RU2841865C2 - Способ восстановления и плавки без доменной печи щелочных ванадий-титановых окатышей и углеродсодержащих ванадий-титановых окатышей горячего прессования - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к технологии производства железа без доменной печи, в частности к способу восстановления и плавки без доменной печи щелочных ванадий-титановых окатышей и углеродсодержащих ванадий-титановых окатышей горячего прессования. Способ предусматривает обогащение ванадий-титановых концентратов, улучшение качества восстановительного газа, увеличение доли секции восстановления в шахтной печи, удаление секции охлаждения для достижения горячей загрузки и усовершенствование электропечи, что позволит повысить скорость восстановления ванадий-титановых окатышей, восстанавливаемых с помощью газовой шахтной печи, улучшить конечную степень восстановления ванадий-титановых окатышей, обеспечить быструю плавку ванадий-титановых окатышей без доменной печи с высокой степенью металлизации, и при этом снизить выбросы углерода на тонну железа. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[1] Настоящее изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к технологии производства железа без доменной печи, в частности, к способу восстановления и плавки без доменной печи щелочных ванадий-титановых окатышей и углеродсодержащих ванадий-титановых окатышей горячего прессования.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[2] В настоящее время не существует примера промышленного применения плавки ванадий-титановой руды с применением технологии плавки в виде короткого процесса без доменной печи. Однако Китай обладает большими запасами ванадий-титанового магнетита, поэтому существует острая необходимость в разработке технологии в виде короткого процесса без доменной печи, подходящей для плавки ванадий-титановой руды с учетом двойной углеродной политики (пика выбросов диоксида углерода и углеродной нейтральности). По сравнению со стандартными окатышами ванадий-титановые окатыши характеризуются сложностью восстановления и длительным временем восстановления. В случае применения технологии без доменной печи, подходящей для плавки стандартных окатышей, будет возникать ряд проблем, таких как низкая степень металлизации металлизированных окатышей, высокое содержание углерода в электропечи и высокое потребление энергии процессом.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[3] С целью преодоления представленных выше недостатков предшествующего уровня техники в настоящем изобретении предусматривается способ плавки без доменной печи, подходящий для ванадий-титановой руды. Путем обогащения ванадий-титанового концентрата, улучшения качества восстановительного газа, увеличения доли секции восстановления в шахтной печи, удаления секции охлаждения для достижения горячей загрузки, усовершенствования электропечи и т.п. в настоящем изобретении достигается непрерывная плавка в виде короткого процесса без доменной печи ванадий-титановых окатышей с высокой степенью металлизации, и в то же время можно снизить выбросы углерода на тонну железа.

[4] Для достижения цели в настоящем изобретении предусматривается способ восстановления и плавки без доменной печи щелочных ванадий-титановых окатышей и углеродсодержащих ванадий-титановых окатышей горячего прессования, включающий следующие стадии.

[5] 1) Обогащение ванадий-титанового железного концентрата и получение щелочных окатышей, характеризующихся щелочностью, составляющей 0,6-0,7, из обогащенного ванадий-титанового железного концентрата и мелкозернистого известняка.

[6] Ванадий-титановый железный концентрат перед обогащением характеризуется содержанием TFe, составляющим 53-55%, содержанием TiO₂, составляющим 10-12%, и процентом прохода через сито на 200 меш, составляющим более 85%. После измельчения до состояния, в котором доля ванадий-титанового железного концентрата с размером частиц -0,038 мм составляет более 90% или равняется этому значению, измельченный концентрат подвергают грубому отделению с помощью магнитного поля величиной 0,2 мТ с получением порошка железной руды грубого отделения и отбросов обогащения, затем порошок железной руды грубого отделения подвергают тонкому отделению с помощью магнитного поля величиной 0,15 мТ, отбросы обогащения после грубого отделения подвергают извлечению полезных продуктов с помощью магнитного поля величиной 0,2 мТ, и порошки руды после тонкого отделения и извлечения полезных продуктов представляют собой обогащенный ванадий-титановый железный концентрат. Обогащенный ванадий-титановый железный концентрат характеризуется содержанием TFe, составляющим 60-64 мас. %, содержанием TiO₂, составляющим 8-11 мас. %, процентом прохода через сито на 800 меш, составляющим более 90%. Доля мелкозернистого известняка с показателем размера частиц -0,1 мм составляет более 95% или равняется этому значению.

