RU2811882C2

RU2811882C2 - Iron ore pellets

Info

Publication number: RU2811882C2
Application number: RU2019136130A
Authority: RU
Inventors: Найджел ПИКЕТТ
Original assignee: Байндинг Солюшенз Лтд
Priority date: 2017-04-18
Filing date: 2018-04-18
Publication date: 2024-01-18

Abstract

FIELD: production of steel.

SUBSTANCE: steel production method involves producing a pellet containing iron ore in the form of particles and from 0.05 wt.% up to 1.0 wt.% of a polymeric organic binder, said binder containing polyvinyl alcohol and an organic resin, transporting the pellet to an electric arc furnace and producing steel by heating the pellet in a reducing atmosphere in an electric arc furnace. The organic resin is selected from polyacrylamide resin, resol resin and novolac resin. The reducing atmosphere contains hydrogen, shale gas or natural gas.

EFFECT: ensures effective reaction of the pellet with a reducing atmosphere, melting and uniform dispersion of particles in the molten metal.

11 cl, 1 ex

Description

Настоящее изобретение относится к окатышам, содержащим железную руду, для использования в электродуговых печах и к способам получения стали из таких окатышей.The present invention relates to pellets containing iron ore for use in electric arc furnaces and to methods for producing steel from such pellets.

Производство брикетов из частиц железной руды и руд других металлов в целом известно в данной области техники. В характерном случае эти частицы соединяют друг с другом с использованием связующего, например - цемента или глины, с получением брикета.The production of briquettes from particles of iron ore and other metal ores is generally known in the art. Typically, these particles are joined together using a binder, such as cement or clay, to form a briquette.

Такие брикеты используют в доменных печах или для прямого восстановления железа (DRI; от англ.: direct iron reduction). Брикет должен быть достаточно прочным, чтобы его можно было успешно транспортировать и использовать в доменной печи. Брикет должен быть способным сохранять свою целостность при транспортировке через доменную печь в зону плавления, в противном случае возможно неблагоприятное влияние на производительность доменных печей или DRI установок. Проблема, связанная с использованием цемента или глины, состоит в том, что при этом повышается содержание диоксида кремния в железе и количество шлака, образующегося после завершения процесса.Such briquettes are used in blast furnaces or for direct reduction of iron (DRI; from English: direct iron reduction). The briquette must be strong enough to be successfully transported and used in a blast furnace. The briquette must be able to maintain its integrity when transported through the blast furnace to the smelting zone, otherwise the performance of the blast furnace or DRI plant may be adversely affected. The problem with using cement or clay is that it increases the silica content of the iron and the amount of slag produced after the process is completed.

Высокая прочность, необходимая для таких брикетов, ограничивала применение более дорогих связующих, таких как крахмал или поливиниловый спирт (РА; от англ.: polyvinyl alcohol).The high strength required for such briquettes limited the use of more expensive binders such as starch or polyvinyl alcohol (PA).

В электродуговых печах загруженный материал нагревают с использованием электрической дуги, например - между двумя графитовыми электродами. Дуга образуется между загруженным материалом и электродом. Загруженный материал нагревается за счет электрического тока, проходящего через загруженный материал, и за счет лучистой энергии, излучаемой дугой, и его температура может достигнуть 3000°C.In electric arc furnaces, the charged material is heated using an electric arc, for example between two graphite electrodes. An arc is formed between the loaded material and the electrode. The loaded material is heated by the electric current passing through the loaded material and by the radiant energy emitted by the arc, and its temperature can reach 3000°C.

В характерном случае такие печи используют для производства стали из металлолома. Обычно используют измельченный лом (полученный при переработке бытовой техники или автомобилей или других тонкостенных холодногнутых стальных профилей) или тяжеловесный плавильный лом (большие обломки балок). Проблема с использованием металлолома состоит в том, что качество перерабатываемой стали (и, соответственно, производимой стали) часто является низким. Часто требуется добавление к стали относительно дорогого губчатого железа или чушкового чугуна. В настоящее время металлический лом стоит около 280$ за тонну, а губчатое железо часто бывает еще дороже.Typically, such furnaces are used to produce steel from scrap metal. Typically, shredded scrap (obtained from the recycling of household appliances or automobiles or other thin-walled cold-formed steel sections) or heavy smelter scrap (large pieces of beams) are used. The problem with using scrap metal is that the quality of the steel recycled (and therefore the steel produced) is often poor. Often it is necessary to add relatively expensive sponge iron or pig iron to the steel. Currently, scrap metal costs about $280 per ton, and sponge iron is often even more expensive.

