автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка технологии получения железнорудных окатышей, содержащих остаточный углерод

АКАДЕАЛИЯ НАУК УКРАИНЫ Институт черной металлургии им. З.И.НЕКРАСОВА

На правах рукиписи

РОГИНСКИЙ Михаил Захарович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ

ЖЕЛЕЗНОРУДНЫХ ОКАТЫШЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ ОСТАТОЧНЫЙ УГЛЕРОД

05. ¡6.02 - "Металлургия черных металлов''

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук .

Днепропетровск - 1992 год

Работа выполнена в Институте черной металлургии им. З.И.Некрасова Академии наук Украины. '

Научный руководителе

кандидат технических наук, старший научный сотрудник М.Д.ЖЕМБУС

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор Г.В.ГУБИН; кандидат технических наук, старший научный сотрудник Ф.М.ЖУРАВЛЕВ.

Ведущее предприятие

КригорОЕский Северный государственный горно-обогатительный комбинат.

Защита состоится 2-3 специализированного совета К.141.02.01 по адресу: 320050, г. Днепропетровск,

1993 г. в час. на заседании

в Институте черной металлургии пл. Стародубова, 1.

С диссертацией мохно ознакомиться в библиотеке Института черной металлургии.

Авшрефграт разослан 2/) 1922г.

Ученый секретарь специализированного совета, с;;., кандидат технических паук

Г.В.ЛЕВЧ1ШКО

.,. з' . ,

ОБЩАЯ ХАРШЕРЙСТЖА РАБОТЫ

Актуальность работы. Трудности, перокиваеуно черной металлургией, в больной степени связаны с дефицитом кокса. Причины суцествукцего положения объективны, во многом объясняются изно-еенкостьв осноегшх фондов коксокгиических предприятий, ухудяе-кием качества и условий добычи коксущпхся углей, а в последняя годы - также социальной напряженность*}, и навряд ли могут бить уотранены и бяижаПзве время.

Рациональным путей резгекяя проблемы э данных обстоятельствах представляется замена части кокса некоксутцкмся углем, который должен поступать в доменную печь, минуя коксовую батарею, в составе железорудных материалов. В результате снизится потребность в гоксусцихся углях, улугзится сырьевая база коксохимического производства, появится возможность шзсда из эксплуатации и реконструкции основных фондов. В связи с опт возникал необходимость в разработка способов введения топлива в состлэ железорудных окатыгей и максимального сохранения углерода этого топлива после об.тига сырья.

Цадь работы заклгчалась в разработке технологии получения яедезорудных окатыззй, содер-таг^их более двух процентов остаточного углерода, продугматриЕзхт.еЯ минимальную степень газификации топлива при подготовке сырья.

Научная новизна. Дана количественная оценка механического и химического разупрочнкгцого действия топлива на железорудные окатпги; Выполнен термодинамический анализ систеа, определяв??« состояние железорудного окатыша с топливный ядром в ходе его обаига в газовой фазе с перзненкьм коэффициентом избытка воздуха. Определена условия достижения равновесия в системах РвдО^-Ре0-Н2-Н20-С0-С02-02, Ре0-Ре-Н2-Н20-С0-С02-02 и С-Н2-Н2ОЧХ)-С02-02 в процессе одновременного осуществления химических взаимодействий', обусловливавших кал окисление оксидов гедеаа, так и их восстановление. Развита математическая интерпретация протекания указанных взаимодействий. Измена микроструктура железорудных оболочек окатыяей с частицами антрацита в центре, полученных в атмосферах с различными окислительными потенциалами. Определены кинетика росстановления окоидов хелеза твердой и расплава е присутствия антрацита, количество и состав летучих топлива,

удаляемых пра обьиге ок&тщей. Установлена хкмнческая активность летучих вецеств и органической части антрацита по отнсгошш б оксидам железа, а также обожх компонентов в комплексо.

Практическая ценность. Разработан* технология получения ка-лезоруднше окатышей, оодердйцнх болов двух процентов остаточного углерода. Разработаны приемы я параметры процесса накатшаниз аелезорудного офлюсованного концентрата на антрацитовые ядра. На укрупненной лабораторной установке определены оптимальные параметры периодов нагрева, обжига и охлаждения. Показана целесообразность проведения термообработки углеродсодеряацаго сырья в атмосфере азота. Оценены металлургические свойства железорудных окатышей с остаточный углеродом.

. Реализация результатов работы. Разработано ТЛЗ на производство опытной партия углеродсодержаг^гх окатыией в условиях Соко-ловско-Сарбайского горно-обогатительного производственного объединения.

Апробация работы, Материалы диссертационной работы долохе-ны на 6 научно-технических конференциях, заседаниях технических советов Кагаитогорского металлургического комбината, Соколовско-Сарбайского горно-обогатительного производственного объединения и Северного государственного горно-обогатительного комбината, а такхе на научных семинарах и заседаниях секции Ученого совета "Металлургия чугуна" Института черной металлургам.