[7] Щелочные окатыши получают путем применения обжиговой машины конвейерного типа с температурой предварительного нагревания, составляющей 900-950°C, временем предварительного нагревания, составляющим 13-17 мин, температурой обжига, составляющей 1250-1280°C, и временем обжига, составляющим 15-20 мин.

[8] Щелочные окатыши, полученные на стадии 1), характеризуются содержанием TFe, составляющим более 60 мас. % или равным этому значению, степенью набухания при восстановлении, составляющей менее 12% или равной этому значению, и средней прочностью на раздавливание окатыша, составляющей более 3000 Н или равной этому значению.

[9] 2) Получение углеродсодержащих окатышей горячего прессования с обогащенным ванадий-титановым железным концентратом и порошкообразным углем, где доля порошкообразного угля составляет 17-28 мас. %, и доля обогащенного ванадий-титанового железного концентрата составляет 72-83 мас. %. Однородную смесь обогащенного ванадий-титанового железного концентрата и порошкообразного угля подвергают горячему прессованию и формованию при 250-350°C, и затем вводят азот при 900-950°C для удаления летучих компонентов в порошкообразном угле.

[10] На стадии 2) порошкообразный уголь для получения углеродсодержащих окатышей горячего прессования на одну треть представляет собой коксовый уголь или жирный уголь. Порошкообразный уголь характеризуется содержанием летучих компонентов, составляющим 20-32 мас. %, содержанием связанного углерода, составляющим 60-70 мас. %, и содержанием золы, составляющим 6-12 мас. %. Углеродсодержащие окатыши горячего прессования, полученные на стадии 2), характеризуются содержанием TFe, составляющим 45-56 мас. %, содержанием C, составляющим 10-22 мас. %, и средней прочностью на раздавливание, составляющей более 5500 Н или равной этому значению. Усадка происходит во время процесса восстановления при степени усадки, составляющей 8-15%, что может восполнять количество теплоты внутри шахтной печи и компенсировать часть теплоты, поглощаемой во время процесса восстановления с помощью H₂.

[11] 3) Получение H₂ с использованием коксового газа в качестве исходного материала и получение CO с использованием газа, отходящего из конвертера, в качестве исходного материала посредством процесса адсорбции с перепадом давления, где чистота каждого из полученных H₂ и CO составляет более 99% или равняется этому значению. Смешивание полученных H₂ и CO с получением восстановительного газа, характеризующегося показателем объемного соотношения H₂/CO, составляющим более 8 или равным этому значению, показателем H₂+CO, составляющим более 90 об. % или равным этому значению, и объемным содержанием H₂, составляющим более 80% и менее 100%.

[12] 4) Получение топливного газа для нагревания восстановительного газа путем смешивания газа, оставшегося после улавливания CO₂ из доменного газа, с полученным CO.

[13] Сбор доменного газа и улавливание CO₂ из доменного газа, что обеспечивает содержание CO₂ в газе, оставшемся после улавливания CO₂ из доменного газа, составляющее менее 3% или равное этому значению, и содержание CO, составляющее более 30% или равное этому значению. Смешивание доменного газа с удаленным CO₂ и полученного CO с получением топливного газа, в котором количество доменного газа с удаленным CO₂ составляет 10-30%. Топливный газ характеризуется объемным содержанием CO, составляющим более 80% или равным этому значению, и объемным содержанием N₂, составляющим менее 20% или равным этому значению.