Авторы настоящего изобретения понимали, что использование менее дорогого источника железа может обеспечить более дешевое производство стали с использованием электродуговых печей. Одной из проблем, связанных с использованием альтернативных источников, таких как железные руды, является то, что железную руду необходимо восстановить до железа. Обычно это не происходит в электродуговых печах. Однако они понимали, что если они смогут использовать отходы железной руды в форме частиц и создать восстановительную атмосферу в электродуговой печи, то это можно будет осуществить.The inventors of the present invention realized that using a less expensive source of iron could provide cheaper steel production using electric arc furnaces. One of the problems with using alternative sources such as iron ores is that the iron ore must be reduced to iron. This does not typically occur in electric arc furnaces. However, they realized that if they could use waste iron ore in particle form and create a reducing atmosphere in an electric arc furnace, it could be done.

Производство окатышей для использования в электродуговых печах создает другие проблемы, чем в случае стандартных окатышей, используемых в доменных печах. Окатыши должны быть достаточно тяжелыми для того, чтобы проникнуть через слой шлака в верхней части электродуговой печи. Однако они также должны быть достаточно пористыми, чтобы обеспечить возможность реакции железной руды внутри окатыша с восстановительной атмосферой в печи с образованием железа. Затем железо смешивается с металлоломом для получения необходимой стали в электродуговой печи. Связи, скрепляющие частицы, должны быть достаточно слабыми, чтобы обеспечить плавление и равномерное диспергирование частиц в расплавленном металле.The production of pellets for use in electric arc furnaces presents different problems than for standard pellets used in blast furnaces. The pellets must be heavy enough to penetrate the slag layer at the top of the electric arc furnace. However, they must also be sufficiently porous to allow the iron ore within the pellet to react with the reducing atmosphere in the furnace to form iron. The iron is then mixed with scrap metal to produce the required steel in an electric arc furnace. The bonds holding the particles together must be weak enough to ensure melting and uniform dispersion of the particles in the molten metal.

Использование материалов в форме частиц увеличивает площадь поверхности оксида железа, так что он может более эффективно реагировать с восстановительной атмосферой. Кроме того, авторы настоящего изобретения понимали, что если они используют органическое связующее, то это связующее выгорит при высокой температуре в печи и повысит пористость окатыша, так что он будет легче реагировать с восстановительной атмосферой. Стоимость железорудных окатышей в характерном случае в два раза ниже спотовой цены на железную руду (в настоящее время окатыши стоят примерно 120$ за тонну). Соответственно, этот способ обеспечивает снижение стоимости стали, произведенной в электродуговой печи.The use of particulate materials increases the surface area of the iron oxide so that it can react more effectively with the reducing atmosphere. In addition, the present inventors realized that if they used an organic binder, the binder would burn out at the high temperature in the furnace and increase the porosity of the pellet so that it would more easily react with the reducing atmosphere. The cost of iron ore pellets is typically two times lower than the spot price of iron ore (pellets currently cost approximately $120 per ton). Accordingly, this method reduces the cost of steel produced in an electric arc furnace.

Кроме, того выбор более дешевых восстановительных газов также способствует снижению расходов на производство стали с использованием электродуговых печей.In addition, the choice of cheaper reducing gases also helps reduce the cost of steel production using electric arc furnaces.

В соответствии с настоящим изобретением предложен окатыш, содержащий частицы железную руду в форме частиц и менее 1,5 масс. % связующего. Связующее в характерном случае является органическим связующим. Как обсуждалось выше, органические связующие обладают преимуществом, состоящим в том, что они выгорают при высокой температуре в плавильной печи с повышением пористости материала, находящегося в печи. Частицы материала в характерном случае имеют диаметр, равный 4 мм или менее, в более характерном случае - менее 1 мм, или менее 500 микрометров, или менее 100 микрометров. Это можно определить по их способности проходить через сито. В характерном случае по меньшей мере 10 масс. % зернистого материала проходят через сито с размером ячеек 100 мкм перед формованием окатыша. В более характерном случае для просеивания материала используют сито с размером ячеек, равным 30 мкм или 20 мкм. По меньшей мере 50%, 80% или 100% материала могут пройти через сито.In accordance with the present invention, there is provided a pellet containing particulate iron ore and less than 1.5 wt. % binder. The binder is typically an organic binder. As discussed above, organic binders have the advantage that they burn out at high temperatures in the melting furnace, increasing the porosity of the material in the furnace. The material particles typically have a diameter of 4 mm or less, and more typically less than 1 mm, or less than 500 micrometers, or less than 100 micrometers. This can be determined by their ability to pass through a sieve. Typically, at least 10 wt. % of the granular material passes through a 100 micron sieve before being formed into a pellet. In a more typical case, a sieve with a mesh size of 30 μm or 20 μm is used to sift the material. At least 50%, 80% or 100% of the material can pass through the screen.