Публикация материалов. По материалам диссертации опубликовано в соавторстве II статей и тезисов докладов, получено 6 авторских свидетельств ц реаений о Еадаче авторских свидетельств на изобретения.

Объем работа. Диссертация состоит из введония, 5 глав, выводов и приложений, изложен^ на 125 листах маяинописного текста, ■включает 85 иллюстрации, 25 таблиц и 134 литературных источника.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. 4изико-хныические особенности процессов, происходя:?« при термообработке аелезорудных углеродсодерааг^х материалов /обзор литературы/

Результаты исследований газообразных продуктов реакций восстановления, ьл/.яшш вида и количества углеродистого восстановителя на кинетику его взшгмоде^стьиа с оксидами железа свидетель-

ствуэт о лкштарусцзй рол:! рвепз газн^-лкециз. Установлено, что рзакц^сшзая способность углеродистых 1гатер:та^ов опредзллотся их состагсм п структурой. Потону га-тлнм Еспроссл пслуталя езлсзо-рудгпп: озагвюЗ о сстато^-Л! углероден ш&яетсз г::5ср твердого тспл^па.

!&т:алыллга эвачензед! пгхода летутаж гл^еств, убита орга-шчзскоЗ иасса при т?р:ЪчссЕси рпзЕогггпгл и малцг.-оппсЗ способ-го;?" ?герднх предукез пзролгза хсрзлтсрзсуетсл гпграцй!.

Анализ прссетлстав; гсжгсггЛ гпергйг.оч

пегагыг.зс», спргд1еле:2,гя долл спопо^л'ггс-.-сго с^гга почу.а-га благодаря яьгдецпз а сосгсз п8~зоруд::пх А'згсрс.ггээ утлзрода, гсгся кегггдогагапз отзоегт улу^счпо похгзасзгоЗ лгаим

га стег нсаольсогагаз чготз^о ггталл;:зоЕагз:о.Ч гктгн.

!гсг"?дог2?гя лг?гооруд!?п тгрр^злоз с сетатотл-у утлеро-,:•,! ерз всоользоззелк откоептевьнэ крутая фрапцяЛ гепллга /а -25 г,;/ с2идствльо?зус7,' чтэ параметр, газ хп'лчгсгаз гл'-тзгпос1Ь| огг'пш=ав? опргделгг^гй гогдейетглз па содержание остаточного углерода. Поклзиие нрупностз кокепка, топлзша, обладавшего высокой реакционной способностью, пз позволяет заметно снизить степень газнтнлллди., углерода.

Разработан по повучекаа .гелезорудгах окатксой с остаго'ьт.л! углеродом путем обзиг-а с подачэЛ воздуха через слой, 'го есть в репп-'з агломерации, обладает бисоеоЯ технологичность?). Емзстэ с тем использование пылоеидной ¿¡ракцни теплила и нроьэдьнла обт-га в огислительпоЭ атиосфсрз приводят газк.Т:птаг,:г.1 э процесса получения сырья значитоль'ксЗ часта вьедзнпого углэрода.

2. Исследовакиз влияния антрацита на качэстсо ¡хзлезорудннх еяегоз с остаточки углероден

Разработанная технология предусматривает еездзнно и сохранение после термообработки в окатпзах иаяспиалкю" возможного количества топлива. Однако уголь гак гецестко низкой прочности, находясь л составе окатглей, оемсч?.5Т опредсл'з.чнуэ долю спека и теы салм снижает сбгцуя прочность обог.кекного материала. Поэтому хаа-на количественная оцзнка влияния топлива на изиенениа прочности железорудных спеков. В качестве топлига з исследованиях применяли донецкий антрацкт. Еило учтено, что, используя угяеродсодсраа-щне образци, иояно определить лись суммарное разупрочняпцее влия-

кие топлива как механического включения и химического реагента. Причиной бтого является происходящее при обжито Езышодейстсио летучих ведзств и углерода антрацита с сэлегоруд!2£! материален, что сказывается на дополнительном снижении его прочности.

Для оценки чисто механического раэупрочняюцего действия топлива требовалось устранить химический фактор. С етой цель» использовали внзртшй по отнесения к оксидам холоза материал, не прсЕызлгций прочности угля - хлорной слый магний, количество которого соответствовало содержанию топлива. Образцами являлись таблетки высотой я диаметром 15 ш. Нагрев и охлаждение вели со скоростью 100°С/млн , температура обжига составила 1300°С, выдержка при ней т 5 шш,

Результаты исследования показали, что основное влияние на прочность спеков топливо оказывает в результате химического взаимодействия о оксидами железа. Как механическое включение уголь в количестве 10% снижает прочность железорудного материала на 56*, о.долей 7,5* - на 30*, а при содержании 5* - лишь на 14*. Приведенные данные позволяет считать возможным введение ж железорудные окатши до 7* топлива.. Резервы повышения их прочности заключаются в снижении химической активности углеродсодержащей добавки.