[14] 5) Подача восстановительного газа и топливного газа в шахтную печь посредством двухслойного транспортирующего трубопровода, где топливный газ и воздух подают через внутренний слой, восстановительный газ подают через внешний слой, и внутренний слой и внешний слой отделены друг от друга с помощью огнеупорного материала с высокой теплопроводностью. Кроме того, объемное соотношение топливного газа и воздуха составляет более 2,3:1 или равняется этому значению, обеспечивая избыток топливного газа, что обеспечивает содержание O₂ в хвостовом газе после сгорания, составляющее менее 3%. Температура восстановительного газа составляет 1050-1080°C, давление восстановительного газа составляет 0,7-0,8 МПа, и расход восстановительного газа составляет 15-20 л/мин.

[15] 6) Применение шихты печи, состоящей из щелочных окатышей и углеродсодержащих окатышей горячего прессования с массовым соотношением, составляющим 1-5:1, в шахтной печи. Кроме того, транспортирующий трубопровод для восстановительного газа размещен в нижней части секции восстановления и на уровне середины секции восстановления шахтной печи. Транспортирующий трубопровод для восстановительного газа, размещенный на уровне середины секции восстановления, выполнен с возможностью восполнения потерь тепла в средней и верхней части секции восстановления шахтной печи и занимает 30-50% всей длины транспортирующего трубопровода для восстановительного газа, что регулируется в зависимости от содержания H₂ в восстановительном газе. Секция охлаждения шахтной печи удалена, доля длины секции восстановления увеличена до составляющей 60-80% высоты шахтной печи, и введен процесс горячей загрузки из шахтной печи в электропечь. Секция выгрузки оснащена бункером для хранения металлизированных окатышей, который содержит клапаны как на верхнем, так и на нижнем концах, и бункер для хранения оснащен впускным отверстием и выпускным отверстием. Хвостовой газ (с содержанием O₂, составляющим менее 3 об. % или равным этому значению) после сгорания топливного газа вводится в секцию выгрузки. Хвостовой газ содержит большое количество CO и характеризуется очень низким содержанием O₂, что обеспечивает в целом восстановительную атмосферу, которую можно применять для насыщения углеродом и улучшения степени металлизации и при этом осуществления нагревания для металлизации окатышей, что поддерживает температуру окатышей в бункере для хранения на уровне, превышающем 800°C или равном этому значению, для обеспечения того, что степень металлизации металлизированных окатышей, поступающих в электропечь, может составлять более 92% или равняться этому значению.

[16] Кроме того, массовое соотношение щелочных окатышей и углеродсодержащих окатышей горячего прессования в структуре шихты шахтной печи составляет 1-5:1.

[17] 7) Непрерывная загрузка металлизированных окатышей в электропечь для горячей загрузки, при этом электропечь имеет конструкцию с четырьмя отверстиями для подачи сырья, двумя отверстиями для выпуска железа и двумя отверстиями для выпуска шлака.

[18] Электропечь оснащена четырьмя отверстиями для подачи сырья, из которых два противоположных представляют собой отверстия для подачи окатышей, и другие два представляют собой соответственно отверстие для подачи растворителя и отверстие для подачи топлива. Каждое отверстие для подачи окатышей соединено с бункером для хранения в шахтной печи посредством желоба для осуществления горячей загрузки металлизированных окатышей, и температура горячей загрузки составляет более 700°C или равняется этому значению. Электропечь оснащена верхним и нижним отверстиями для выпуска железа и верхним и нижним отверстиями для выпуска шлака. Верхнее и нижнее отверстия для выпуска железа выполнены с возможностью выгрузки железа. Верхнее отверстие для выпуска шлака выполнено с возможностью контроля ликвидуса и давления в печи, нижнее отверстие для выпуска шлака находится на одном уровне с верхним отверстием для выпуска железа и предназначено для удаления шлака после выгрузки железа. Вводится способ плавки остаточного железа так, чтобы дополнительное количество углерода составляло 8-13%.

