied for cooling determines the secondary oxidation reaction, which increases with increasing temperature, which causes a decrease in strength during the reduction of hematite to magnetite during blast furnace smelting.

Пределы изменения параметров предлагаемого способа отрабатывались на лабораторной аглоустановке. Спекали шихту из смеси 60% оленегорского и 40% ковдорского железорудных концентратов в чаше диаметром 400 мм при высоте слоя 320 мм, офлюсованной до основности 1,4 и 1,6 ед. при различном расходе углерода. The limits of changes in the parameters of the proposed method were tested on a laboratory sinter plant. The mixture was sintered from a mixture of 60% Olenegorsk and 40% Kovdor iron ore concentrates in a bowl 400 mm in diameter with a layer height of 320 mm, fluxed to a basicity of 1.4 and 1.6 units. at various carbon consumption.

Моделирование промышленного процесса "спекание-охлаждение" осуществлялось следующим образом. Шихту спекали в обычном режиме до достижения максимальной температуры отходящего газа и начала ее понижения, после чего спек обрабатывали и определяли содержание FeO в нем. Modeling of the industrial process "sintering-cooling" was carried out as follows. The mixture was sintered in the usual mode until the maximum temperature of the exhaust gas was reached and its decrease began, after which the cake was processed and the FeO content in it was determined.

Затем спекание шихты того же состава повторяли и по достижении максимальной температуры отходящего газа, продолжали выдерживать под разрежением в течение времени, равного продолжительности спекания, чем моделировали процесс охлаждения на линейном охладителе. Then, the sintering of the charge of the same composition was repeated and upon reaching the maximum temperature of the exhaust gas, continued to withstand under vacuum for a time equal to the duration of sintering, which simulated the cooling process on a linear cooler.

Усредненные результаты серии опытов даны в табл. 1, 2 при получении агламерата основностью 1,4 и 1,6 ед. с содержанием железа 58,1 и 57,3% соответственно. При этом содержание FeO в "горячем" и "охлажденном" агломерате обозначено соответственно FeO гор и FeO хол. Показатели процесса даны применительно к охлажденному агломерату, поскольку именно он является конечным продуктом. Дополнительно дана прочность при восстановлении "горячего" агломерата, что позволяет судить о степени влияния вторичного окисления. The averaged results of a series of experiments are given in table. 1, 2 upon receipt of the agglomerate basicity of 1.4 and 1.6 units with an iron content of 58.1 and 57.3%, respectively. The FeO content in the “hot” and “cooled” agglomerates is indicated by FeO mountains and FeO chols, respectively. The process indicators are given in relation to the cooled agglomerate, since it is he who is the final product. Additionally given the strength in the recovery of "hot" agglomerate, which allows us to judge the degree of influence of secondary oxidation.

Прочность в исходном состоянии (ПИ) и при восстановлении (ПВ) по выходу фракции +5 мм и степень восстановления (В) определяли соответственно по ГОСТ 15137-79, 19575-84 и 21707-76. The strength in the initial state (PI) and during recovery (PV) by the yield of the fraction +5 mm and the degree of recovery (B) were determined according to GOST 15137-79, 19575-84 and 21707-76, respectively.

Показатель "суммарная температура отходящего газа в трех смежных вакуум-камерах" (Т сум) моделировалась следующим образом. Применительно к агломашине АК-312, оборудованной 26-ю вакуум-камерами, и с учетом того, что согласно технологическим инструкциям спекание должно заканчиваться на предпоследней из них, записанный самописцем график изменения температуры отходящего газа разбивали на 26 частей и по сумме температур в 24, 25 и 26 частях, из которой максимальная приходилась на 25 часть, оценивали (Т сум). The indicator "total temperature of the exhaust gas in three adjacent vacuum chambers" (T sum) was modeled as follows. With regard to the AK-312 sintering machine, equipped with 26 vacuum chambers, and taking into account the fact that, according to the technological instructions, the sintering should end on the penultimate of them, the graph of the temperature of the exhaust gas recorded by the recorder was divided into 26 parts and according to the sum of temperatures 24, 25 and 26 parts, of which the maximum accounted for 25 parts, were evaluated (T sum).

Данные таблиц свидетельствуют, что поддержание параметров способа позволяет избежать получения как низкого, так и повышенного температурно-теплового уровня агломерации, устранить недопек или саморазрушение агломерата и повысить его прочность. При этом достигается максимальная производительность и высокая восстановимость продукта. The data in the tables indicate that maintaining the parameters of the method avoids obtaining both low and elevated temperature and thermal levels of agglomeration, eliminates the underflow or self-destruction of the agglomerate and increases its strength. At the same time, maximum productivity and high recoverability of the product are achieved.