Следует отметить, что термин «окатыш» включает объекты, обычно обозначаемые как гранулы, палочки, стержни. Окатыши в характерном случае имеют максимальный средний диаметр, равный 20 мм, в более характерном случае - 16 мм или 15 мм, минимальный средний диаметр, равный 2 мм, в частности - 5 мм, или средний диаметр, лежащий в диапазоне от 10 мм до 12 мм. Эти объекты обладают общим признаком, состоящим в том, что они являются уплотненной формой материала, и принципиально различаются своим размером и формой.It should be noted that the term "pellet" includes objects commonly referred to as granules, sticks, or rods. The pellets typically have a maximum average diameter of 20 mm, more typically 16 mm or 15 mm, a minimum average diameter of 2 mm, in particular 5 mm, or an average diameter ranging from 10 mm to 12 mm. These objects share the common characteristic that they are a compacted form of material, and differ fundamentally in their size and shape.

Связующее может быть полимерным связующим, и оно может быть выбрано из органической смолы, такой как полиакриламидная смола, резольная смола или новолачная смола, и/или полисахарида, такого как крахмал, гидроксиэтилметилцеллюлоза, гуммиарабик, гуаровая смола или ксантановая смола. Полисахарид можно использовать в качестве загущающего агента. Обнаружено, что особенно хорошим сроком годности при хранении обладает гидроксиэтилметилцеллюлоза (МНЕС; от англ.: hydroxyethyl methyl cellulose). Ее можно смешать с органической смолой.The binder may be a polymeric binder, and it may be selected from an organic resin such as a polyacrylamide resin, a resol resin or a novolac resin, and/or a polysaccharide such as starch, hydroxyethylmethylcellulose, gum arabic, guar gum or xanthan gum. The polysaccharide can be used as a thickening agent. Hydroxyethyl methyl cellulose (MHEC) has been found to have a particularly good shelf life. It can be mixed with organic resin.

Например, общее количество связующего может быть равно 1 масс. %, 0,8 масс. %, 0,6 масс. %, 0,5 масс. %, по меньшей мере 0,05 масс. %, по меньшей мере 0,1 масс. % или по меньшей мере 0,2 масс. %. Отношение количества полисахарида к количеству смолы, если их используют в комбинации, может лежать в диапазоне от 0,1 масс. % до 0,5 масс. % полисахарида к от 0,5% до 0,1% смолы.For example, the total amount of binder may be 1 wt. %, 0.8 wt. %, 0.6 wt. %, 0.5 wt. %, at least 0.05 wt. %, at least 0.1 wt. % or at least 0.2 wt. %. The ratio of the amount of polysaccharide to the amount of resin, if used in combination, can range from 0.1 wt. % up to 0.5 wt. % polysaccharide to 0.5% to 0.1% resin.

Поливиниловый спирт (PVA; от англ.: polyvinyl alcohol) можно использовать в качестве связующего вместо других связующих или в дополнение к ним в количестве, лежащем в диапазоне от 0 масс. % до 0,3 масс. %, в частности - от 0,1 масс. % до 0,2 масс. %. В характерном случае его добавляют в дополнение к другим связующим, чтобы повысить прочность в неотвержденном состоянии и прочность в отвержденном состоянии.Polyvinyl alcohol (PVA; from English: polyvinyl alcohol) can be used as a binder instead of or in addition to other binders in an amount ranging from 0 wt. % up to 0.3 wt. %, in particular - from 0.1 wt. % up to 0.2 wt. %. Typically it is added in addition to other binders to increase uncured strength and cured strength.

Примеры крахмала включают, например, пшеничный, кукурузный и ячменный крахмал. В более характерном случае крахмал является картофельным крахмалом, поскольку он является относительно дешевым.Examples of starch include, for example, wheat, corn and barley starch. More typically, the starch is potato starch because it is relatively cheap.