[19] По сравнению с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение характеризуется следующими полезными эффектами. В результате осуществления таких мер, как улучшение качества восстановительного газа и добавление углеродсодержащих окатышей горячего прессования, в настоящем изобретении улучшается скорость восстановления окатышей ванадий-титановой руды в газовой шахтной печи, повышается конечная степень восстановления окатышей ванадий-титановой руды и осуществляется быстрая плавка без доменной печи ванадий-титановых окатышей. В то же время добавление углеродсодержащих окатышей горячего прессования может облегчать проблемы, обусловленные набуханием при восстановлении окатышей, преодолевать проблему, заключающуюся в том, что щелочные ванадий-титановые окатыши не соответствуют требованию к степени набухания при восстановлении менее 10% для окатышей руды, которые подаются в газовую шахтную печь, поскольку они характеризуются высокой степенью набухания при восстановлении, и расширять разнообразие видов окатышей, подаваемых в шахтную печь. В то же время по сравнению с доменной печью в настоящем изобретении применяется меньше углеродсодержащих восстановителей, что может обеспечивать снижение потребления энергии на тонну железа и выбросов углерода.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[20] Настоящее изобретение дополнительно описано ниже со ссылкой на конкретные варианты осуществления, но не ограничено ими каким-либо образом. Во избежание повторений исходные материалы в следующих вариантах осуществления являются коммерчески доступными, если не указано иное, и применяемые способы представляют собой традиционные способы, если не указано иное. Прочность на раздавливание сырых окатышей определяют путем метода приложения давления с помощью детектирующего оборудования для тестирования прочности на раздавливание окатышей в соответствии со стандартом GB/T 14201-2018 «Iron Ore Pellets for Blast Furnace and Direct Reduction Feedstocks - Determination of The Crushing Strength». Показатель степени набухания при восстановлении определяют в соответствии со стандартом GB/T 13240-2018 «Iron Ore Pellets for Blast Furnace Feedstocks - Determination of the Free-Swelling Index». Показатель скорости восстановления и конечную степень восстановления определяют и рассчитывают в соответствии со стандартом GB/T 13241-2017 «Iron Ores - Determination of Reducibility».

[21] Способ восстановления и плавки без доменной печи щелочных ванадий-титановых окатышей и углеродсодержащих ванадий-титановых окатышей горячего прессования, показанный в вариантах осуществления 1-3, включает следующие стадии, и отличия каждого варианта осуществления от сравнительного примера проиллюстрированы в следующем разделе, описывающем практическую реализацию.

[22] 1) Обогащение ванадий-титанового железного концентрата и получение щелочных окатышей, характеризующихся щелочностью, составляющей 0,6-0,7, из обогащенного ванадий-титанового железного концентрата и мелкозернистого известняка.

[23] Ванадий-титановый железный концентрат перед обогащением характеризуется содержанием TFe, составляющим 55%, содержанием TiO₂, составляющим 12%, и процентом прохода через сито на 200 меш, составляющим 88%. После измельчения до состояния, в котором доля ванадий-титанового железного концентрата с размером частиц -0,038 мм составляет более 90% или равняется этому значению, измельченный концентрат подвергают грубому отделению с помощью магнитного поля величиной 0,2 мТ с получением порошка железной руды грубого отделения и отбросов обогащения, затем порошок железной руды грубого отделения подвергают тонкому отделению с помощью магнитного поля величиной 0,15 мТ, отбросы обогащения после грубого отделения подвергают извлечению полезных продуктов с помощью магнитного поля величиной 0,2 мТ, и порошки руды после тонкого отделения и извлечения полезных продуктов представляют собой обогащенный ванадий-титановый железный концентрат. Обогащенный ванадий-титановый железный концентрат характеризуется содержанием TFe, составляющим 64%, содержанием TiO₂, составляющим 10%, процентом прохода через сито на 800 меш, составляющим 90%. Доля мелкозернистого известняка с показателем размера частиц -0,1 мм составляет 96%.