Пределы параметров предлагаемого способа обосновываются данными таблиц. Оптимальные результаты спекания достигнуты в пределах разницы содержания FeO в "горячем" и "холодном" агломерате 1,0-1,5%. Изменение разницы как в сторону уменьшения ее до 0,8% и 0,5%, так и в сторону увеличения до 1,7% и 2,0% происходило соответственно при снижении расхода углерода с 3,2 до 3,0% и 2,8% или его увеличении с 3,8% до 4,0% и 4,2%. The limits of the parameters of the proposed method are justified by the data in the tables. Optimum sintering results were achieved within the difference between the content of FeO in the "hot" and "cold" agglomerates of 1.0-1.5%. The change in the difference both in the direction of decreasing it to 0.8% and 0.5%, and in the direction of increasing to 1.7% and 2.0% occurred, respectively, with a decrease in carbon consumption from 3.2 to 3.0% and 2 , 8% or its increase from 3.8% to 4.0% and 4.2%.

Это составляет 0,2%:2=0,1% и 0,4%:5=0,075%. This is 0.2%: 2 = 0.1% and 0.4%: 5 = 0.075%.

Таким образом, положительный технико-экономический результат достигается поддержанием разницы в содержании FeO в регламентируемых способом пределах и обратно пропорциональным изменением расхода углерода на регламентируемую способом величину при изменении разницы сверх пределов. Thus, a positive technical and economic result is achieved by maintaining the difference in the FeO content within the limits regulated by the method and inversely proportional to the change in carbon consumption by the amount regulated by the method when the difference changes beyond the limits.

В промышленных условиях способ реализуется следующим образом. In industrial conditions, the method is implemented as follows.

Путем отбора и анализа проб сходящего с агломашины и с охладителя агломерата производят оценку изменения разницы содержания закиси железа в нем, представляя в виде графической зависимости. О расходе углерода судят по изменению суммарной температуры отходящих газов в трех смежных вакуум-камерах, преимущественно в трех последних, над одной из которых обязательно происходит окончание процесса спекания и достигается максимальная температура отходящих аглогазов, и также представляют указанную зависимость графически. By sampling and analyzing samples coming from the sinter machine and from the sinter cooler, an assessment is made of the change in the difference in the content of iron oxide in it, presented in the form of a graphical dependence. The carbon consumption is judged by the change in the total temperature of the exhaust gases in three adjacent vacuum chambers, mainly in the last three, above one of which the sintering process is completed and the maximum temperature of the exhaust sinter gas is reached, and they also represent the indicated graphically.

По полученным графическим зависимостям ведут регулировку расхода топлива, имея значения содержания FeO в охлажденном агломерате (что предусматривается технологическими инструкциями) и оценивая величину разницы FeO гор - FeO хол по первому графику. Based on the obtained graphical dependencies, fuel consumption is adjusted, having values of FeO content in the cooled agglomerate (as provided by technological instructions) and estimating the difference in FeO mountains - FeO chol according to the first schedule.

Способ может быть реализован в сигнальном виде или в автоматическом режиме, когда суммарная температура регистрируется сигналом потенциометра от трех последовательно соединенных термопар, а управляющее воздействие на дозатор топлива производится при отклонении суммарной температуры на определенную величину. The method can be implemented in a signal form or in an automatic mode when the total temperature is detected by a potentiometer signal from three thermocouples connected in series, and the fuel metering is controlled when the total temperature deviates by a certain amount.

Реализация способа позволят повысить прочность агломерата на 1,5-2,0%, избежать перерасхода топлива, экономя его в количестве до 2,0 кг на тонну агломерата. The implementation of the method will increase the strength of the agglomerate by 1.5-2.0%, to avoid excessive consumption of fuel, saving it in an amount of up to 2.0 kg per ton of agglomerate.

Поскольку тягодутьевые средства агломашины намного превосходят таковые на линейном охладителе, просос воздуха и окисление агломерата на агломашине может выступать как фактор регулировки и стабилизации содержания закиси железа в короткие промежутки времени, не ухудшая в целом качество агломерата в исходном состоянии и при восстановлении, но ограничивая его колебания по свойствам в вязкопластичной зоне доменной печи (температура плавления, фильтрации через коксовую насадку, содержание закиси железа в первичном шлаке и его количество и т.д.). Since the blow-off means of the sinter machine are much superior to those on a linear cooler, air leakage and oxidation of the sinter on the sinter machine can act as a factor in regulating and stabilizing the iron oxide content in short periods of time, without generally affecting the quality of the sinter in the initial state and during recovery, but limiting its fluctuations according to the properties in the viscoplastic zone of the blast furnace (melting point, filtration through a coke nozzle, the content of iron oxide in the primary slag and its amount etc.).

Агломерационный процесс, являясь самостоятельным переделом, тем не менее, призван обеспечить стабильность и экономичность доменной плавки. Положению и ширине вязкопластичной зоны в этом случае придается превалирующее значение в сравнении с другими факторами. При прочих равных условиях стабилизация степени окисленности агломерата позволяет стабилизировать зону "когезии", уменьшить резерв тепла в горне и избежать перерасхода кокса [4]. The sintering process, being an independent redistribution, nevertheless, is designed to ensure the stability and efficiency of blast furnace smelting. The position and width of the viscoplastic zone in this case is given the prevailing value in comparison with other factors. Ceteris paribus, stabilization of the degree of oxidation of the agglomerate makes it possible to stabilize the “cohesion” zone, reduce the heat reserve in the furnace, and avoid overuse of coke [4].