Поливиниловый спирт в характерном случае коммерчески получают из поливинилацетата посредством замены радикала уксусной кислоты - ацетата - гидроксильным радикалом в реакции поливинилацетата с гидроксидом натрия в способе, называемом сапонификацией (омылением). Частичное омыление означает, что часть ацетатных групп была заменена на гидроксильные группы, и при этом был получен частично омыленный остаток поливинилового спирта.Polyvinyl alcohol is typically produced commercially from polyvinyl acetate by replacing the acetic acid radical, acetate, with a hydroxyl radical in the reaction of polyvinyl acetate with sodium hydroxide in a process called saponification. Partial saponification means that some of the acetate groups have been replaced by hydroxyl groups, resulting in a partially saponified polyvinyl alcohol residue.

В характерном случае PVA имеет степень омыления, равную по меньшей мере 80%-ному омылению, в характерном случае - по меньшей мере 85%-ному, по меньшей мере 90%-ному, по меньшей мере 95%-ному, по меньшей мере 99%-ному или 100%-ному омылению. PVA можно коммерчески получить, например, из компании Kuraray Europe GmbH, Германия. В характерном случае его используют в форме раствора в воде. PVA можно модифицировать, включив, например, некоторое количество гидроксида натрия.Typically, PVA has a degree of saponification of at least 80% saponification, typically at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 99 % or 100% saponification. PVA can be obtained commercially, for example, from Kuraray Europe GmbH, Germany. Typically it is used in the form of a solution in water. PVA can be modified by including, for example, some sodium hydroxide.

В характерном случае связующее на основе PVA имеет содержание активного полимера, лежащее в диапазоне от 12% до 13%, и рН в диапазоне от 4 до 6, если оно имеет форму раствора.Typically, the PVA binder has an active polymer content ranging from 12% to 13% and a pH ranging from 4 to 6 when in solution form.

Резолы - это образующиеся в катализируемой щелочью реакции фенолформальдегидные смолы с отношением содержания формальдегида к содержанию фенола, превышающим единицу (обычно около 1,5). Новолаки - это фенолформальдегидные смолы с молярным отношением формальдегида к фенолу, меньшим единицы.Resols are phenol-formaldehyde resins formed in an alkali-catalyzed reaction with a ratio of formaldehyde to phenol content greater than one (usually about 1.5). Novolaks are phenol-formaldehyde resins with a molar ratio of formaldehyde to phenol less than one.

В характерном случае к материалу в форме частиц не добавляют дополнительных связующих, например - неорганических связующих, таких как глины.Typically, no additional binders, for example inorganic binders such as clays, are added to the particulate material.

Можно добавить поверхностно-активное вещество, например - лаурилсульфат натрия (SLS; от англ.: sodium lauryl sulphate), в следовом количестве, чтобы улучшить смачивание железной руды, усиленной добавками.A surfactant, such as sodium lauryl sulphate (SLS), can be added in trace amounts to improve the wetting of the fortified iron ore.

В характерном случае железная руда является «хвостами» или пылью, например - из электродуговых печей. Руда может быть магнетитом (Fe₃O₄) или гематитом (Fe₂O₃). Железная руда может содержать природные загрязнители.Typically, iron ore is "tailings" or dust, for example from electric arc furnaces. The ore may be magnetite (Fe ₃ O ₄ ) or hematite (Fe ₂ O ₃ ). Iron ore may contain natural contaminants.

Железная руда в форме частиц может иметь содержание влаги менее 50%, в более характерном случае - содержание влаги менее 30% или менее 25%. В характерном случае содержание влаги составляет по меньшей мере 2 масс. %, или по меньшей мере 5 масс. %, или по меньшей мере 10 масс. %.The particulate iron ore may have a moisture content of less than 50%, more typically a moisture content of less than 30% or less than 25%. Typically the moisture content is at least 2 wt. %, or at least 5 wt. %, or at least 10 wt. %.

В характерном случае для агломерации смеси используют двухвальные смесительные установки периодического действия. Для получения окатышей в характерном случае используют пресс или экструдер.Typically, twin-shaft batch mixing plants are used for agglomeration of the mixture. To obtain pellets, a press or extruder is typically used.

Для повышения атмосферостойкости материала окатышей можно использовать гидрофобизирующую добавку. Ее можно объединить с материалом в форме частиц или нанести в форме покрытия на наружную поверхность окатыша, например - посредством распыления. Сюда относятся, например, стиролакрилатные сополимеры и битумные эмульсии.To increase the weather resistance of the pellet material, a water-repellent additive can be used. It may be combined with the particulate material or applied in the form of a coating to the outer surface of the pellet, for example by spraying. These include, for example, styrene acrylate copolymers and bitumen emulsions.