[24] Щелочные окатыши получают путем применения обжиговой машины конвейерного типа с температурой предварительного нагревания, составляющей 900-950°C, временем предварительного нагревания, составляющим 17 мин, температурой обжига, составляющей 1250-1280°C, и временем обжига, составляющим 20 мин.

[25] Щелочные окатыши, полученные на стадии 1), характеризуются содержанием TFe, составляющим 64%, степенью набухания при восстановлении, составляющей 9%, и средней прочностью на раздавливание окатыша, составляющей 3100 Н.

[26] 2) Получение углеродсодержащих окатышей горячего прессования с обогащенным ванадий-титановым железным концентратом и порошкообразным углем, где доля порошкообразного угля составляет 24%, и доля обогащенного ванадий-титанового железного концентрата составляет 76%. Однородную смесь обогащенного ванадий-титанового железного концентрата и порошкообразного угля подвергают горячему прессованию и формованию при 250-350°C, и затем вводят азот при 900-950°C для удаления летучих компонентов в порошкообразном угле.

[27] На стадии 2) порошкообразный уголь для получения углеродсодержащих окатышей горячего прессования на одну треть представляет собой коксовый уголь. Порошкообразный уголь характеризуется содержанием летучих компонентов, составляющим 26%, содержанием связанного углерода, составляющим 65%, и содержанием золы, составляющим 8%. Углеродсодержащие окатыши горячего прессования, полученные на стадии 2), характеризуются содержанием TFe, составляющим 50%, содержанием C, составляющим 16%, и средней прочностью на раздавливание, составляющей более 5500 Н или равной этому значению. Усадка происходит во время процесса восстановления при степени усадки, составляющей 8-15%, что может восполнять количество теплоты внутри шахтной печи и компенсировать часть теплоты, поглощаемой во время процесса восстановления с помощью H₂.

[28] 3) Получение H₂ с использованием коксового газа в качестве исходного материала и получение CO с использованием газа, отходящего из конвертера, в качестве исходного материала посредством процесса адсорбции с перепадом давления, где чистота каждого из полученных H₂ и CO составляет более 99% или равняется этому значению. Смешивание полученных H₂ и CO с получением восстановительного газа, характеризующегося показателем H₂/CO, составляющим более 8 или равным этому значению, показателем H₂+CO, составляющим более 90% или равным этому значению.

[29] 4) Получение топливного газа для нагревания восстановительного газа путем смешивания газа, оставшегося после улавливания CO₂ из доменного газа, с полученным CO.

[30] Сбор доменного газа и улавливание CO₂ из доменного газа, что обеспечивает содержание CO₂ в газе, оставшемся после улавливания CO₂ из доменного газа, составляющее 3%, и содержание CO, составляющее более 30% или равное этому значению. Смешивание доменного газа с удаленным CO₂ и полученного CO с получением топливного газа, в котором количество доменного газа с удаленным CO₂ составляет 10-30%. Топливный газ характеризуется объемным содержанием CO, составляющим более 80% или равным этому значению, и объемным содержанием N₂, составляющим менее 20% или равным этому значению.

[31] 5) Подача восстановительного газа и топливного газа в шахтную печь посредством двухслойного транспортирующего трубопровода, где топливный газ и воздух подают через внутренний слой, восстановительный газ подают через внешний слой, и внутренний слой и внешний слой отделены друг от друга с помощью огнеупорного материала с высокой теплопроводностью. Кроме того, объемное соотношение топливного газа и воздуха составляет более 2,3:1 или равняется этому значению, обеспечивая избыток топливного газа, что обеспечивает содержание O₂ в хвостовом газе после сгорания, составляющее менее 3%. Температура восстановительного газа составляет 1050°C, давление восстановительного газа составляет 0,7-0,8 МПа.