При реализации предлагаемого способа при превышении суммарной температуры выше заданной величины скорость агломашины следует уменьшить для повышения окисления продукта на ней или наоборот - при снижении суммарной температуры ниже заданной величины - скорость машины увеличить, снизив окисление агломерата на ней и "приподняв" содержание закиси железа в спеке. Последний случай является ограничительным, предполагающим, что полное прохождение спека до колосников паллет сместится с предпоследней вакуум-камеры на последнюю, т.е. на одну, и не допустит "недопек". When implementing the proposed method, when the total temperature exceeds a predetermined value, the speed of the sinter machine should be reduced to increase the oxidation of the product on it, or vice versa - if the total temperature is lower than the specified value, the speed of the machine should be increased by reducing the oxidation of the sinter on it and "raising" the iron oxide content in the cake . The latter case is restrictive, suggesting that the complete passage of the cake to the pallet grates will shift from the penultimate vacuum chamber to the latter, i.e. one, and will not allow "nedodek".

В процессе реагирования на изменение суммарной температуры путем изменения расхода углерода в шихте скорость агломашины поддерживают измененной на продолжительность транспортного запаздывания от воздействия на дозатор твердого топлива до загрузки смешанной с ним шихты на агломашину, после чего скорость последней восстанавливают, ведя процесс в предусмотренном данным способом режиме. In the process of responding to a change in the total temperature by changing the carbon consumption in the charge, the speed of the sinter machine is maintained changed by the duration of the transport delay from exposure to the solid fuel dispenser to loading the mixture mixed with it onto the sinter machine, after which the speed of the sinter machine is restored, conducting the process in the mode provided for by this method.

Литература
1. Авт. свид. СССР 1773263. Способ определения места окончания спекания на агломашине. 30.10.1992, Бюл. 40.Literature
1. Auth. testimonial. USSR 1773263. A method for determining the end of sintering on an sinter machine. 10/30/1992, Bull. 40.

2. Патент СССР 1836455. Способ производства офлюсованного агломерата. 23.08.1993, Бюл. 31. 2. USSR patent 1836455. Method for the production of fluxed agglomerate. 08/23/1993, Bull. 31.

3. М. Я. Остроухов, Л.Я. Шпарбер. Справочник мастера-доменщика. М., Металлургия, 1977. 3. M. Ya. Ostroukhov, L.Ya. Sparber. Handbook of the master-domen. M., Metallurgy, 1977.

4. Н.А. Гладков, В.А. Улахович, В.С. Якушев и др. Поведение железорудных материалов в процессах доменной плавки //Сталь, 1989, 12. С.7-12. 4. N.A. Gladkov, V.A. Ulahovich, V.S. Yakushev et al. Behavior of iron ore materials in blast-furnace smelting processes // Steel, 1989, 12. S.7-12.

Claims (2)

1. Способ производства железорудного офлюсованного агломерата, включающий дозирование компонентов, регулирование расхода углерода в шихту, вносимого твердым топливом, смешивание, окомкование и спекание шихты с получением агломерата с постоянным заданным содержанием железа, непрерывное определение суммарной температуры отходящих газов в трех смежных вакуум-камерах, принудительное охлаждение агломерата на охладителе, отличающийся тем, что дополнительно определяют разницу содержания закиси железа в сходящем с агломашины и сходящем с охладителя агломерате и поддерживают ее в пределах 1,0-1,5%, производят регулирование расхода углерода по изменению величины суммарной температуры отходящих газов и отклонению ее от соответствующей заданным пределам разницы содержания закиси железа.1. A method for the production of iron ore fluxed agglomerate, including dosing of components, regulating the consumption of carbon in the mixture introduced by solid fuel, mixing, pelletizing and sintering the mixture to obtain an agglomerate with a constant predetermined iron content, continuous determination of the total temperature of the exhaust gases in three adjacent vacuum chambers, forced cooling of the sinter on the cooler, characterized in that it further determines the difference in the content of iron oxide in the descending from the sintering machine and descending from hladitelya agglomerate and maintained in the range 1.0-1.5%, produce carbon flow control for changing the magnitude of the total flue gas temperature and its deviation from a predetermined limit corresponding to the difference of content of ferrous oxide. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход углерода изменяют на 0,075-0,1 маc.% обратно пропорционально изменению разницы содержания закиси железа на каждые 0,1 маc.%.2. The method according to claim 1, characterized in that the carbon consumption is changed by 0.075-0.1 wt.% Inversely with the change in the difference in the content of iron oxide for every 0.1 wt.%.

Images