Химическая активность антрацита определяется его летучими веществами и органической кассой, Доля химической активности топлива, определяемая его органической частый, возрастает от 67,675,8* при крупности 1-3 мм до 70,1-96,0* при крупности 3-10 мм. В практическом плане полученные данные позволили оценить нижнюю границу крупности антрацита - 2-3 мм. При дальнейшем снижении размеров »истиц роль летучих в комплексной восстановлении заметно возрастает. .

Дополнительного снижения химической активности топлива можно достичь путем его пассивации. Способ пассивации /12/ разработан с учетом особенностей углетермического восстановления, осуществляемого посредством газовой фазы. Создание оболочки с низкой диффузионной проницаемостью вокруг частиц антрацита позволяет решить поставленную задачу.

3. Исследование процесса обетга и внбор оптимально условий получения кэлезорудии* скатшей, содержали остаточный углерод

Антрацит нз сиачивается водой, позтоиу требует специальной подготовки перед подачей а оноахонатель. В соответствии с разработанным способом /13/, вначале частицы антрацита крупностью 310 ™ покрывают слоем углеводорода, например, битуиа, Для отого оба гоыпоконта нагревают до температуры К0-2С0°С. Затеи залига-ьт 'битуы в смеситель с потесненный в пего антрацитец при постоянном кзреыеаиЕзти. Расход битума составляет 2,5~4,0;5 от иассы антрацита. Поело &тсго в смеситель эаекпает оАтгеовлпнуп пелезеруд-нуя пихту з количества IC0-200;» от пасен антраштз. Часть isxtu усваивается слоеи батуна. 3 результат получается акхргцихошэ ядра, не слипающиеся друг с другом, взроховатт, с поззротостьв, суачлваеноЗ г:о,цсй. Согласно способу /16/ охяауденяе гранул ьедет-ся на в столба материала, где при высоких текпературах происходит их сяипапиэ, a eo r.pan;siran, 2согда отсутствует условия оо'разоззания друз03.

В исследованиях использовали кагнетптоглй гвлезорудпыа концентрат ЦГОНа, долс:итиг;!роггн!Г1й кзгэстняи, беиташт, а таккэ донецкий адаракит о содержание; j углерода 91,7055. Основность пласты составляла 0,8. ИзготоЬлешв окатппоЗ производил?! па чазвьои окешеователэ дишэяроа Î а. Получешкз грапуян iJpaïasra 10-20 и» помещала в обзздговуп чаау диамзтрои 300 ш укрупненной лабораторной установки. Ряд исследований проводил!.: па обрззцах-таблэт-кзх в электрической печи сопротивления.

На первен еггла обяпга - сукпэ принцкпиалымз отличия з поведении безуголышх и 'углародсодср^егрпс окатглпей отсутствует.

Исследование пзриода нагрева окатшой. Нагрев производили от те.»£пературч окоетанпя суцкн - 550-570°С до дост'ггенпя минимальной те:ятературы обгига - II75-ÎI95°C. Коэффициент избытка воздуха при сгераши природного газа а изменяли з интервала 0,651,4, скорость нагрева окатныэй на укрупненной лабораторной установке составляла , а таблеток в электрической печи -200 и 300°С/шга. Последующую обработку проводит при посюензшх условиях: период обжига - с юксимальной температурой 1240°С, длительностью 5 пин, в продуктах сгорания природного газа а а « 1,25; период охлаждения - в атмосфере азота со скорость»

. Исследованным показателем периода нагрева явилась степень газификации углерода антрацита.

По результатам исследования уотаноалено, что для окатшай, содергацнх топливо крупностью 3-10 iat в диапазона ковффициентоз избытка вчздуха 0,85-1,4 при Шатрове со скоростью 100оС/иин степень газификации углерода составляет 1,5-8,0л, а с повьаэниси скорости до 200°0/|зщ.снижается до 0,8-3,2S¡. При нагросэ в нейтральной атыос&зрэ при скорости I00°C/isni степень газк$икациа снижается до 0,6-2, Z», а при скорости 300°С/шш - до 0,44-1,23^. /рио. 3.1/. Ограничения по коэффициенту избытка воздуха можно ввести из оообрагений экономии природного газа.

Исследование периода обжига окатыаей проводила при л »0,851,4, длительности данного периода 2-0 шгн , температурах 1150-1300°С. Условия периодов нагрева /скорость 100°С/мин , а. =1,25/ и охлаждения/скорость таккэ I00°C/isni, атмосфера - азо?/ издерживались некзыокнеш.