Окатыш может дополнительно содержать до 20 масс. % углеродистого материала. Углеродистым материалом может быть, например, кокс, углеродная сажа, торф или уголь. Уголь может быть углем любого сорта, включая лигнит, суббитуминозный уголь, битуминозный уголь, паровичный уголь или антрацит. Углеродистый материал в характерном случае имеет форму частиц и может иметь размер частиц, указанный выше для частиц железной руды.The pellet may additionally contain up to 20 wt. % carbonaceous material. The carbonaceous material may be, for example, coke, carbon black, peat or coal. The coal can be any grade of coal, including lignite, subbituminous coal, bituminous coal, steam coal or anthracite. The carbonaceous material is typically in particle form and may have the particle size described above for iron ore particles.

Окатыш может содержать менее 15 масс. %, менее 10 масс. % или менее 5 масс. % углеродистого материала.The pellet may contain less than 15 wt. %, less than 10 wt. % or less than 5 wt. % carbonaceous material.

Окатыш обычно является холодноформованным, например - произведенным без спекания или нагрева до температуры, превышающей 60°C, 40°C или 30°C, до помещения в плавильную печь.The pellet is typically cold formed, for example produced without sintering or heating to a temperature greater than 60°C, 40°C or 30°C, before being placed in a melting furnace.

Также предложены способы производства стали, включающие нагревание окатышей по настоящему изобретению в печи, например - в электродуговой печи. В характерном случае окатыш нагревают в восстановительной атмосфере для преобразования железной руды в железо для включения в сталь. Восстановительной атмосферой может быть, например, водород, сланцевый газ или другой природный газ. Газообразный водород часто образуется в качестве побочного продукта при переработке ископаемого топлива. Сланцевый газ - это природный газ, обнаруживаемый захваченным в сланцевых пластах. Он становится все более важным источником природного газа в Соединенных Штатах Америки, и интерес распространился на потенциальные газонасыщенные сланцы в остальном мире. Они стали источником относительно дешевого природного газа. Альтернативные источники природного газа включают, например, залежи природного газа в газовых месторождениях Северного моря у побережья Соединенного Королевства.Methods for producing steel are also provided which include heating the pellets of the present invention in a furnace, for example an electric arc furnace. Typically, the pellet is heated in a reducing atmosphere to convert the iron ore into iron for inclusion in steel. The reducing atmosphere can be, for example, hydrogen, shale gas or other natural gas. Hydrogen gas is often produced as a byproduct during the processing of fossil fuels. Shale gas is natural gas found trapped in shale formations. It has become an increasingly important source of natural gas in the United States, and interest has spread to potential gas-bearing shales in the rest of the world. They have become a source of relatively cheap natural gas. Alternative sources of natural gas include, for example, natural gas deposits in the North Sea gas fields off the coast of the United Kingdom.

В характерном случае способ включает смешивание окатышей с металлическим ломом. Обычно до 50% от общей массы окатышей и металлического лома составляют железорудные окатыши. В более характерном случае используемое количество окатышей составляет менее 40 масс. %, менее 30 масс. %, менее 20 масс. % или по меньшей мере 5 масс % окатышей.Typically the method involves mixing the pellets with scrap metal. Typically, up to 50% of the total mass of pellets and metal scrap is iron ore pellets. In a more typical case, the amount of pellets used is less than 40 wt. %, less than 30 wt. %, less than 20 wt. % or at least 5 wt % of pellets.

Также предложены способы получения окатышей по настоящему изобретению, которые включают смешивание частиц железной руды со связующим, количество которого составляет до 0,3 масс. %. Связующее и железная руда могут быть такими, как определено выше. Как указано выше, в характерном случае для агломерации смеси используют двухвальные смесительные установки периодического действия. Для получения окатышей в характерном случае используют экструдеры.Methods for producing pellets according to the present invention are also proposed, which include mixing iron ore particles with a binder, the amount of which is up to 0.3 wt. %. The binder and iron ore may be as defined above. As indicated above, typically twin-shaft batch mixing plants are used to agglomerate the mixture. To obtain pellets, extruders are typically used.

