Разработка процесса производства частично металлизированных железорудных шихтовых материалов на основе рудоуглеродных композиций для традиционных металлургических технологий

С целью повышения металлургической ценности шихтовых материалов доменного производства исследовалась возможность получения частично металлизованных окатышей из рудно-флюсо-топливных композиций. В качестве основного сырьевого материала использовался железорудный концентрат Ингулецкого ГОКа (64,7 % Fe), с добавкой коксовой мелочи фракции 0-3 мм и негашенной извести, которые затем смешивались и гранулировались на тарельчатом грануляторе. Полученные окатыши, содержащие 12-17 % дисперсного углерода, после нанесения на их поверхность защитного слоя толщиной 2,0-2,5 мм из смеси концентрата и негашенной извести (1:1) смешивались с твердым топливом, которое характеризувалось определенным функциональным распределением в слоевой системе: на поверхнсти гранул – пусковое топливо 0-3 мм, в зазоре между гранулами – основное или рабочее 3-7 мм и более крупное – 7-10 мм, как топливо термостабилизации.

Спекание окатышей с твердотопливной насадкой проводилось в лабораторной установке, оборудованной цилиндрической чашей 100 и 200 мм, при высоте спекаемого слоя 250-380 мм. При этом в послойной системе твердотопливная насадка формировалась следующим образом: на колосниковую решетку чаши укладывается твердотопливная подложка, состоящая из двух слоев коксовой мелочи фракции 0-10 мм. Первый слой – слой пускового топлива, который поджигается газовой горелкой в режиме фильтрации; затем переводится в дутьевой и на поверхность горящего слоя укладывается слой рабочего топлива. На активированную поверхность твердотопливной подложки укладываются слоями окатыши с одновременным заполнением междугранульного пространства твердотопливной насадкой. Массы топлива по слоям будут изменяться и представлять предмет оптимизации; при этом их количество должно быть адекватно затратам на процессы, которые происходят в слое гранул, расположенных над ними.

Необходимость рабочего слоя твердого топлива диктуется, как минимум, двумя обстоятельствами. Первое- это создание соответствующего температурно-теплового режима спекания и металлизации гранул. Второе - создание восстановительно-теплового режима. Топливная подложка вцелом выполняет роль внешнего источника тепла с регулируемым составом теплоносителя. При достижении температуры в слое 1423-1473 К (в зоне горения 1595-1613 К) проводится видержка при минимальном количестве воздуха, подаваемого в послойную систему, с последующим охлаждением спеченного материала.

Проведенные эксперименты по данной методике показали возможность получения в течение 35-40 мин. частично металлизованного шихтового материала при наличии в ядре гранул 12 % углерода и высоте спекаемых слоев 4-5 d гранул, которые располагаются между рабочими (генераторными) слоями топлива.
Реализация разработанной технологической схемы на конвейерных обжиговых машинах при высоте спекаемого слоя 0,25-0,3 м в режиме фильтрации при разрежении 200-400 мм.вод.ст. позволит получить гибридный окускованный железорудный материал в виде друз с остаточным углеродом для последующего доменного передела, достаточной «холодной» прочностью, степенью металлизации 30-35 %, выходом годного 75-80 % и снижением затрат природного газа в 1,5-2,0 раза.