При ol я 0,85 содержание кислорода в продуктах сгорания природного газа минимально /0,68^7, а, следовательно, минимальна и отепокь газифякадан углерода в результате его выгорания. Однако с стих условиях максимально оодергаше оксида углерода и водоро-л да /соответственно 4,ОГи 2,745*/, которыз приводят к получэшш каибольпого в исследованных пределах количества РеО по рзакцкз восстановления Fo^O^, а на ъснове оксида железа и жидкой фазы. С ростом температуры этот процёсо хштенсифицируется. В контакте с высоким оодердиншем расплава происходит активная газв^акация углерода.

При с*. »1,4 максимальное содержание кислорода /6,20;á/ в га.-зовой фазе определяет и наибольшую степень газификации углерода /рио. 3.2/, Практическоо отсутствие восстановителей /оксида углерода и водорода/ не способствует вддкофазноыу образованию, а, следовательно, и увеличению степени газификации за счет взаимодействия топлива с расплавом.

Количество жидкой фазы оказывает серьезное влияние и на прочность окатышей. При низких температурах и длительности процесса, а также высоких коэффициентах избытка воздуха содерканиа кидпой фазы и, соответственно, прочность окатышей, пониженны. Высокие температуры, длительность процесса и низкие косффшиен-ты избытка воздуха приводят к обратному эффекту.

лишив скорости и атмосферы нагрева на степень газификации углерода в окатгагах

2,5 О

г

1С0 200 зсо 'ко 200 зоо

р|

I

£

с; ¡1

и

га

Й &

га

а

н о

5,0 2,5

о

б

5777

100

200 300

5,0 2,5 0

в

7,5 .5,0

2,5

100

200

7,5 5,0 2,5

300

е

щ

100 200 ЗОО '100 200 300 Скорость нагрева,

Крупность антрацита - 3-10 мы; а - нагрев в атмосфере азота; коэ.!фщиент избытка воздуха: б - 0,65, в - 1,0, г - 1,25, д - 1,35, е - 1,4

Оптимальные условия определяются коэффициентом избытка воздуха 1,0-1,35, температурой 1200-1260°С. При ©том степень газификации углерода составляет 2-20#, прочность окатышей на сжатие -61-108 кг/окат.

Проведение периода обжига в атмосфере азота при температурах 1200-1260°С позволяет снизить степень газификации углерода до 1,5-7,0?».

Исследование периода охлведения окатьаей проводили в атмосфере о содержанием кислорода от 0,8Х /азот/ до 21* /воздух/. Условия периодов нагрева /скорость 100°С/ыин, ос . 1,25/ и обжига /длительность 5 мин, Ы. - 1,25, температура 1230°С/ поддерживались постоянными.

При использовании антрацита крупностью 3-10 мм степень газификации углерода возрастает от 0,42-4,41* при охлаждении в нейтральной атмосфере до 0*72-12,51Й при охлаждении на воздухе. Минимальное значение соответствует скорости охлаждения 300°С/мин, максимальное - скорости 100°С/мин,/рис. 3.3/.

4. Металлургичеокио свойства и микроструктура

железорудных окатшей. содержащих остаточный углерод

Кеталлургичеокие свойства партий окатышей, подвергнутых комплексным испытаниям, приведены в табл. 4.1.

О увеличением ковффщиента избытка воздуха в период нагрева от 0,85 до 1,25 массовая доля фракции +10 мм /ГОСТ 19575-84/ несколько падает /от 82,7 до 74,434/. Лучшие показатели, получен-шэ при а. ж 0,65, связаны с упрочнением, происходяврш в диапазона температур 1100-1250°С, когда в присутствии водорода и оксида углзрода образуется дополнительное количество РеО, а, следовательно, и расплава. Дальнейшее увеличение а. от 1,25 до 1,5 вызы-. Бает пониаешз горячай прочности. Влияние дополнительного упроч-вгшш сказывается большз, чем разупрочнялцее воздействие вновь оэ'рсззьгичг.зго гематита, и кассовая до ля. фракции +10 мм увеличивается до СО,С ростом содержания Ре ¿Од связаны несколько пош-, ескнзд истарзвмость /4,Ш и восстановвмость /24,7#/ окатшей.

. В с:;£1Ш2Я, полученных при л. - 1,0-1,25 в период обжига, ылкростр^этура катериада хоропо упрочненная. Цементирухцая пла-ковая связка представлена оливином, что подтверждается анализов . огати:гй кетодсм инфракрасной спектроскопия. СуцестЕэннуп роль в структура жояззорудной оболочки играет также непосредственная

Вашшие теипературн и атмосферы периода оСшьга па степень газификации углерода а прочность owwuseß

•¿о

О Í-

I 1 А

¿122/ tai

100 50 О

р

я

Ci р.

