способ производства вюститного продукта для промывки горна доменной печи

Формула изобретения

1. Способ производства вюститного продукта для промывки горна доменной печи, включающий ввод в шихту железорудных материалов, смешивание их, загрузку в печь и последующий обжиг шихты с получением высокозакисного продукта с содержанием FeO более 35%, отличающийся тем, что осуществляют обжиг шихты из кускового концентрата обожженного сидерита с углеродсодержащим материалом во вращающейся печи при температуре 1250-1350°С в восстановительной атмосфере, которую создают благодаря неполному сгоранию углеродсодержащего материала из-за ограниченного доступа кислорода при расходе природного газа 45,0-55,0 Нм³/т шихты и производительности, равной 19,0-25,0 кг/час с 1 м³ объема печи, входящие в шихту концентрат обожженного сидерита и углеродсодержащий материал смешивают в соотношении как 5:1 и компоненты имеют крупность 10-40 мм и 0-10 мм соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используют коксовую мелочь, и/или уголь, и/или антрацит, и/или бой графитированных или углеродистых материалов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству высокозакисного продукта, используемого при промывке стен и горнов доменных печей.

При выплавке чугуна кокс частично подвергается разрушению под действием механических и термических нагрузок. В результате в высокотемпературной зоне доменной печи образуется «коксовый мусор», который скапливается в горне, уменьшает его объем, ухудшает дренажную способность коксовых слоев и отработку продуктов плавки. Поэтому периодически необходимо производить промывку горна доменной печи.

Известно использование железорудных материалов на основе агломерата, окатышей, руды, металлодобавок [1, Товаровский И.Г. «Совершенствование и оптимизация параметров доменного процесса» - М.: Металлургия, 1987 г., 192 с.].

Существенными недостатками данных материалов являются;

- различные размеры и форма материала, приводящая к уменьшению газопроницаемости столба шихтовых материалов в доменной печи;

- низкий удельный вес материала, препятствующий быстрому опусканию шихтовых материалов в горн доменной печи;

- отсутствие активного кислорода в материалах, приводящее к неполному сжиганию сажистого углерода и графита, образующихся в горне и нижней части шахты доменной печи.

Известно использование для промывки горна шихты, состоящей из сварочного шлака, железной руды, марганцевой руды и плавикового шпата. [2, Авт. св. № 802365, кл. С21В 3/00, опубл. 07.02.1981, БИ № 5]. Недостатком этого технического решения является использование дорого и дефицитного плавикового шпата. На доменных печах объемом 2700-3200 м³ его суточный расход составляет 56-60 т, а на всю промывку требуется 350-450 т. Это приводит к накоплению в горне фтористых соединений, которые оказывают вредное влияние на стойкость футеровки горна, а при массовом выходе из горна вызывает сильное загрязнение рабочей зоны. Использование сварочного шлака, марганцевой и железной руд имеет тот недостаток, что эти материалы недостаточно эффективны при сильном загромождении горна и полезны как профилактические средства.

Известен также брикет для промывки горна доменной печи, получаем путем прессования, включающий окисленный железосодержащий материал, минеральное связующее и пластификатор [3, Патент РФ № 2183679, МПК С21С 5/52, С21В 3/00, С22В 1/24, 1/23, 2002, опубл. в БИ № 17].

Брикет, производимый из данных материалов указанным способом, после пропаривания имеет достаточно хорошую прочность и термостойкость и не разрушается при перегрузках и при нагреве в восстановительной атмосфере доменной печи до получения из него чугуна и шлака.

Недостатком данного технического решения является то, что оно не регламентирует химического состава брикета и не учитывает механизм образования промывочного шлака в доменной печи. При двухкомпонентном составе шихты (окалина и цемент) в нем отсутствует свободный кремнезем, который при соединении с монооксидом железа образует легкоплавкий и трудновосстановимый силикат железа - файялит, являющийся основой промывочного шлака в горне. Кремнезем в цементе находится в виде тугоплавких алюмосиликатов кальция, что затрудняет образование силиката железа.

