» » Технологические параметры комбинированного восстановления брикетированного молибденового концентрата
16.01.2015

За три года произведено 354 тонны нового легирующего материала в соответствии с требованиями временных технических условий ТУ 48-01-05-25-78 и ТУ 48-01.05-25-80.
Особенностью технологии является осуществление процесса восстановления технической трехокиси молибдена в закрытых емкостях (барабанах), что снижает потери молибдена и обеспечивает его высокий выход - более 99,0 %.
В изолированном от внешнего газового потока пространстве осуществляется восстановление трехокиои молибдена углеродом шихты. В этих условиях конвертированный газ, содержащий 74...77% водорода, практически не участвует в реакциях удаления кислорода и играет вспомогательную роль, как защитная среда при охлаждении металлизованных брикетов в холодильнике.
Анализ недостатков технологии прямого восстановления концентрата показывает, что все они, в известной мере, связаны с применением стальных барабанов. Так, содержание углерода, кислорода, серы и фосфора в значительной степени зависит от условий восстановления концентрата. В этом смысле, изолирование реакционного пространства от конвертированного газа исключает возможность удаленна серы и фосфора за счет взаимодействия их с водородсодержащими компонентами. Стальные барабаны имеет сравнительно высокую стоимость, требуют значительных трудовых затрат на их изготовление. Кроме того, операции загрузки брикетов в барабаны и выгрузки их из стаканов достаточно трудоемки и усложняет процесс обслуживания шахтных печей.
Изолирование реакционного пространства от конвертированного природного газа обусловливает также более высокий расход в процессе древесного угля.
Осуществление комбинированного восстановления связано с решением второй главной задачи промышленных исследований - разработки основ непрерывного технологического процесса получения металлизованного молибденового концентрата.
Суть эксперимента заключалась в том, что путем частичного разуплотнения стальных барабанов увеличивали контакт конвертированного газа с брикетами молибденового концентрата. Технологические параметры работы шахтных печей при этом не изменились. Исследования показали, что перейти к комбинированному восстановлению молибденового концентрата в шахтных панах при установленном технологическом режиме, не допуская увеличении потерь молибдена, не удается. Как было установлено по данным балансовых испытаний, при разуплотнении стаканов выход молибдена в процессе восстановления, в среднем, 98,6 %, в то время как при осуществлении процесса в стальных барабанах выход молибдена достигает 99,35...99,5%.
На основе данных исследований кинетики комбинированного восстановления молибденового концентрата было установлено, что потери молибдена зависит от скорости нагрева и расхода газа, а также количества примесей в трехокиси молибдена.
Технологические параметры комбинированного восстановления брикетированного молибденового концентрата

Поскольку концентрация тугоплавких оксидных примесей в молибденовом концентрате относительно постоянная, то определявшими факторами величины потерь молибдена следует считать температуру и скорость газового потопа в шахтной печи.
Основываясь на эти закономерности, программой исследований в промышленных условиях предусматривалось проведение экспериментов с целью выяснении влияния трех основных факторов на процесс восстановления молибденового концентрата, а именно, температуры на различных стадиях процесса, расхода конвертированного газа и цикла перегрузок стаканов. В промышленных условиях не предоставляется возможные установить долю влияния каждого из этих факторов на процесс восстановления, поэтому конечную степень восстановления концентрата, выход по молибдену, качество продукта следует рассматривать как суммарное воздействие всех факторов.
Технологические параметры комбинированного восстановления брикетированного молибденового концентрата

Восстановление брикетированной молибденсодержащей шихты осуществляли при Пониженных температурах верхних вон шахтных печей восстановления. Так, температура 1-ой зоны снижена с 1393 до 1273 К, 2-ой зоны с 1423 до 1323 К, 3-й зоны с 1446 до 1393 К. Температура 4-ой, 5-ой и 6-ой зон оставалась без изменений на уровне 1448...1453 К. Остальные параметры были такими же, как и в случае восстановления молибденсодержащих брикетов в закрытых емкостях:
- расход конвертированного газа - 420 м3/час.;
- цикл перегрузок стаканов - 53 минуты.
В таком режиме было выпущено несколько партий металлизованного молибденового концентрата. В табл. 8.14 приведены результаты химического анализа полученного продукта по данной технологии, в табл. 8.15 данные расчетов материального баланса.
Из приведенных в табл. 8.14 данных следует, что снижение температур в верхней части печи обеспечивает допустимые (не более 1,0 %) потери молибдена при осуществлении комбинированного восстановления. Положительным является и тот факт, что в металлизованном концентрате стабилизировалось содержание остаточного кислорода и углерода, величина которых во всех партиях не превышала 1,0%.
Технологические параметры комбинированного восстановления брикетированного молибденового концентрата