й fe

1150 1200 1250 1300 1150 1200 1250 IC00

4 > 100

К :t

ii

СЭ

Й 0 с

П

У

H

о

II

я

Й о —

1150 1200 1250 IG СО g 1150 1200 1250 ГССО

о

J>

ICO 50

i m

USO 1200 1250 1300 ИБО 1200 1250 1200

Тегшаразура периода обгэта, °С

Круииоать антрацита - Ь-10 ш. ¿дителыюеть периода обамга-:i-7 нчн. Ко ¡44-11 циент избытка воздуха: I - 0,85, II - 1,25, Ш - 1,4

контактная связь между частица;,:;! вюстита и магнетита. Связку в микроструктуре окатшей по&тоиу следует считать коибшшровшшой-оксидно-йлаковой, которая, как известно, в наибольшей мере обеспечивает прочность материала в походном состоянии и при восстано-вителыга-тепловой обработке. Топливное ядро - антрацит - сохраняется в виде крупной частицы, непосредственно не контактируйтеП с веществом окатша. Наличие в железорудной составлшцей окатышей хорояо развито!! равномерной ыикропористостн важно для сбес-печешш газопроницаемости и восстаносшости материала.

Б период охлаждения при возрастании содержания кислорода в атмосфера кассовая доля гепатита увеличивается незначительно, что связано со взаимодействием окислителя со споченнш материалом, содержал?!« расплав. При этом повивается количество вюетита и расплава в слоях, близких к топливному ядру, и интенсифицируется распространение трепдан при содержании кислорода более 15%. Падает массовая доля Франции +10 ш.от .74,45» для окатиаей, охлажденных в азоте, до 48,0% при охлаждении на воздухе с сохранением истираемости практически на одном уровне /3,1-3,2Я/. С увеличением разрушаемое™ материала сьязан рост его восстановн-мости от 11,3 до Увеличение содертлшя кислорода в атмос-

фере охлавдетш сопровождается возрастанием степей:! газификации углерода от 3,1^ при охлаждении в азоте да II,2й в случае использования воздуха.

Таким образом, разработана следупциз технологические параметры получения железорудных окаткзей с остаточным углеродом: -применяемое топливо - антрацит крупностью 3-10 мм; -расход углеводородов для покрнтия частиц антрацита - 2,5-4И от массы антрацита;

-расход железорудного офлюсовашюго концентрата для получо-шш антрацитовше ядер - 100-200;* от массы антрацита; -ковффщиент избытка воздуха при сгорании природного газа в период нагрева окатышей - 1,25-1,5 /либо применение нейтральной атмосферы/;

-коэффициент избытка воздуха при сгорании природного газа в период обжига окатыаей - 1,0-1,35 /либо применение нейтральной атмосфера/; -длительность периода обкига - 3-7 мин; -содержание кислорода в охлаедапдей атмосфере - до 155»,

Влияние скорости и атисс^ри огяягдоиля на степень газификация углерода в окаигах

200 300

[V д

roo соэ

2 СО

ICO 200 300

Скорость сС/'-:::п.

Крупность антрацита - 3-10 irj. Содоряакяв кислорода в ат-üoc'íapa охлаждения, rí:a - 0,6,0 - 5, в - 10, г - 15, д - 21,

Pites. 3.3

Указанные технологические параметры позволили в лаборатор-них условиях получить окатыши со слздуюцвш; ыеталлургичасшши свсчютьоын и хгашческци составсиг Показатели ГОСТа 16575-8-1!

-ыасссЕзд доля фракции +10 ш, 55 62,0 - 60,6

-шссовая доля <|ракции -0,5 иы, й 3,1 - 4,1 .

-восстаноЕИшсть, % 10,5 - 24,7 Показатели ГОСТа 21707-76:

-усадка, Й 31,5-59,4

-перепад давления, Па 5,6 - 13,5

-восстшкшшость, 42,3 - 57; 6 Прочность на сзатце, кг/окат.

/ГОСТ 24765-81/ ' 69,9 - 87,2 Химический состав, 55:

Ре общ. £0,3 - 59,8

РеО 28,8 - 37,5

С остаточный 2,1 - 2,4

Степень газификации углерода, 55 15 - 22

Езлезорудше окать^ш, получг!шиа по разработанной технологии, содздаэт более шсокой "горячей" прочностью по сравнение с окисленными ЦГОКл и СеьГОКа /74,4 и-, соответственно, 67,7 и 67,9/7. Дан углеродсодерзадних окатилэй из шихты ССГПО и окислешшх ССГПО ели показатели отличается ецз болез значительно и составляют, соответственно, 88,5 и 44,655.

Разработашшй вид сырья имеет преимущество перод окислеиш-ии скатыиамп и по показателе истнраемостк: 3,1 и, соответственно, 6,8 и 3,9/5. Для углеродсодеркачих окатшей из шихтн ССГПО и окисленных отличие значительно большо: соотЕетствешю, 3,1 и 24,0«.

По показателям ГОСТов 21707-76 и 15137-77 углеродсодер2Ш1,ие окатши заниыаьт позиция на уровне окисле!шых.

