Металлургические свойства сырьевых металлов

Требования к гранулометрическому составу и прочности

Требования к гранулометрическому составу и прочности сырьевых материалов диктуются типом применяемых агрегатов: шахтная печь, вращающаяся трубчатая печь, реактор со взвешенным слоем, печь с вращающимся подом. Для процессов в шахтных реакторах Midrex, HYL, Ghaem к окатышам и руде предъявляются следующие требования.

Крупность сырьевых материалов

Окатыши: 9-16 мм > 85%, предпочтительнее > 95%,

Содержание мелочи – 5 мм< 5%, предпочтительнее > 3%,

Кусковая руда: 5-50 мм, предпочтительнее 10-35 мм,

Доля фракции 10-35 мм > 70 %, предпочтительнее > 85%,

Содержание мелочи – 5 мм< 8%, предпочтительнее > 5%.

Показатели барабанных испытаний на прочность:

Октаыши:+6,3 мм > 92%, предпочтительнее > 95%,

-0,5 мм < 5%, предпочтительнее > 3%,

Кусковая руда: +6,3 мм > 85%, предпочтительнее > 90%,

-0,5 мм < 8%, предпочтительнее > 5%.

Прочность на сжатие:

Окатыши: >150 кг, предпочтительнее >250 кг.

С экономической точки зрения прочностные характеристики сырьевых материалов определяют: во-первых – выход годного продукта, а во-вторых – экономичность и производительность работы агрегатов. Сырьевые материалы в шахтных агрегатах являются единственными твердыми кусковыми материалами и их гранулометрических состав и прочностные характеристики определяют распределение и использование газа в этих агрегатах.

Мелочь (3-6 мм), отсеваемая из шихтовых материалов перед их загрузкой в шахтные печи, может брикетироваться, для последующего использования с той же целью. В противном случае величина потерь может превышать 50% от первоначальной стоимости окатышей. Кроме того, часть мелочи может использоваться в загружаемой шихте.

По сравнению с доменной печью шахтные восстановительные реакторы допускают использование более крупных окатышей (9-16 мм вместо 9-12 мм на доменных печах). Одной из причин этого является то, что более крупные окатыши создают меньше контактов и уменьшают слипание окатышей. Второй причиной является более высокая склонность у крупных окатышей к растрескиванию и разрушению, что ускоряет процессы прогрева и восстановления окатышей. Прочностные характеристики окатышей имеют в этих процессах более важную роль по сравнению с восстановимостью.

Общими требованиями для этих материалов являются: высокая восстановимость, прочность, неразрушаемость в процессе и отсутствие сколонности к слипаемости. Ключевыми металлургическими свойствами окатышей являются: восстановимость, отсутствие склонности к спекаемости и склонность к металлизации. Первые два свойства определяют производительность шахтных реакторов и расход топлива. Однако восстановимость не определяет окончательную степень восстанволения и тем, более степень металлизации, которая во многом определяется технологией ведения процесса. При равенстве прочих факторов увеличение производительности реактора всегда приводит к снижению степени металлизации продукта. В связи с этим экономически эффективной степенью металлизации в процессе Midrex считают величину 92-95 %. Однако, применяемые методы определения степени металлизации продукта на заводах Midrex и HYL не адаптированы к международным стандартам. Степень металлизации очень хорошо коррелирует с показателем восстановимости R-180 (восстановление в течении 180 мин с заданным расходом газа и при контролируемой температуре). Поскольку определение степени металлизации всегда более сложная и более дорогостоящая операция, то предпочитают ограничиваться индексом восстановимости R-180, который используют Канадские компании QSM и IOC, производящие окатыши. По требованию потребителей окатышей для процесса Midrex компания QSMповысила индекс восстановимости до уровня 95 %, с тем, чтобы получать нужную степень металлизации ГЖ.

Спекаемость окатышей также измеряется разными способами из-за отсутствия универсального способа. Спекаемость окатышей ограничивает рабочую температуру в шахтном реакторе и снижает ее производительность. Единственным действенным способом снижения спекаемости окатышей является опудриваение тонкоизмельченными материалами: известняком, бокситом, цементом, доломитом и др. На многих фабриках применение опудривания позволило увеличить рабочую температуру в реакторах на 100 оС и увеличить за счет этого производительность реактора на 10-20 %.

Восстановимость и металлизация применяемой для производства ГЖ кусковой руды также являются ее важными металлургическими свойствами. Но кусковая руда не спекается в реакторах и, по этой причине на многих заводах предпочитают добавлять к окатышам 15-30 % кусковой руды для уменьшения поверхности контактов окатыш-окатыш и уменьшения спекаемости всего слоя. Однако развитие технологии опудривания окатышей снижает роль и значимость добавки кусковой руды в шихту с указанной целью.

Исследования в IRSID установлено, что спекаемость железных руд зависит от содержания в них пустой поды. Более богатый концентарт из краисталлической гематитовой руды меторождения Lac Jeanine спекается в температурном интервале 670-700 оС, а температурный интервал спекания боее богатого концентара из осадочного рыхлого гематита местоождения Cerro Bolivar выше на 150 оС и составляеит 820-850 оС.

Кусоковая руда как и окатыши, при низкотемпературном восстановлении при 375-425 оС подвергается разрушению, выделяя мелочь. Металлизованная мелочь может брикетироваться и затем использоваться в электрсталеплавильных печах. Хорошая кусковая руда, мало склонная к разрушению при низкотемпературном восстановлении, выделяет не более 3-4 % фракции <3мм, а склонная к разрушению руда выделяет при этом дл 10-15 % фракции <3мм.

Дата добавления: 2014-11-18