Кроме того, окалина содержит в основном трехвалентное железо, которое практически не вступает в реакцию с кремнеземом. Это еще больше затрудняет образование промывочного шлака в горне.

Известное техническое решение не регламентирует также отношений основных и кислых оксидов материалов, составляющих шихту для производства агломерата для промывки горна доменной печи. Эти отношения определяют температуру кристаллизации и вязкость шлаков, образующихся из агломерата, и определяют его функциональные свойства.

Наиболее близким по технической сущности является способ производства высокозакисного агломерата [5, А.с. № 1574656, кл. С21В 1/16, опубл. 30.06.1990, бюл. 24].

Способ отличается высоким содержанием в аглошихте вюститных материалов (60-90), что способствует увеличению количества закиси железа в агломерате выше 35%.

В качестве вюститных материалов в изобретении использовали прокатную окалину, содержащую более 60% вюстита, и традиционный железорудный концентрат. С целью повышения прочности и содержания FeO в верхней части опека предлагается в верхний слой (массовая доля 30%) дозировать 80-100% всей прокатной окалины в шихте.

В качестве флюсов используют известняк и известь в количестве, обеспечивающем основность агломерата по отношению CaO/SiO2=0,7.

Содержание твердого топлива составляет 7% (масс.) по отношению к рудно-флюсовой части шихты.

Недостатками способа являются:

1. Необходимость формирования двух разных по составу шихт для нижнего и верхнего слоев загрузки, что усложняет всю технологическую схему формирования шихты. Для реализации этого способа на существующих аглофабриках потребуется их коренная реконструкция, в частности, дооборудование каждой агломашины еще одной линией шихтовых бункеров с дозирующими весоизмерительными устройствами.

2. Использование прокатной окалины, содержащей более 60% вюстита, ограничивает объем производства высокозакисного продукта из-за незначительного ее количества. Например, на заводе с годовым производством стали 7 млн. тонн количество такой окалины составляет 3-5 тыс. тонн.

3. Спекание шихты с содержанием в верхнем слое 0,8-1,0 прокатной окалины от общего ее количества в шихте приводит к формированию неравномерной структуры агломерата по высоте. Сосредоточение прокатной окалины в верхнем слое снижает интенсивность спекания, т.к. при остывании структура застывающей массы из оксидов железа представляет собой корку с низкой газопроницаемостью.

4. Способ не регламентирует наиболее важные параметры химического состава агломерата, предназначенного для промывки горна доменной печи. К ним относятся величины содержания Fe и FeO, а также соотношения оксидов Са и Mg, оказывающих влияние на температуру размягчения агломерата и вязкость расплава.

5. В способе не указан тепловой режим спекания, в частности общее содержание топлива в шихте и его распределение по слоям загрузки.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков известных технических решений - аналогов и прототипа, а именно получение вюститного продукта повышенной прочности с содержанием FeO более 40%, а также обеспечение высоких функциональных и металлургических свойств продукта для промывки горнов и стен доменных печей, выплавляющих чугун. Способ направлен на получение промывочного продукта из железорудных концентратов без специального использования дополнительных железосодержащих материалов, например окалины.

Технический результат достигается тем, что осуществляют обжиг шихты из кускового концентрата обожженного сидерита с углеродсодержащим материалом во вращающейся печи при температуре 1250-1350°С в восстановительной атмосфере, которую создают благодаря неполному сгоранию углеродсодержащего материала из-за ограниченного доступа кислорода при удельном расходе природного газа 45,0-55,0 Нм³/т шихты и производительности печи, равной 19,0-25,0 кг/час с 1 м³ объема печи, входящие в шихту кусковый концентрат обожженного сидерита и углеродсодержащий материал смешивают при соотношении компонентов как 5:1, при этом имеют крупность 10-40 мм и 0-10 мм соответственно.