5. Модель процэссов окисления и восстановления при термообработке окатыша с топливным ядром

Окапи с топлианш ядроы расположен в потоке слоеной газовой смеси, состоящей из продуктов сгорания природного газа либо другого топлива, - СО, С02, Н^О, а такие Н2, 02, Н2. В результате взаимодействия газового потока с углеродоы ядра и железорудной

9* % изгогаЙ -рдоадэх вооейойп в: яоетэй я 0 В Я Б В В Б Я 8 8 8 я

И0Й(1Э11 фтиМ я Ото « ■» •> ее о> ю о ю о о О» со о «о М 1-( н а N N * « я» » П й (31 м

вв<Ьгод ЛСГ0О эпнэЛгагхо

9 и о о о ■я а о о ^ н о о о 8 я з я 9 з я а я я з

о & 35,12 34,20 30,03 43,15 37,47 34,20 28,82 23,58 34,20 Ь3,17 30-,82 30,12

4 я О» С? С> Л О» О» О» <71 О) О» О» С» Ю1Л1ллЮ1П1ПЛ1й1ПЮ1а

• ЯО/3 л 'вихтао то чюокпосГц 8 Й Р 3 ¡5 ¡8 £ 3 8 £ 8 ®

г» 9 !> дя о К чюогаш -оимооод N П Ю П, "V Н. Ю,

«Ц!гинв1гаге№ №пвс[ец о ю ю с^ сч <о о сч <о сг< о 1гзтр101с-ш«эо1ю1ог-сп

й'эяУво^ Ч'ЮКОООЮСЧОЛОЫО онтюяитс-инпо! ЙИЙППОППОПЙП

' «5 Г? А О £> н ю «¡5 СП ц 1-1 о' О #*Ча00ИИв -оцомоод СООС^СЛЮОСЧ^СОСОСМСМ ОМТГ^-ОММОЫГО^ОМ Н Н Ч М М 1-1 ¡Г) 1-1 М 1-й сч

ч я -л и о ► о « У ^ й о ¿3 ч пгд'о-■1вго1ф инмооносонмпя оГ п сТ со т ю со го со л

¡тя 01+ N О О О ч'о'ч" н П И

Периода и условия термообработки Г 1 0.0 о » <3^38, '1 14 р м о) Зч о о аоссооазсоооооооазо - * ОООООООООС^мО]

Коэффициент избытка воздуха и Й та о Я Я Я з В Я Й 8 Я Я Я Я

ш о. § »"Г* 3 Я 8 Я Я Я Й я я я я я о I—1 н Н И Н Н 1-1

оос1аьляшей окатша образуются системы РвдО^-РеО-СО-СО^^-Н^Х)-02, Ри 0-Яе-С0-С02-Н2-К20-02 и С-С0-С02-Н2-Н20-02, для однозначного определения состояния которых согласно известным методика« »адаш следуюцие параметры: р^ - равновесное парциальное давление компонентов, рр - равновесная степень окисленносги газовой фазы, у - ыольно-атомное отношение водород-углерод, К - константы равновесия реакций восстановления оксидов железа водородом и оксидом углерода, а также окисления оксида углерода.

Проведенный анализ показывает, что степень окисленности реальных газов в широком диапазона температур обзгига /1170 -1320°С/ выше равновесного значения для системы РедО^РеО-СОЧХ^-Н2-Н20-02 при коэффициенте избытка воздуха со 0,87. В втих условиях реальные газовыо смеси являются окислительными по отношению к РеО. При «.<0,87реальной смеси ниже равновесной. В данном случае возможно восстановление РвдО^.

На практике при обжиге углеродсодеряащпс окатышей с (¿>0,87, например, ст.. 1,0-1,35, содержание РеО не меняется либо возрастает, следовательно, внутри окатышу ру ниже равновесного значения. Поскольку восстановительный потенциал в продуктах сгорания природного газа отсутствует, снижение Рд обеспечивается возрастанием количоства оксида углерода и водорода на границе антрацит - железорудная оболочка.

Таким образом, термообработка окатшей с топливным ядром сопроБоэдавтся перемещанцишея фронтами - окислительным от поверхности окатша к поверхности ядра и восстановительным з противоположном направлении.

Скорость перемещения радиуса, соответствующего равновесной степени окисленности газовой фазы в системе РедО^-РеО-СО-СО,,-Н2-Н20-02, характеризует условия восстановления в окатыше и представляет собой математическую интерпретацию модели процессов окисления и восстановления при термообработке железорудного окатша с топлив:шы ядром.

В зависимости от температуры, концентрации окислителей в потоке, количества и химической активности топлива "восстановительная волна" способна перемещаться как к поверхности ядра, так И к поверхности окатыиа.