Степень уплотнения окатышей можно варьировать, например, за счет помещения смеси частиц железной руды и связующего под более или менее высокий уровень вакуума в зависимости от желаемой степени уплотнения. Более высокий уровень вакуума повысит степень уплотнения окатышей. Альтернативно, это можно регулировать посредством изменения уровня давления, используемого для образования окатышей.The degree of compaction of the pellets can be varied, for example, by placing a mixture of iron ore particles and binder under a more or less high level of vacuum depending on the degree of compaction desired. A higher vacuum level will increase the degree of compaction of the pellets. Alternatively, this can be controlled by varying the level of pressure used to form the pellets.

В соответствии с настоящим изобретением также предложен способ производства стали, включающий обеспечение окатышей по настоящему изобретение, которые необязательно получены способом получения окатышей по настоящему изобретению, транспортировку окатышей в электродуговую печь и производство стали способом по настоящему изобретению.The present invention also provides a method for producing steel, comprising providing pellets of the present invention, which are optionally produced by the pellet production method of the present invention, transporting the pellets to an electric arc furnace, and producing steel by the method of the present invention.

Окатыши можно получить на производственном участке, отличающемся от места их использования. Это значит, что окатыши могут быть получены там, где есть запасы, например, частиц железной руды, которые преобразуют в окатыши посредством объединения со связующим, и затем их можно оттранспортировать к электродуговой печи, расположенной в географически ином месте. Транспортировку можно осуществить, например, морским, автомобильным или железнодорожным транспортом.Pellets can be obtained at a production site different from the place where they are used. This means that pellets can be obtained where there is a supply of, for example, iron ore particles that are converted into pellets by combining with a binder, and then they can be transported to an electric arc furnace located in a geographically different location. Transportation can be carried out, for example, by sea, road or rail.

Альтернативно, связующее можно смешать с частицами железной руды по существу на том же производственном участке, где находится электродуговая печь, и затем поместить в электродуговую печь.Alternatively, the binder may be mixed with the iron ore particles at substantially the same production site as the electric arc furnace and then placed into the electric arc furnace.

Окатыши можно загрузить в электродуговую печь с использованием, например, ленточного транспортера или других подходящих средств для подачи окатышей в электродуговую печь.The pellets can be loaded into the electric arc furnace using, for example, a conveyor belt or other suitable means for feeding the pellets into the electric arc furnace.

Далее изобретение будет описано на основании неограничивающего примера.The invention will now be described based on a non-limiting example.

ПримерExample

Исследование способности к восстановлению холодноформованных железнорудных окатышей в условиях доменной печи, прямого восстановления и электродуговой печи с погруженной дугой.Investigation of the reduction ability of cold-formed iron ore pellets under blast furnace, direct reduction and submerged arc furnace conditions.

Различные образцы исследовали следующим способом.Various samples were examined in the following way.

Окатыши помещали в маленькую реторту из сплава инконель и окружали гранулами активированного древесного угля. Контейнер закрывали и помещали в муфельную печь. Рабочие циклы печи варьировались с использованием различных температур и длительностей циклов для имитации условий в полноразмерных установках. Состояние образцов оценивали после их естественного остывания до комнатной температуры.The pellets were placed in a small Inconel retort and surrounded by activated charcoal granules. The container was closed and placed in a muffle furnace. Oven operating cycles were varied using different temperatures and cycle times to simulate conditions in full-size installations. The condition of the samples was assessed after their natural cooling to room temperature.

1. Тип образца: необогащенная руда, преимущественно гематит.1. Sample type: raw ore, predominantly hematite.

Окатыши размером 16 мм × 16 мм, полученные с использованием связующего, которое включало смолу резольного типа в форме порошка и жидкое полимерное связующее для придания прочности в неотвержденном состоянии. Предел прочности на сжатие в холодном состоянии - более 5 кН.16 mm x 16 mm pellets produced using a binder that included a resole type resin in powder form and a liquid polymer binder to provide uncured strength. Cold compressive strength is more than 5 kN.

Циклы испытания:Test cycles:

a. 600°C/30 минут.a. 600°C/30 minutes.

b. 600°C / 2 часа.b. 600°C / 2 hours.

c. 1000°C/ 1 час.c. 1000°C/ 1 hour.

Результаты:Results:

a. В образцах образовались микротрещины, хорошо видные под микроскопом. У образцов возникло некоторое намагничивание, свидетельствующее о восстановлении до магнетита.a. Microcracks formed in the samples, clearly visible under a microscope. The samples exhibited some magnetization, indicating reduction to magnetite.

b. Образцы были явно намагниченными, и произошло увеличение их размеров в диапазоне от 1% до 3% вследствие растрескивания при набухании.b. The samples were clearly magnetized and there was an increase in size ranging from 1% to 3% due to swelling cracking.

c. Образцы затвердели, и их размеры вернулись к исходным значениям.c. The samples hardened and their sizes returned to their original values.