В качестве углеродсодержащего материала используют коксовую мелочь, и/или уголь, и/или антрацит, и/или бой графитизированных или углеродистых материалов.

Дополнительное решение поставленной технической задачи улучшается тем, что обжиг компонентов шихты проводят во вращающейся печи при температуре 1250-1350°С в восстановительной атмосфере, которую создают благодаря неполному сгоранию углеродсодержащего материала из-за ограниченного доступа кислорода при удельном расходе природного газа 45,0-55,0 Нм ³/т шихты и производительности, равной 19,0-25,0 кг/час с 1 м³ объема печи.

Решение технической задачи улучшается также тем, что расчетным и далее опытным путем были подобраны оптимальные значения крупности загружаемых материалов, а именно 10-40 мм - крупность обожженного сидерита и 0-10 мм - крупность углеродсодержащего компонента при соотношении компонентов как 5:1.

Равномерное распределение металлических включений по сечению кусков обожженного сидерита обеспечивает ему магнитные свойства. Присутствие незначительных потерь при прокаливании в немагнитном материале свидетельствует о том, что остаточное содержание углеродсодержащего материала не превышает 1%, а его расход остается оптимальным, т.к. он практически весь используется на восстановительный процесс и не увеличивает массу немагнитной фракции.

Благодаря использованию признаков изобретения, не известных ранее из области техники, изменились и показатели качества вюститного продукта. При достижении отмеченных параметров возрастало содержание общего железа до 58%, а металлического - до 15%.

Переход железа в металлическую фазу способствовал достижению содержания закиси железа до 40% и более.

Полученные результаты объясняются тем, что при соблюдении отличительных признаков, высота обжигаемого слоя увеличивается, а это создает условия для меньшего доступа кислорода к обжигаемым кусочкам и повышению восстановительного потенциала газа внутри слоя рудо-топливной смеси. Поскольку слой является своеобразным теплоизолятором, то температура в печи поднимается до 1350°С при сокращении удельного расхода природного газа до 45,0-55,0 Нм³/т шихты.

Одновременный рост температуры обжига и степени металлизации железа приводит к интенсивному спеканию материала в печи. Выделение небольших количеств расплава, на поверхности перемещающихся в печи кусков КОСа, обеспечивало образованию прочных гранул.

Углеродсодержащий материал закатывался внутрь гранул, а немагнитной фазы практически не было.

При температуре в печи менее 1250° и более 1350°С, а также при изменении производительности печи (менее 19,0 или более 25,0 кг/час с 1 м³ объема печи) ухудшались качественные показатели обжигаемого продукта из-за снижения в нем содержания FeO.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем

Рудными материалами для восстановительного обжига во вращающейся печи служил кусковый концентрат обожженного сидерита (КОС) крупностью 10-40 мм и углеродсодержащий материал крупностью 0-10 мм. Для восстановления трех окиси железа, составляющую основу КОСа, а также сохранения закиси железа сидерита, в печи поддерживают восстановительную атмосферу за счет неполного сгорания углеродистых материалов из-за ограниченного доступа кислорода.

В качестве углеродистого материала для условий опытных проработок заявляемого технического решения использовали коксовую мелочь Магнитогорского металлургического комбината (ОАО «ММК»).

Поскольку материал может поступать в печь только по одной технологической линии, то для обеспечения равномерного распределения коксовой мелочи между кусками сидерита на Бакальском РУ формировали штабели из руды и мелкого коксика, перевозили их на площадку ЦОМП ОАО «Комбинат «Магнезит» и оттуда доставляли в бункеры вращающейся печи № 3.

Соотношение «руда-коксик» подбиралось исходя из стехиометрического количества углерода, необходимого для восстановления трех окиси железа в 1 т руды до закиси, и ранее полученными экспериментальными данными на малой вращающейся печи Медногорского медно-серного комбината длиной 16 м.

В таблице 1 приведен химический и гранулометрический состав КОСа и коксовой мелочи, а в таблице 2 показаны физические свойства коксовой мелочи и экспериментальных смесей руды с коксиком по данным Бакальского РУ.