основные швода

1. Проведен сравьителышП анализ п сделай шбор твердого топлива для получения углеродсодерга^их железорудных окатышей. Требовании минимальной газпфякацяя при термообработка окатхгзвЯ отвечает антрацит.

2. Произведена ди е кцир о б анн оя оценка влияния антрацита, введенного о нзлезорудиый материал, кал механического экясчшшя

и хгсшчзского роагектз. Осногноэ елйяняз на прорость спепов топливо оказетзет а результате химического взаимодействуя о оссида-ini зегзза.

3. Определено влияние летучих ес-эстз и органической массы антрацита на хт'.ическуя активность топлива, Вклзд органической i'accu возрастает от 67,6-75,814 до 70,1-96,0^ при росте-крупности топлива от 1-3 до 3-10 им. На основе получзштой зависимости установлена нижняя граница крупности антрацита.

4. Разработана способы и параметры подготовки гидрофобных частиц антрацита к участка в процессе окемковгшня. Крупность топлива - 3-10 vzi, состав применяемого покрытия - углеводороды, в частности, битум, а количестве 2,5-4^ и гелезорудиый офлюсованный концентрат в количестве 100-200от массм антрацита.

5. Разработаш рзпзял! проведения периодов нагрева, сбхяга з охлаздення углеродсодергаз?» окатгаэй. Коосйициент избытка.. воздуха при сгорании природного газа в пераод нагрева - 1,251,5, в период обжига - 1,0-1,35, длительность периода обкгга -3-7 нан,-, содержание кислорода в охлаэдааз,ей атмосфере - до 15к.

6. Разработанная технология позволила получить лабораторнкэ окапся со следуюртхи металлургическим свойствами и химические составом: массовая доля 4райд;ш +10 ги - 62,0- С0,6'Л, фракции -0,5 на - 3,I-4,L"í, восстановимость - 10,5-24,75« /ГОСТ IS575-6-1/; усадка - 31,5-39,4Я, перепад давления - 5,6-13,5 Па, восстановимость - 42¿3-57,6* /ГОСТ 21707-76/; прочность на сжатие - 69,567,2 кг/окат ; Ро обч - 55,3-59,8?«, FaO - 28,8-57,5S, С сста-точнкЯ - 2,1-2,4)», что составляет 77,8-84,7"^ от введенного.

7. Изучена возноягость проведения периодов нагрева, обжгга и охлаждения в атмосфере азота. При этом в готовом продукте сохраняется ¡J7,7-97,введенного углерода топлива.

1С

8. Исследована микроструктура ¡идозорудиых сболочзк разработанного сырья. Окатыши по составу основного оксида является ввститио-ыагкетитовши, связка комбинированная - оксидно-едаио-ваа, в наибольшей коро обеспечивают^ прочность материала в походном состояли и при восстановительно-тепловой обработке,

9. Виподнен термодинамический анализ систеа Ре304-Ре0-С0-С02"Н2*Н2°"°2' Ре0-Ре-С0-С02-Н2-Н£0-02 н С-СО-СС^-г^-НзОЧ^.

В исследованной диапазона теиператур н иольно-атоыных отношений ьсдород-углерод парциальное давление кислорода пренебрегало ыа-ло, Дшпйз систеш сводятся е системам Р^дО^-РсО-СО-СО^-Н^-НоО, Ре0-Ре-С0-С02-Н2-Н20 и С-С0-С02-Н2-К20. "*. ■

10. На основе термодинамического анализа условий восстановления оксидов жэлаза.сдоаной газовой сыесьа /СО, С02, 11^3, и результатов исследований полученного сырья разработана математическая модель' процессов окисления и восстановления при термообработка келезорудних окатигзй с топливник ядром. В зависимости от теплового уроьыя конкретного периода термообработки, концентрации окислителей в газовои потоке, химической активности топлива область протекания восстановительных процессов способна перемещаться как к поверхности ядра, так к к поверхности окажла.

11. Разработан способ снижения химической активности топлива путей создания вокруг частиц антрацита оболочек с низкой диффузионной проницаемостью.

12. Разработано технологическое задание /ТЛЗ/ на производство опытно-лрошдленной партии углеродсодераах^ах окатышей в условие: СоколоЕСко-С'арбайского горно-обогатительного производственного объединения.для последухцей плавки в доазнной печи Магнитогорского иеталлургического комбината.

13. О-сидаеиая зконо.чия кокса на доменных печах при проплавке яелезорудшх окатышей, содержащих 2,1-2,4?« остаточного углерода, составляет 41-4? кг/т чугуна.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

I. Рогикский М.З. К вопросу о получении ьшталлизовашшх материалов в условиях фронтально-слоевого процесса // Теория и технология подготовки металлургического сырья к доменной плавке. Тез. докл. Бсесовзн. науч.-техн. конф. / Днепропетровск, 1585. -

С. 314.