2. Тип образца: необогащенная руда, преимущественно магнетит.2. Sample type: raw ore, predominantly magnetite.

Окатыши размером 16 мм × 16 мм, полученные с использованием связующего, которое включало смолу резольного типа в форме порошка и жидкое полимерное связующее для придания прочности в неотвержденном состоянии. Предел прочности на сжатие в холодном состоянии - более 6 кН.16 mm x 16 mm pellets produced using a binder that included a resole type resin in powder form and a liquid polymer binder to provide uncured strength. Cold compressive strength is more than 6 kN.

Циклы испытания:Test cycles:

a. 600°C/30 минут.a. 600°C/30 minutes.

b. 600°C / 2 часа.b. 600°C / 2 hours.

c. 1000°C/ 1 час.c. 1000°C/ 1 hour.

Результаты:Results:

a. Не выявлено изменений.a. No changes detected.

b. При исследовании под микроскопом образцы имели пористый характер.b. When examined under a microscope, the samples were porous.

c. Изменение размеров - уменьшение от 5% до 10%, высокопористый характер.c. Dimensional change - reduction from 5% to 10%, highly porous in nature.

3. Тип образца: смешанные отходы из доменных печей (BF; от англ.: blast furnace).3. Sample type: mixed waste from blast furnaces (BF; from English: blast furnace).

Окатыши размером 16 мм × 16 мм, полученные с использованием связующего, которое включало жидкое полимерное связующее. Предел прочности на сжатие в холодном состоянии - более 5 кН.Pellets measuring 16 mm x 16 mm were produced using a binder that included a liquid polymer binder. Cold compressive strength is more than 5 kN.

Циклы испытания:Test cycles:

a. 600°C/30 минут.a. 600°C/30 minutes.

b. 1100°C/1 час.b. 1100°C/1 hour.

Результаты:Results:

a. Изменение цвета и снижение прочности.a. Change in color and decrease in strength.

b. Высокая пористость, повышение прочности, признаки спекания.b. High porosity, increased strength, signs of sintering.

4. Тип образца: смешанная пыль из электродуговых печей (EAF; от англ.: electric arc furnace).4. Sample type: mixed dust from electric arc furnaces (EAF; from English: electric arc furnace).

Окатыши размером 32 мм × 32 мм, полученные с использованием жидкого полимерного связующего.Pellets measuring 32 mm × 32 mm, obtained using a liquid polymer binder.

Циклы испытания:Test cycles:

a. 600°C/30 минут.a. 600°C/30 minutes.

b. 1000°C/1 час.b. 1000°C/1 hour.

Результаты:Results:

а. Не выявлено изменений.A. No changes detected.

b. Уменьшение объема на 25%, небольшое изменение прочности.b. 25% volume reduction, slight change in strength.

5. «Хвосты» низкосортной гематитовой руды размером от 0 микрометров до 5 микрометров с содержанием влаги, равным 20%.5. "Tails" of low-grade hematite ore ranging in size from 0 micrometers to 5 micrometers with a moisture content of 20%.

К руде добавили 0,5% порошка анионного полиакриламида с размером частиц порядка 500 микрометров и смешали в высокосдвиговом смесителе. Добавили следовое количество поверхностно-активного вещества, такого как SLS, в качестве технологического средства.0.5% anionic polyacrylamide powder with a particle size of about 500 micrometers was added to the ore and mixed in a high-shear mixer. A trace amount of a surfactant such as SLS was added as a processing aid.

Экструдировали смесь с использованием вакуумной экструзии через отверстия диаметром 15 мм и разрезали с получением окатышей нужного размера.The mixture was extruded using vacuum extrusion through holes with a diameter of 15 mm and cut to obtain pellets of the desired size.

Содержание влаги перед экструзией было равно 20%, после экструзии - 16%. Время отверждения - 24 часа при 25°C.The moisture content before extrusion was 20%, after extrusion - 16%. Curing time - 24 hours at 25°C.

Результаты испытания: предел прочности на сжатие более 250 кг/см². Показатель снижения восстановимости (RDI; от англ.: reduction degradation index) согласно ISO 4696-2, статический = 36.Test results: compressive strength more than 250 kg/cm ² . Reducibility reduction index (RDI; reduction degradation index) according to ISO 4696-2, static = 36.