[32] 6) Массовое соотношение щелочных окатышей и углеродсодержащих окатышей горячего прессования в структуре шихты показано в таблице 1. Кроме того, транспортирующий трубопровод для восстановительного газа размещен в нижней части секции восстановления и на уровне середины секции восстановления шахтной печи. Транспортирующий трубопровод для восстановительного газа, размещенный на уровне середины секции восстановления, выполнен с возможностью восполнения потерь тепла в средней и верхней части секции восстановления шахтной печи и занимает 30-50% всей длины транспортирующего трубопровода для восстановительного газа, что регулируется в зависимости от содержания H₂ в восстановительном газе. Секция охлаждения шахтной печи удалена, доля длины секции восстановления увеличена до составляющей 60-80% высоты шахтной печи, и введен процесс горячей загрузки из шахтной печи в электропечь. Секция выгрузки оснащена бункером для хранения металлизированных окатышей, который содержит клапаны как на верхнем, так и на нижнем концах, и бункер для хранения оснащен впускным отверстием и выпускным отверстием. Хвостовой газ (с содержанием O₂, составляющим менее 3% или равным этому значению) после сгорания топливного газа вводится в секцию выгрузки. Хвостовой газ содержит большое количество CO и характеризуется очень низким содержанием O₂, что обеспечивает в целом восстановительную атмосферу, которую можно применять для насыщения углеродом и улучшения степени металлизации и при этом осуществления нагревания для металлизации окатышей, что поддерживает температуру окатышей в бункере для хранения на уровне, превышающем 800°C или равном этому значению, для обеспечения того, что степень металлизации металлизированных окатышей, поступающих в электропечь, может составлять более 92% или равняться этому значению.

[33] 7) Электропечь имеет конструкцию с четырьмя отверстиями для подачи сырья, двумя отверстиями для выпуска железа и двумя отверстиями для выпуска шлака, что может позволять достичь технологии непрерывной загрузки.

Электропечь оснащена четырьмя отверстиями для подачи сырья, из которых два противоположных представляют собой отверстия для подачи окатышей, и другие два представляют собой соответственно отверстие для подачи растворителя и отверстие для подачи топлива. Каждое отверстие для подачи окатышей соединено с бункером для хранения в шахтной печи посредством желоба для осуществления горячей загрузки металлизированных окатышей, и температура горячей загрузки составляет более 700°C или равняется этому значению. Электропечь оснащена верхним и нижним отверстиями для выпуска железа и верхним и нижним отверстиями для выпуска шлака. Верхнее и нижнее отверстия для выпуска железа выполнены с возможностью выгрузки железа. Верхнее отверстие для выпуска шлака выполнено с возможностью контроля ликвидуса и давления в печи, нижнее отверстие для выпуска шлака находится на одном уровне с верхним отверстием для выпуска железа и предназначено для удаления шлака после выгрузки железа. Вводится способ плавки остаточного железа так, чтобы дополнительное количество углерода составляло 8-13%.

[34] Расплавленное железо, содержащее ванадий, характеризуется содержанием C, составляющим 2,8%–3,8%.

[35] Расплавленный шлак характеризуется содержанием FeO, составляющим 2–5%, R₂, составляющим 0,5-0,6, и содержанием TiO₂, составляющим 30–40%.

[36] Вариант осуществления 1

[37] В варианте осуществления 1 применяли восстановительный газ, характеризующийся содержанием H₂, составляющим 80%, содержанием CO, составляющим 10%, содержанием N₂, составляющим 7%, и содержанием CO₂, составляющим 3%. Температура восстановления составляла 1050°C, и расход восстановительного газа составлял 15 л/мин. Структура материала, как показано в таблице 1, представляла собой 83% щелочных окатышей и 17% углеродсодержащих окатышей горячего прессования. Показатель скорости восстановления и конечная степень восстановления, определенные в лаборатории, показаны в таблице 1.

[38] Вариант осуществления 2

[39] В варианте осуществления 2 применяли восстановительный газ, характеризующийся содержанием H₂, составляющим 80%, содержанием CO, составляющим 10%, содержанием N₂, составляющим 7%, и содержанием CO₂, составляющим 3%. Температура восстановления составляла 1050°C, и расход восстановительного газа составлял 15 л/мин. Структура материала, как показано в таблице 1, представляла собой 77,5% щелочных окатышей и 22,5% углеродсодержащих окатышей горячего прессования. Показатель скорости восстановления и конечная степень восстановления, определенные в лаборатории, показаны в таблице 1.