2. Рогинский Ü.3. Определенно оптимальных параметров получения углеродсодеркадего с ирья для доменной плави? // Тез. докл. У науч.-техн. конф. молоди: учегск / Донзце, 1985.

3. Ег.чбуо М.Д., Гладков H.A., Рогинский М.З. Способ» получения и свойства металлизованкых углБрсдсодерзап^гс материалов / Институт черной металлургия. - Днепропетровск, I9S6., - 16 е.: ил. ■- Еиблиогр.: 46 назв. - Деп. в Б1Ш1ГГИ 3Q.Qt.S6, Р 3360 - чи.

4. Жембус М.Д.., Гладков H.A., Рогинский Н.З. Исследование процесса получения углеродсодержа^их металлнзоЕакнкх спеков // Металлургическая и горно-рудная промышленность. - 1987. - Кг2. -С. 16-18.

5. Рогинский М.З., Шарапов С.Г. Количественная оценка влияния физического и химического факторов на разупрочнение углород-содержалри железорудных материалов // Молодые специалисты - научно-техническому прогрессу. Тез. докл. науч.-техн. ко:,ф. - Новокузнецк, 1987. - С. 51.

6. Рогинский М.З., Шарапов С.Г. 1{ вопросу о возможности получения углеродсодержалрпс железорудных материалов // Интенсификация металлургических процессов и повыиение качества металлов

и сплавов. Тез. докл. науч.-техн. конф. - Тула, 1968. - С. 14-15.

7. Кембус М.Д., Рогинский Ü.3., Шарапов С.Г. Сиределялцие факторы скорости комплексного восстановления при получении угле-родсодержацих железорудных материалов // &зико-химия процессов восстановления металлов. Тез. докл. Всосоюзн. науч.-техн. ■онф.-'Днепропетровск, 1988. - С. 28.

8. Рогинский М.З., Шарапов С.Г, Оценка вффективности использования железорудных окатшшй, содергавдх остаточный углерод, в доменной плавке // Обобщение огшта работы молодых учета, инженеров и рабочих отрасли по экономии материальных и технических ресурсов. Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. - Донецк, 1989.

9. Рогинский М.З..Дроздов Г.Ы., Жембус М.Д, Особенности фазового составе и структуры железорудных материалов, содержавших остаточный углерод / Шститут черной металлургии. - Днзпро-петровок, 1989. - 10 е.: ил. - Еиблиогр.: 2 назв. - Рус. - Деп,

10.03.69, 4990-чу-89.

10. Гладков H.A., Нзсторф A.C., Ропшсккй U.3. II гопросу о5 использовании слакозз форрскйрганцеього ПрОИЗЬОДСТЕО, / lillCIU-тут чзрюй ыегалдурп:;;. - Днепропетровск, 1689. - 10 е.: ил. -Епбяиогр. I казн. - Рус. о Доп. 20.02.6S, Ii-1 4985-Ш-89.

11. Ропшский У.З., Езибус М.Д., Шарапов С.Г. Взгдыие углерода в состав ЕедезорудпэЕ части ежи донешшх печей - еффок-аиишз сродство снижения расхода кокса // Иоталлургическая и горнорудная прокипленцо.сть. - IS89. - Р 4. - С, 1-3,

12. A.c. 160фа СССР, Ш014 С 22 Б I/2-i. Способ получения углеродсодер^ас^юс кзлезорудшх материалов / М.З.Рогинский, Н.А.Гладков, Ы.Д.Иенбус, С.Г.Шарапов // Открытия, Изобретения.-1990. - е 40. 1

13. A.c. I6I702I СССР, Ь'КИ4 С 22 Б 1/24. Способ получения «елезорудша окатизей с остаточный углеродом /.'М.З.Рогинский, М.Д.Усшбус, С.Г.Шарапов // Открытия. Изобретения. - 1990. - ¡¡; 48.

14. A.c. 1659502 СССР, ШШ4 С 22 Б 1/14, 1/245. Способ получения ьелезорудшас окати^еС / Н.З.^гинскай, Ц.Д.Хе-бус,

С.Г.Шарапов // Открытия. Изобретши, - IS9I. - № 24.

15. A.c. I673SI4 СССР, ЫКП4 С 22 Б I/I4. Способ получения гселеооруднчх окаткгэй / М.Д.Ееыбус, Ц.З.Ропшский, С.Г.Ыарапов // . Открытия. Изобретения. - IS91. - Р 32.

16. peasirje о рздачз а.с. от 25.01.91 по заявка V- 4351625 от Ii).05.90, Способ|получения аелезорудных окатшей / М.З.Ропш-ский, Ы.Д.&аыбус, С,Г.¡Тарасов.

17. Решение о сдача а.с, от 27.05.91 по заявке V 4839600 ex 15.06.90. Способ получения железорудных окатксей / М.Д.Нем-бус, Ы.З.Роишский, С.Г.Еарапов.