Таблица 1.
Химический и гранулометрический состав сидеритового концентрата и коксовой мелочи.
Показатели		Значение показателей для материалов:
		Кусковый концентрат обожженного сидерита (КОС)	Коксовая мелочь
Химический состав, масс.%	Fеобщ	51,0	7,4
	FeO	8,5	-
	Fе2О3	67,8	10,5
	SiO2	4,8	48,5
	Al2O3	1,0	22,3
	MnO	1,8	0,2
	СаО	2,1	12,4
	MgO	15,1	4,0
	ПМПП	3,6	0,5
	Р	0,015	0,5
	Всего	98,6	99,4
Гранулометрический состав, масс.%	+40 мм	14,1	-
	+20 мм	42,2	-
	+15 мм	17,2	-
	+13 мм	6,3	-
	+10 мм	7,0	-
	+5 мм	5,4	-
	+3 мм	2,2	-
	- 3 мм	5,6	-
	Всего	100,0	-

Таблица 2.
Физические свойства сидеритового концентрата и коксовой мелочи.
Вид материала	Насыпная масса, т/м3	Влажность, масс.%	Зольность, масс.%	Массовое соотношение «концентрат : коксик», ед.
Кусковый концентрат обожженного сидерита	1,50	0,5
Коксовая мелочь	0,68	22,5	20,7
Смесь КОСа с коксиком	1,30-1,40	4,2	3,8	5:1

Из приведенных данных следует, что содержание железа при использовании КОСа - достигнет 50 - 51%, а это определяет высокое содержание закиси железа в вюститном продукте при использовании КОСа в качестве рудной составляющей штабеля.

Кроме мелкого коксика, в качестве углеродсодержащего материала также были опробованы такие материалы как уголь, антрацит, бой графитированых или углеродистых материалов.

Переработку смеси для получения вюститного продукта из кускового концентрата обожженного сидерита начали сразу же по окончанию переработки сырого сидерита. Обжиг КОСа отличался от сырого сидерита, главным образом, содержанием коксовой мелочи в исходной рудо-топливной смеси. При КОСе расход коксика был на 16,5% (относительных) меньше и не превышал 200 кг/т КОСа.

При производительности печи равной 19 кг/час с 1 м³ объема печи содержание железа в обожженном продукте из КОСа поднялось до 54,2%. При этом большая часть железа при установленной температуре в печи 1250°С находилась в виде закиси (вюстита), содержание которой достигло в среднем 47,3%. Незначительная часть железа (около 8%) находилась в металлической фазе.

Равномерное распределение металлических включений по сечению кусков обожженного материала обеспечивало ему магнитные свойства. Присутствие незначительных потерь при прокаливании в немагнитном материале (около 14%) свидетельствует о том, что остаточное содержание коксика не превышало 1%, а его расход был оптимальным, т.к. он практически весь использовался на восстановительный процесс и не увеличивал массу не магнитной фракции.

Увеличение производительности печи более 25 кг/час с 1 м³ объема печи изменило показатели качества продуктов обжига. Содержание общего железа выросло до 58%, а металлического - до 15%. Переход железа в металлическую фазу естественно понизил содержание закиси железа до 38%. Полученные результаты объясняются тем, что при увеличении производительности печи высота обжигаемого слоя увеличилась в 1,5 раза. Это создало условия для меньшего доступа кислорода к обжигаемым кусочкам и повышения восстановительного потенциала газа внутри слоя рудо-топливной смеси. Поскольку слой является своеобразным теплоизолятором, то температура в печи поднялась почти на 100°С при сокращении расхода природного газа на 20%.

В таблице 3 приведены данные по химическому составу и магнитным свойствам проб обожженного материала.

Одновременный рост температуры обжига и степени металлизации железа привел к интенсивному спеканию материала в печи. Выделение небольших количеств расплава на поверхности, перемещающихся в печи кусков КОСа, обеспечивало образование прочных гранул размером 10 -40 мм. Оставшийся кокс закатывался внутрь гранул, а немагнитной фазы практически не было.