[40] Вариант осуществления 3

[41] В варианте осуществления 3 применяли восстановительный газ, характеризующийся содержанием H₂, составляющим 80%, содержанием CO, составляющим 10%, содержанием N₂, составляющим 7%, и содержанием CO₂, составляющим 3%. Температура восстановления составляла 1050°C, и расход восстановительного газа составлял 15 л/мин. Структура материала, как показано в таблице 1, представляла собой 72% щелочных окатышей и 28% углеродсодержащих окатышей горячего прессования. Показатель скорости восстановления и конечная степень восстановления, определенные в лаборатории, показаны в таблице 1.

[42] Сравнительный пример 1

[43] В сравнительном примере 1 применяли восстановительный газ, характеризующийся содержанием H₂, составляющим 66%, содержанием CO, составляющим 11%, содержанием N₂, составляющим 20%, и содержанием CO₂, составляющим 3%. Температура восстановления составляла 1050°C, и расход восстановительного газа составлял 15 л/мин. Структура материала, как показано в таблице 1, представляла собой 100% щелочных окатышей. Показатель скорости восстановления и конечная степень восстановления, определенные в лаборатории, показаны в таблице 1.

Таблица 1. Сравнение показателей восстановления окатышей руды

[44] Из вышеприведенной таблицы можно видеть, что показатель скорости восстановления и конечная степень восстановления в вариантах осуществления были выше, чем таковые в сравнительном примере, что обусловлено увеличением содержания H₂ и приводит к увеличению восстанавливающей способности, так что скорость восстановления повышается. В вариантах осуществления скорость восстановления и конечная степень восстановления увеличивались по мере увеличения доли углеродсодержащих окатышей горячего прессования, что обусловлено главным образом тем фактом, что C в составе окатышей участвует в реакции восстановления, что повышает скорость восстановления. Кроме того, C напрямую восстанавливает V и Ti, которые не могут быть восстановлены с помощью H₂ и CO, что позволяет им поступать в расплавленное железо, так что как конечная степень восстановления, так и скорость восстановления повышаются.

[45] Для специалиста в данной области будет понятно, что без отступления от объема технического решения настоящего изобретения можно осуществлять множество возможных изменений и модификаций технического решения настоящего изобретения путем использования технической информации, раскрытой выше, или модифицировать его с помощью эквивалентных изменений с получением эквивалентных вариантов осуществления. Следовательно, любая простая модификация, эквивалентное изменение и модификация, выполненные в отношении вышеприведенных вариантов осуществления в соответствии с технической сущностью настоящего изобретения без отступления от технического решения настоящего изобретения, также будут находиться в пределах объема правовой охраны технического решения настоящего изобретения.

Claims (13)

1. Способ восстановления и плавки без доменной печи щелочных ванадий-титановых окатышей и углеродсодержащих ванадий-титановых окатышей горячего прессования, включающий следующие стадии:

1) обогащение ванадий-титанового железного концентрата и получение щелочных окатышей, характеризующихся щелочностью, составляющей 0,6-0,7, из обогащенного ванадий-титанового железного концентрата и мелкозернистого известняка путем применения обжиговой машины конвейерного типа с температурой предварительного нагревания, составляющей 900-950°C, временем предварительного нагревания, составляющим 13-17 мин, температурой обжига, составляющей 1250-1280°C, и временем обжига, составляющим 15-20 мин;

2) получение углеродсодержащих окатышей горячего прессования с обогащенным ванадий-титановым железным концентратом и порошкообразным углем, где доля порошкообразного угля составляет 17-28 мас. %, и доля обогащенного ванадий-титанового железного концентрата составляет 72-83 мас. %, осуществление горячего прессования однородной смеси обогащенного ванадий-титанового железного концентрата и порошкообразного угля с формованием при 250-350°C и затем введение азота при 900-950°C с удалением летучих компонентов в порошкообразном угле;