6. Высокосортный концентрат магнетита с плотностью, лежащей в диапазоне от 2,3 т/м³ до 2,5 т/м³, гранулометрический состав - от 0 микрометров до 100 микрометров и содержание влаги, равное 13%±3%. Это характерно для многих гематитовых руд, обогащенных до уровня окатышей.6. High-grade magnetite concentrate with a density ranging from 2.3 t/m ³ to 2.5 t/m ³ , a particle size distribution from 0 micrometers to 100 micrometers and a moisture content of 13% ± 3%. This is typical for many hematite ores enriched to the level of pellets.

К руде добавили 0,2% синтетического загустителя, такого как гидроксиэтилметилцеллюлоза с высокой молекулярной массой, и 0,5% растворимой в воде новолачной смолы в форме порошка, затем смешали в высокосдвиговом смесителе.0.2% synthetic thickener such as high molecular weight hydroxyethyl methylcellulose and 0.5% water-soluble novolac resin in powder form were added to the ore, then mixed in a high shear mixer.

Можно также использовать камеди, такие как гуммиарабик, гуаровая камедь и ксантановая камедь, однако показано, что у них короче срок годности при хранении на производственном участке.Gums such as gum arabic, guar gum and xanthan gum can also be used, but these have been shown to have a shorter shelf life when stored on the production floor.

Экструдировали смесь с использованием вакуумной экструзии через отверстия диаметром 15 мм и разрезали с получением окатышей нужного размера. После отверждения в течение 24 часов при 25°C окатыши имели пределы прочности более 250 кг/см².The mixture was extruded using vacuum extrusion through holes with a diameter of 15 mm and cut to obtain pellets of the desired size. After curing for 24 hours at 25°C, the pellets had a tensile strength of more than 250 kg/cm ² .

Показано, что термическая стабильность при 550°C и 900°C была равна:It was shown that the thermal stability at 550°C and 900°C was equal to:

550°C / 1 ч. - сохраняется более 50% прочности.550°C / 1 hour - more than 50% strength is retained.

900°C /1 ч. - сохраняется более 60% прочности.900°C /1 hour - more than 60% strength is retained.

К смеси можно добавить от 0,1% до 0,2% PvOH для повышения предела прочности в неотвержденном и отвержденном состоянии до значений, превышающих 400 кг/см².0.1% to 0.2% PvOH can be added to the mixture to increase the uncured and cured tensile strength to values in excess of 400 kg/cm ² .

7. Пыль из электродуговой печи, полученная из рукавных фильтров пылеуловительной камеры.7. Dust from the electric arc furnace, obtained from the bag filters of the dust collection chamber.

Альтернативным связующим является МНЕС с высокой молекулярной массой в форме 2%-ного раствора. Добавили от 5% до 10% и смешали с использованием высокосдвигового смесителя.An alternative binder is high molecular weight EUC in the form of a 2% solution. Add 5% to 10% and mix using a high shear mixer.

Claims

1. A method for producing steel, including producing a pellet containing iron ore in the form of particles and from 0.05 wt. % up to 1.0 wt. % of a polymeric organic binder, said binder containing polyvinyl alcohol and an organic resin, transporting the pellet to an electric arc furnace and producing steel by heating the pellet in a reducing atmosphere in an electric arc furnace.

2. The method according to claim 1, in which the pellet additionally contains an organic binder containing a polysaccharide.

3. The method of claim 1, wherein the organic resin is selected from polyacrylamide resin, resol resin and novolac resin.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the iron ore particles are magnetic.

5. Method according to any one of paragraphs. 1-4, in which the pellet contains a water-repellent additive.

6. Method according to any one of paragraphs. 1-5, in which the pellet additionally contains up to 20 wt. % carbonaceous material.

7. Method according to any one of paragraphs. 1-6, in which the iron ore particles are able to pass through a 100 μm sieve before forming pellets.

8. The method according to claim 1, wherein the reducing atmosphere contains hydrogen, shale gas or natural gas.

9. The method according to any one of claims 1-8, including mixing the pellet with scrap metal.

10. Method according to claim 9, in which up to 50 wt. % of pellets and metal scrap are iron ore pellets.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, including producing a pellet by mixing iron ore particles with a binder in an amount of up to 0.3 wt.%, agglomerating the mixture using twin-shaft batch mixing plants and using a press or extruder to produce the pellet.