Для применения обожженного продукта в качестве промывочного материала доменных печей снижение содержания закиси железа за счет дополнительной металлизации не целесообразно. Очевидно, что постоянный обжиг при получении вюститного продукта при производительности печи 19,0-25,0 кг/час с 1 м³ объема печи требует расхода углеродсодержащего материала в пределах 200 кг/т КОСа, т.е. оптимальное соотношение концентрат : углеродсодержащий материал равно как 5:1.

Из приведенных данных следует, что химический состав вюститного продукта из КОСа в большей степени отвечает требованиям, предъявляемым к промывочному материалу доменных печей. Содержание железа в нем равно 56,4%. Соответственно, содержание закиси железа (FeO) в вюститном продукте из КОСа достигало требуемого уровня 43-45%. Как ясно из предыдущего изложения, эта величина могла приблизиться к 50% в том случае, если бы была возможность оперативного снижения расхода коксовой мелочи.

По мере накопления обожженного материала в бункере печи № 3 ЦОМП ОАО «Комбинат «Магнезит» он вывозился автомобильным транспортом на рудный склад Бакальского РУ. С каждой пары самосвалов отбирались представительные пробы для анализа магнитных свойств, химического и гранулометрического составов. Магнитные свойства определялись непосредственно на промышленных сепараторах Бакальского РУ. Для этого материал погрузчиком помещался на конвейер, по которому обожженная руда подавалась из холодильников шахтных печей на магнитный сепаратор. На время испытаний подача обожженной руды с шахтных печей прекращалась.

Таким образом, проведенные работы позволили получить опытную партию вюститного продукта, пригодного для использования в качестве промывочного материала для доменных печей. Наиболее приемлемым исходным сырьем оказался КОС, прошедший предварительный обжиг в шахтных печах и магнитную сепарацию на Бакальском РУ. Он обладал более высоким содержанием закиси железа и имел мало мелочи.

Для анализа эффективности применения вюститного продукта из сидеритовых руд в качестве промывочного материала доменных печей провели испытания на печи № 1 ЧМЗ. Результаты будут изложены далее.

Результаты опытных доменных плавок вюститнго продукта из бакальских сидеритовых руд.

Для производства железорудного материала из Бакальских сидеритовых руд, обладающего промывочными свойствами при плавках в доменных печах, проведен восстановительный обжиг кусковых фракций окисленного концентрата обожженного сидерита в трубчатых печах ОАО «Комбинат «Магнезит» в присутствии коксовой мелочи. Условия обжига позволили перевести свыше 80% трех окиси железа в его закись (FeO), что предполагает наличие промывочных свойств полученного материала.

Концентрат обожженного сидерита с вюститными свойствами был произведен во вращающихся печах ОАО «Комбинат «Магнезит» в количестве 552,7 тонн. Из него выделен крупный класс 10-40 мм, приемлемый для загрузки в доменные печи. Готовый для отгрузки продукт складировали на открытой площадке БРУ.

Скорректированный по данным контрольной лаборатории ОАО «Уралмеханобр» химический состав вюститного продукта на момент отгрузки представлен в таблице 4.

Таблица 4.
Химический состав объединенного вюститного продукта на момент отгрузки на ЧМЗ (масс.%)
Fe общ	Feмет	FeO	SiO2	CaO	MgO	MnO	S	P
52-55	8-10	48-50	8-12	3-4	14-15	1-2	0,086	0,014

Содержание мелочи: 0-10 мм - 10%.

Прочность: Б₊₅ - 84-88%, Б_-0,5 - 8,5-9,0%.

На ОАО «ЧМЗ» продукт доставлен в середине сентября 2011 года, т.е. спустя шесть месяцев, после нахождения под воздействием осадков и смены температуры, в количестве 174,6 тонн. Оставшийся объем материала использован на Бакальском РУ для продажи в качестве агломерационной руды.

