способ агломерации марганцевого сырья

Формула изобретения

Способ агломерации высокоосновного марганецсодержащего сырья, включающий дозирование, смешивание, грануляцию шихты, состоящей из известняка, твердого топлива, марганецсодержащего сырья и спекание шихты под давлением, отличающийся тем, что в шихту дополнительно вводят малокремнистый железосодержащий материал, в качестве которого используют шлам сталеплавильного производства или окалину, а процесс грануляции осуществляют путем последовательного накатывания на частицы известняка крупностью 5-0 мм вначале малокремнистого железосодержащего материала, а затем смеси марганецсодержащих материалов и твердого топлива.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к технологии агломерации марганцевых руд крупностью менее 6 мм, колошниковой пыли и шлаков марганцевого ферросплавного производства.

Снижение материалоемкости и энергоемкости при производстве марганцевых ферросплавов тесно связано с совершенствованием схем подготовки и окускования марганцевого сырья. Наиболее известным освоенным промышленным способом окускования отечественного марганцево-рудного сырья, получившим развитие в последнее десятилетие, является агломерация. (см. Сафонов Б.М., Мураховский В.В. // Развитие производства марганцевых ферросплавов в электропечах // Сталь, 1983. №5. - 5-7 с.; Нежурин В.И., Карманов Э.С., Кучер И.Г. // Исследование газодинамики содержимого ванны электропечи РПЗ-48, выплавляющей силикомарганец // Проблемы научно-технического прогресса электротермии неорганических материалов. Тезисы докл. республ. Научно-технической конференции. Днепропетровск: 1989. - 30-31 с.)

Недостатком известного способа является использование высококачественного сырья, который в настоящее время не позволяет получать агломерат, удовлетворяющий требованиям ферросплавного производства. Изменение за последние годы химического, минералогического и гранулометрического состава марганцевых концентратов привело к снижению качества агломерата и показателей его производства. Опыт производства марганцевых ферросплавов в мощных закрытых или герметичных электропечах свидетельствует, что повышение количества мелких фракций (<5 мм) в шихтовых материалах приводит к нарушению стабильности режима плавки, повышению удельных расходов сырья и электроэнергии. Количество мелочи в шихте в значительной степени определяется прочностными характеристиками агломерата.

Известно производство и использование марганецсодержащего высокоосновного агломерата при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца в доменных печах и производстве марганцевых ферросплавов в герметичных электропечах большой мощности - эффективное направление снижения материалоемкости и энергоемкости при производстве марганцевых ферросплавов (см. Величко Б.Ф., Гаврилов В.А., Гасик М.И., Грищенко С.Г. и др. // Металлургия марганца Украины // Киiв: Технiка, 1996. - 472 с.; Гасик М.И., Лякишев Н.П. // Теория и технология электрометаллургии ферросплавов // СП Интермет Инжиниринг. 1999. - 764 с.). Обобщая результаты исследовательских работ и промышленный опыт производства марганцевого агломерата (см. Сафонов Б.М., Мураховский В.В. // Развитие производства марганцевых ферросплавов в электропечах // Сталь, 1983. №5. - 5-7 с.; Нежурин В.И., Карманов Э.С., Кучер И.Г. // Исследование газодинамики содержимого ванны электропечи РПЗ-48, выплавляющей силикомарганец // Проблемы научно-технического прогресса электротермии неорганических материалов. Тезисы докл. республ. Научно-технической конференции. Днепропетровск: 1989. - 30-31 с.; Величко Б.Ф., Гаврилов В.А., Гасик М.И., Грищенко С.Г. и др. // Металлургия марганца Украины // Киiв: Технiка, 1996. - 472 с.; Гасик М.И., Лякишев Н.П. // Теория и технология электрометаллургии ферросплавов // СП Интермет Инжиниринг. 1999. - 764 с.; Гасик М.Н., Зубанов В.Т., Щербицкий Б.В. и др.// Получение офлюсованного марганцевого агломерата и выплавка высокоуглеродистого ферромарганца // Сталь. 1982. №9. - 51-53 с.; Утков В.А. // Высокоосновной агломерат. // М.: Металлургия. 1977 - 156 с.), необходимо констатировать, что в современных условиях недостатком является то, что известные технологические предложения не обеспечивают рост производительности агломашин при производстве марганцевого агломерата и необходимых прочностных свойств офлюсованного марганцевого агломерата.