Положительные результаты первых экспериментов позволили перейти непосредственно к исследованиям комбинированного восстановления концентрата. Во второй части экспериментов брикетированная шихта загружалась в перфорированные стаканы по схеме, принятой при производстве губчатого железа. Технологический режим восстановления имел следующие параметры:
1) Температуры по зонам печи: 1-я зона - 1223 К; 2-я зона -1323 К; 3-я зона - 1393 К; 4,5,6 зоны - 1448 К.
2) Расход конвертированного природного газа - 280 м3/час;
3) Цикл перегрузок стаканов - 53 минуты.
В таком режиме в 1981 году произведена основная часть металлизованного молибденового концентрата. Результаты снятия материального баланса процесса комбинированного восстановления приведены в табл. 8.16. Они показывает, что при установленном технологическом режима металлизации концентрата выход молибдена составляет 99,0 % мае. В табл. 8.17 приведены результаты химического анализа металлизованного концентрата промышленных партий, которые позволяют констатировать, что содержание кислорода, серы и фосфора в готовом продукте значительно снизилось по сравнению с уровнем их в металлизаванном концентрате, полученном по первоначально разработанной технологии. Так, содержание кислорода снизилось с 1,5 до 0,77 %, содержание серы с 0,12 до 0,04 %, содержание фосфора с 0,027 до 0,006 %.
В опытном порядке 401 тонна металлизованного концентрата реализованы заводу “Днепроспецсталь” для использования в качестве легирующего материала на основе молибдена.
В атом же 1981 году проведены контрольные испытания получения металлизованного молибденсодержащего концентрата методом комбинированного восстановления обожженного концентрата в шахтных печах. Основные задачи, которые необходимо было решить в ходе испытаний:
1) Определение граничных технологических параметров, обеспечивающих высокую производительность печных агрегатов, минимальные потери молибдена и требуемое качество целевого продукта.
2) Установление доходных коэффициентов на 1 тонну металлизованного молибденсодержащего концентрата.
Технологические параметры комбинированного восстановления брикетированного молибденового концентрата

В качестве сырья, содержащего трехокись молибдена, использовали молибденовый концентрат марки КМо2 следующего химического состава, % вес.: Mo - 67,10; О - 27,2; Fe - 2,60; S - 0,08; P - 0,06; С -0,07; Cu - 0,37; ост. - CaO; SiO2; Al2O3; MgO. Концентрат подвергали помолу в шаровой мельнице до Фракции 0,60.. .0,45 мм. Размолотый концентрат соответствующих фракций смешивали с древесным углем и каменноугольным пеком при соотношении О/С, равном 1,8, и металлической дробью от 2,0 до 3,0 мм. В остальном процесс приготовления брикетированной шихты не отличался от предыдущих испытаний.
Полученные брикеты загружались в перфорированные стаканы из жаропрочной стали Х25Н20С2, которые подавались в печное пространство.
Восстановление производили в противотоке брикетов и восстановительного газа. Газовая смесь, содержащая в объеме, %: 74,5 - H2; 13,5 - CO; 9,2 - CO2; СО/СС2 - 0,68, подавалась в печное пространство через специальные вводы в нижней части печи. Было испытано 5 вариантов технологических параметров, которые приведены в табл. 8.18.
Из таблицы видно, что оптимальными следует считать параметры, соответствующие вариантам 2...4, так как они обеспечивают получение продукта со степенью восстановления 95,6...97,2 %, что значительно выше, чем при восстановлении оксидов молибдена и железа в обжиговой печи. Продукт, получаемый в обжиговой печи, содержит 2...7% кислорода (обычно 2%), что соответствует степени восстановления 74,2.. .92,4 %.
В процессе проявленных испытаний технологии получения KMM в шахтных печах определена оптимальная скорость движения открытых стаканов с брикетами по высоте муфеля, которая равна 2*10в-4 м/с. Это позволяет получать продукт с остаточным содержанием углерода 0,4...0,6 % и кислорода менее 0,6 % (в среднем 0,77 %), то есть степень восстановления равна 97,2 %. Прохождение стаканов со средней скоростью 2*10в-4 м/с расстояния 6,4 м по высоте печи соответствует по времени 10 часам.
Положительное влияние на процесс восстановления оказывает применявшийся во время испытаний конвертированный природный газ с содержанием водорода 74...77 %, Особенно важную роль играет высокоактивный газообразный восстановитель при удалении последних порций кислорода. При уменьшении расхода конвертированного природного газа ниже 33 м3/т. час. процесс металлизации удлиняется во времени. Достигнутая при этом степень восстановления при заданном режиме не превышает 92 %.
Превышение расхода конвертированного газа сверх 39 м3/т.час. оказывает положительное влияние на скорость металлизации, однако потери молибдена резко возрастают и могут достигать более 1,2 %, что хорошо согласуется с данными работ.
Химический состав и выход молибдена в конечном металлизованном продукте, который был получен при технологических параметрах, соответствующих третьему варианту. Для сравнения приведены и данные химического анализа металлизованного концентрата, полученного при тех же параметрах, но в закрытых емкостях.
Разработанный способ получения металлизованного молибденсодержащего концентрата в шахтных печах методом комбинированного восстановления брикетированной шихты осуществляется при температуре верхних двух зон печи 1273...1323 К, нижних четырех зон 1453... 1523 К.
Технологические параметры комбинированного восстановления брикетированного молибденового концентрата