Таблица 5.
Технологическая карта работы вращающейся печи № 3 при восстановительном обжиге смеси КОСа с коксовой мелочью для производства вюститного продукта.
№ п/п	Параметры		Размерность	Значение параметров
1.	Вид исходного рудного материала			КОС крупностью 10-40 мм
2.	Вид восстановителя			Коксовая мелочь крупностью 0 -10 мм
3.	Расход коксовой мелочи		т/т КОС	0,2
4.	Скорость вращения барабана		об/мин	1,0
5.	Производительность по смеси КОС с коксовой мелочью		кг/час	25,0
6.	Расход природного газа	общий	Нм3/час	800
		удельный	Нм3/т шихты	53,5
7.	Расход электроэнергии		кВт-час/т шихты	52,00
8.	Расход технической воды		м3/т шихты	6,0
9.	Давление природного газа в коллекторе		мм вод. ст.	1,8-2,2
10.	Температура	в печи	°С	1350
		в пылевой камере		900
		перед котлом утилизаторе м		750
		после котла утилизатора		250
		перед электрофильтром		180
		после электрофильтра		150
11.	Разрежение	в газоходе	мм вод. ст.	1,0-2,0
		после электрофильтра		200-300

Большее содержание железа и закиси железа в продуктах обжига КОСа объясняется тем, что в печь он загружался после предварительного магнитного обогащения, позволяющего удалить значительную часть пустой породы (сланцы, известняк и др.).

Крупный вюститный продукт имел высокую прочность на уровне железорудных окатышей, позволяющую без разрушения загружать его в доменные печи. Прочность вюститного продукта, содержащего не менее 50% FeO, при испытаниях в стандартном барабане по ГОСТ 15137-87 достигала 87% по выходу кл. более 5 мм и превышала прочность агломератов.

Полная естественная основность вюститного продукта по отношению (СаО+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃ ) в несколько раз больше и позволяет поднять содержание железа в доменной шихте до такого же уровня, как и при использовании Михайловских окатышей, за счет вывода сырого известняка или снижения основности агломерата;

- наличие более 40% закиси железа в вюститном продукте определяет его промывочные свойства и дает возможность при постоянном вводе в доменную шихту избегать зарастания шахты и горна печи неплавкими массами, обеспечивающее экономию кокса и рост производительности доменной печи;

- расположение места производства вюститного продукта вблизи крупных уральских металлургических комбинатов (ЧМК, ММК, ЧМЗ и др.) позволяет экономить затраты на транспортировку по сравнению с Михайловскими окатышами, доставлять которые необходимо с Центральной России.

Технологический прием промывки горна доменной производится при появлении признаков, подтверждающих загромождение центральной части горна доменной печи.

Как правило, загромождению горна предшествует ухудшение качества кокса, появления расстройства хода печи, работа печи на тихом ходу и сбавленном дутье. При этом в центральной части горна вследствие ухудшения газодинамических условий начинает скапливаться кокс мелких фракций. Следует отметить, что мелкие частицы кокса не смачиваются ни шлаком, ни каплями чугуна. В результате чего в центральной части горна образуется шлакометаллическая суспензия с коксовой мелочью, появление которой практически сводит на нет осевой газовый поток, снижается фильтрация чугуна через шлаковый пояс. В результате этого ухудшается выдача продуктов плавки, происходит более быстрое появление шлака при выпуске чугуна, происходит неравномерность выпусков чугуна по леткам.

При появлении описанных выше признаков в доменную шихту вводят специальный промывочный продукт.

Технологический смысл промывки горна заключается в воде в его центральную часть материалов, содержащих оксиды железа, которые активно взаимодействуют с коксовой мелочью и ликвидируют загромождение.

При этом в доменную печь загружают рудную и коксовую части подачи с использованием промывочного материала и проводят доменную плавку, выпуская продукты плавки, следя за перепадом температур воды в холодильниках горна и лещади и плотностью теплового потока. Использование промывочного материала прекращают после повышения перепада температур воды до 1,5°С и плотности теплового потока до 5 кВт/ м² .