3) получение H₂ с использованием коксового газа в качестве исходного материала и получение CO с использованием газа, отходящего из конвертера, в качестве исходного материала посредством процесса адсорбции с перепадом давления и смешивание полученных H₂ и CO с получением восстановительного газа, характеризующегося показателем объемного соотношения H₂/CO, составляющим более 8 или равным этому значению, и показателем H₂+CO, составляющим более 90 об. % или равным этому значению;

4) получение топливного газа путем смешивания газа, оставшегося после улавливания CO₂ из доменного газа, с полученным CO;

5) подачу восстановительного газа и топливного газа в шахтную печь посредством двухслойного транспортирующего трубопровода, где топливный газ и воздух подают через внутренний слой, восстановительный газ подают через внешний слой, и внутренний слой и внешний слой отделены с помощью огнеупорного материала с высокой теплопроводностью, где объемное соотношение топливного газа и воздуха составляет более 2,3:1 или равняется этому значению, температура восстановительного газа составляет 1050-1080°C, и давление восстановительного газа составляет 0,7-0,8 МПа;

6) применение шихты, состоящей из щелочных окатышей и углеродсодержащих окатышей горячего прессования с массовым соотношением, составляющим 1-5:1, в шахтной печи, размещение транспортирующего трубопровода для восстановительного газа в нижней части секции восстановления и на уровне середины секции восстановления шахтной печи, удаление секции охлаждения шахтной печи, увеличение доли длины секции восстановления до составляющей 60-80% высоты шахтной печи, при этом шахтная печь оснащена секцией выгрузки с бункером для хранения металлизированных окатышей, который содержит клапаны как на верхнем, так и на нижнем концах, и бункер для хранения оснащен впускным отверстием и выпускным отверстием, хвостовой газ после сгорания топливного газа вводят в бункер для хранения, и содержание O₂ в хвостовом газе составляет менее 3 об. % или равняется этому значению; и

7) непрерывную загрузку металлизированных окатышей в электропечь для горячей загрузки, при этом электропечь имеет конструкцию с четырьмя отверстиями для подачи сырья, двумя отверстиями для выпуска железа и двумя отверстиями для выпуска шлака.

2. Способ по п. 1, в котором обогащенный ванадий-титановый железный концентрат на стадии 1) характеризуется содержанием TFe, составляющим 60-64 мас. %, содержанием TiO₂, составляющим 8-11 мас. %, и процентом прохода через сито на 800 меш, составляющим более 90%; и доля мелкозернистого известняка с размером частиц -0,1 мм составляет более 95% или равняется этому значению.

3. Способ по п. 1, в котором щелочные окатыши, полученные на стадии 1), характеризуются содержанием TFe, составляющим более 60 мас. % или равным этому значению, степенью набухания при восстановлении, составляющей менее 12% или равной этому значению, и средней прочностью на раздавливание окатыша, составляющей более 3000 Н или равной этому значению.

4. Способ по п. 1, в котором порошкообразный уголь для получения углеродсодержащих окатышей горячего прессования на стадии 2) на одну треть представляет собой коксовый уголь или жирный уголь, и порошкообразный уголь характеризуется содержанием летучих компонентов, составляющим 20-32 мас. %, содержанием связанного углерода, составляющим 60-70 мас. %, и содержанием золы, составляющим 6-12 мас. %.

5. Способ по п. 1, в котором углеродсодержащие окатыши горячего прессования, полученные на стадии 2), характеризуются содержанием TFe, составляющим 45-56 мас. %, содержанием C, составляющим 10-22 мас. %, и средней прочностью на раздавливание, составляющей более 5500 Н или равной этому значению.

6. Способ по п. 1, в котором степень металлизации металлизированных окатышей, полученных с помощью шахтной печи, составляет более 92% или равняется этому значению.