Известны способы спекания офлюсованного марганцевого агломерата, обладающего повышенной механической прочностью и высокой влагоустойчивостью.

Особенностью технологии является использование в аглошихте обожженного при 1600-1800°С доломита и использование обожженного доломита при производстве офлюсованного марганцевого агломерата (см. Величко Б.Ф., Гаврилов В.А., Гасик М.И., Грищенко С.Г. и др. //Металлургия марганца Украины // Киiв: Технiка, 1996. - 472 с.; Гасик М.Н., Зубанов В.Т., Щербицкий Б.В. и др. // Получение офлюсованного марганцевого агломерата и выплавка высокоуглеродистого ферромарганца // Сталь. 1982. №9. - 51-53 с.) Недостатком данных мероприятий является значительное усложнение технологической линии аглопроизводства, и на 350 кг у.т./т доломита увеличиваются энергетические затраты. Кроме того, производство высокоосновного марганцевого агломерата предопределяет необходимость ввода в состав аглошихты высококачественного марганцевого концентрата с содержанием кремнезема менее 10%.

Наиболее близким аналогом заявляемого способа агломерации марганцевого сырья является известный способ получения марганецсодержащего комплексного флюса, включающий дозирование, смешивание, грануляцию шихты, состоящей из известняка, твердого топлива, марганецсодержащего сырья, и спекание шихты способом вакуумной агломерации. В предлагаемом способе производства высокомарганцевого флюса процесс окомкования осуществляют путем последовательного накатывания на частицы известняка крупностью 0-3 мм вначале смеси топлива с малокремнистым железосодержащим материалом, а затем - марганецсодержащих отходов ферромарганцевого производства, (см. а.с. №1708893, С22В 1/24, 1992). Данный способ принимается за прототип.

Опыт производства согласно предложенной технологии показал, что при совместном накатывании малокремнистых железосодержащих компонентов и твердого топлива на частицы известняка крупностью 0-3 мм не удается избежать образования тугоплавкого двухкальциевого силиката кальция с температурой плавления 2130°С (2CaOSiO₂) за счет тесного контакта золы топлива (SiO₂) и частиц СаО. За счет образования 2CaOSiO₂ снижается количество расплава, ухудшается его вязкость, снижается производительность установки. Кроме того, чтобы избежать дополнительного дробления отходов известняка горнорудных предприятий крупностью 0-5 мм без дополнительного измельчения и грохочения до крупности 0-3 мм, за счет использования известняка без дополнительной операции дробления в шихте повысится количество комкующегося класса крупностью 1-5 мм, что позволит более равномерно распределить комкуемый материал на первом и втором этапе грануляции.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение качества продукта, увеличение удельной производительности и снижение расхода твердого топлива на процесс спекания.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе агломерации марганцевого сырья, включающем дозирование, смешивание, грануляцию шихты, состоящей из известняка, твердого топлива, марганецсодержащего сырья, и спекание шихты под давлением, особенность состоит в том, что в шихту дополнительно вводят малокремнистый железосодержащий материал, качестве которого используют шлам сталеплавильного производства или окалину, а процесс грануляции осуществляют путем последовательного накатывания на частицы известняка крупностью 5-0 мм вначале малокремнистого железосодержащего материала, а затем смеси марганецсодержащих материалов и твердого топлива.

Согласно предложенному способу подготовка шихты к спеканию под давлением высокомарганцевого флюса осуществляется в два этапа. На первом этапе производится дозирование, смешивание и грануляция смеси флюсов, малокремнистого железосодержащего материала. В качестве малокремнистого железосодержащего компонента шихты используются окалина или шламы сталеплавильного производства. Процесс грануляции осуществляют путем накатывания на частицы известняка или смеси известняка и доломита крупностью 5-0 мм малокремнистых железосодержащих отходов. На втором этапе подготовки шихты на сформированные гранулы шихты накатывают смесь марганецсодержащих отходов или бедных марганцевых руд крупностью менее 5 мм и твердого топлива крупностью 5-0 мм.