Следует отметить, что значения температурного перепада в холодильниках горна и лещади, а также плотность теплового потока были получены опытным путем, в результате испытаний.

Промывочный материал имеет минимальную температуру плавления и низкую вязкость. Благодаря этому он легко проникает в пространство между кусками компонентов шихты в нижней части шахты, в распаре, в заплечиках и между кусками кокса в горне доменной печи. При высоких температурах происходит восстановление Fe из FeO фаялита и Mn из MnO тефроита с расходованием на это коксовой мелочи и спели: 2FeO 2SiO₂+2С=2Fe+SiO ₂+2СО; 2MnO SiO₂+2C=2Mn+SiO₂+2CO с соответствующей промывкой от коксовой мелочи и спели.

Пример

Опытное опробование патентуемого промывочного продукта проводилось на доменной печи № 1 Чусовского металлургического завода. Промывочный продукт загружали в печь путем замены в подачах рудных компонентов шихты (железорудного агломерата, окатышей, рудных компонентов) при снижении рудной нагрузки на кокс. Расход и температура дутья, расход топлива и кислорода изменяли в зависимости от величины нижнего перепада давления газов в печи и физического нагрева чугуна и шлака.

На доменной печи № 1 ЧМЗ объемом 225 м³ проплавлено 174,6 т вюститного продукта. Его содержание в шихте достигало 5%. Установлено, что ввод вюститного продукта привел к повышению температуры продуктов плавки при неизменном расходе кокса. Отмечен неоднократный сход гарнисажа с футеровки шахты, что свидетельствует о наличии промывочных свойств вюститного продукта из бакальских сидеритовых руд.1

Таблица 6.
Технические показатели работы доменной печи № 1 ЧМЗ в базовый и опытный периоды.
Наименование показателей	Периоды
	Базовый	Опытный
Производство, среднесуточное, т	348	353
Удельный расход скипового кокса, кг/т	508	506
Удельный расход природного газа, Нм3 /т	81,6	81,2
Удельный расход известняка, кг/т	67,2	33,7
Удельный расход рудной части шихты, кг/т	1801,0	1875,6
В том числе: агломерат КГОК	684,7	799,0
окатыши КГОК	510,1	311,7
агломерат ЧМЗ	585,6	697,6
металлоконцентрат	18,9	0,9
металлопродукт	1,5	0
вюститный продукт	0	66,4
Содержание железа в шихте, %	55,5	55,0
Температура чугуна, °С	1421	1425
Химический состав чугуна, %
Si	0,35	0,38
Mn	0,81	0,87
S	0,023	0,021
Химический состав шлака, %
SiO2	30,3	31,4
Al2O3	13,0	12,9
СаО	29,9	29,1
MgO	12,3	12,5
MnO	1,4	1,5
TiO 2	8,5	8,4
V2O5	0,16	0,18
Основность шлака, ед.	0,99	0,93

На рис.1 приведено изменение состава чугуна и шлака, а также температуры чугуна в каждом из выпусков опытного периода и несколько выпусков до и после опытного периода.

Использование вюститного продукта в количестве 3% в шихте доменной печи началось с 7^й подачи 2 ^й смены 20.09.2011 г. Начиная с проплавки первого объема шихтовых материалов с промывочным вюститным продуктом, выросла температура чугуна. За счет этого содержание Si и Mn повысились до 0,46% и 0,97% соответственно, при базовых значениях - 0,35% и 0,81%. Содержание S понизилось до 0,020% (базовая 0,023%). Других изменений, кроме повышенного нагрева, замечено не было, поэтому принято решение с 7^й подачи 2^й смены 24.09.2011 г. увеличить до 5% долю вюститного продукта в шихте.

Химический состав чугуна подтверждает повышение нагрева. Среднее содержание Si составляет 0,38% (база - 0,35%), Mn - 0,87% (0,81%), S - 0,021% (0,023%), при пониженной основности шлака 0,93 ед. (0,99 ед.).