В предложенной технологии происходит разделение богатой кремнеземом смеси марганецсодержащей шихты и твердого топлива от гранул шихты, состоящих в основном из частиц флюсовой смеси и малокремнистого железосодержащего материала, которые в зоне спекания образуют легкоплавкие ферритно-кальцевые расплавы и пропитывают накатываемый слой марганецсодержащих материалов с повышенным содержанием кремнезема.

Совокупность приведенных факторов и агломерация под давлением способствуют получению высокомарганцевого флюса с повышенным качеством, высокой производительностью аглоустановки и с меньшим расходом твердого топлива на процесс спекания.

При проведении экспериментов по отработке технологии агломерации высокомарганцевого флюса под давлением использовали шихтовые материалы, приведенные в табл.1.

Таблица 1
Материал	Содержание, %
	Fe	Mn	SiO2	CaO	MgO	Al2O 3	п.п.п.
Шлам кислородно-конверторного производства	64,0	0,20	1,89	10,40	1,15	0,96	1,24
Марганецсодержащий шлам	4,70	27,0	16,0	9,50	0,65	0,50	10,7
Известняк	0,30	0,14	0,40	53,5	0,74	0,05	42,50

В табл.2 приведены технологические показатели процесса спекания высокомарганцевого флюса при разных способах агломерации.

Таблица 2
Показатели	Известные способы		Предлагаемый способ
	Способ вакуумной технологии	Способ спекания под давлением	Способ спекания под давлением
Разрежение под слоем шихты, кПа	10,0
Давление над слоем шихты, кПа		117,8	117,8
Крупность известняка или смеси с доломитом, мм	3-0	3-0	5-0
Содержание марганецсодержащего шлама, %	9,40	9,40	9,40
Содержание твердого топлива в шихте, %	9,45	6,93	5,50
Удельная производительность, т/м2ч	0,95	5,28	6,50
Вертикальная скорость спекания, мм/мин	27,0	125,0	145,0
Прочность, фр.>5 мм фр. <0,5 мм	69,0 5,7	94,1 3,2	96,0 2,4
Содержание марганца в ВМФ	3,9	5,85	5,95

Удельная производительность аглоустановки при использовании предложенной технологии спекания высокомарганцевого флюса в 5-6 раз выше, чем по прототипу, механическая прочность продукта повысилась по выходу фракции более 5 мм с 69,0 до 94,1%, расход твердого топлива уменьшился на 26,7%.

В условиях России при отсутствии эксплуатируемых месторождений марганца и предприятий по производству ферромарганцевых сплавов в герметичных электропечах необходимо организовать использование техногенных запасов марганцевых шламов и колошниковой пыли ОАО «Косогорского металлургического завода» и ОАО Алапаевского метзавода, а также отсевов марганцевых руд России и Казахстана. Из марганецсодержащих отходов и бедных марганцевых руд предлагается производить высокоосновной марганецсодержащий флюс для доменных печей, ферросплавных электропечей и сталеплавильного производства.

Литература

1. Развитие производства марганцевых ферросплавов в электропечах. /Сафонов Б.М., Мураховский В.В. // Сталь, 1983. №5. - 5-7 с.

2. Исследование газодинамики содержимого ванны электропечи РПЗ-48, выплавляющей силикомарганец. / Нежурин В.И., Карманов Э.С., Кучер И.Г. // Проблемы научно-технического прогресса электротермии неорганических материалов. Тезисы докл. республ. Научно-технической конференции. Днепропетровск: 1989. - 30-31 с.

3. Металлургия марганца Украины. / Величко Б.Ф., Гаврилов В.А., Гасик М.И., Грищенко С.Г. и др. // Киiв: Технiка, 1996. - 472 с.

4. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов. / Гасик М.И., Лякишев Н.П. // СП Интермет Инжиниринг. 1999. - 764 с.

5. Получение офлюсованного марганцевого агломерата и выплавка высокоуглеродистого ферромарганца. / Гасик М.Н., Зубанов В.Т., Щербицкий Б.В. и др. // Сталь. 1982. №9. - 51-53 с.

6. Утков В.А. Высокоосновной агломерат. // М.: Металлургия. 1977-156 с.

7. Авторское свидетельство №1708893, С22В 1/24. Способ получения марганецсодержащего комплексного флюса / Хайдуков В.П., Дудиков В.А., Зевин С.А., Греков В.В., Науменко В.В., Карпенко Е.В. // опуб. 30.01.92 г., Бюл. №4.