Из данных приведенных на рис.1 следует, что через 15-16 часов после скачкообразного роста содержаний Si и Mn, начиная с 7^й подачи 20.09.2011 г, свидетельствующего о поступлении с шихтой вюститного продукта, зафиксирован первый сход гарнисажа с футеровки шахты. Этот эффект подтверждается увеличением содержания Al₂O₃ в шлаке на 1,0-1,5% (см. рис 4.1). Рост массовой доли оксида алюминия связан со сходом гарнисажа, т.к. Al₂O ₃ входит в состав огнеупорной шпинели и концентрируется в тугоплавких массах гарнисажа.

Увеличение расхода вюститного продукта 23.09.2011 г. привело ко второму и третьему сходу гарнисажа 24 и 27.09.2011 г., который отразился на росте содержания оксида алюминия в шлаке. Характерно, что при последнем сходе гарнисажа 27.09.2011 г. отмечено появление шлака на фурмах. В этот период отмечалось длительное и интенсивное повышением содержание Al₂O₃ в шлаке (см. рис.4.1.).

Таким образом, общие данные о влиянии вюститного продукта из бакальских сидеритов на доменную плавку являются положительными по следующим причинам:

1. Повышение нагрева чугуна при использовании КОС создает возможность для потенциального снижения расхода кокса. Во время эксперимента болеет высокий нагрев изначально сохранялся осознанно для ликвидации вероятного массового схода гарнисажа. На заключительном этапе снижение нагрева происходило за счет увеличения количества рудных материалов, при отсутствии возможности регулировать расход кокса, т.к. он дозировался объемно с помощью загрузочных чаш. При этом рудная нагрузка возросла до 3,66 т/т. кокса, при базе 3,54 т/т. кокса;

2. Повышенное содержание FeO в вюститном продукте и его промывочные свойства не были полностью реализованы по причине краткости опытного периода и в связи с изменениями состава шихты. Тем не менее при этом зафиксировано и отмечено в плавильном журнале два случая схода гарнисажа. Оба случая сопровождались снижением содержания Si, Mn в чугуне и ростом Al₂O ₃ в шлаке.

Таким образом, проведенные опытные плавки показали:

1. Качество концентрата обожженного сидерита с повышенным содержанием FeO после нахождения на открытой площадке не изменилось, и он оказался пригодным для доменных плавок.

2. Использование вюститного продукта в шихте доменной печи ведет к повышению нагрева чугуна и как следствие к снижению расхода кокса.

3. Промывочные свойства вюститного продукта были зафиксированы по сходу гарнисажа.

Сравнительный анализ заявляемого технического решения с известными промывочными материалами показал, что в состав промывочного вюститного продукта входит кусковый концентрат обожженного сидерита крупностью 10-40 мм и углеродсодержащий материал крупностью 0-10 мм. Обжиг смеси компонентов производят во вращающейся печи при температуре 1250-1350°С в восстановительной атмосфере, которая создается в условиях неполного сгорания углеродсодержащего материала из-за ограниченного доступа кислорода при производительности печи, равной 19,0-25,0 кг/час с 1 м³ объема печи и удельном расходе природного газа 45,0-55,0 Нм³/т шихты. Кроме того, соотношение КОСа и углеродсодержащего материала находится в пределах, равных соответственно как 5:1.

Указанных признаков в известных аналогах и прототипе нет.

Таким образом, предложенное техническое решение полностью соответствует критерию «новизна».

Анализ патентов и научно-технической литературы не выявил использования новых существенных признаков, используемых в предлагаемом изобретении, по функциональному назначению.

Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

На основании изложенного в описании и в примерах конкретного применения заявитель и авторы заявки считают, что предлагаемое для патентования техническое решение является новым и промышленно применимым. Предлагаемый вюститный продукт опробован в доменном цехе ЧМЗ на доменной печи № 1.