» » Агломерация африкандских концентратов на Череповецком металлургическом заводе
03.02.2015

Этим исследованиям предшествовали работы по агломерации концентратов в чаше Серовского металлургического завода, которые показали принципиальную возможность спекания гонкоизмельченных концентратов в опытной аглочаше диаметром 1050 мм. Основные показатели режима спекания следующие: масса шихты для одного спекания - 350-400 кг; высота слоя - 200-250 мм; минимальный вакуум 50 мм рт. ст.: температура в слое - около 1200°С; а отходящих газов - 300-400°С. Среднее содержание влаги в шихте коллективного африкандского концентрата, выделенного при гравитационном обогащении, 7,5% и углерода 4%, в шихте их смеси концентратов (в соотношении 1:1,5) соответственно 7-8 и 5-6%. Количество возврата для коллективного концентрата и смеси концентратов 12-30 и 25-30%. Ситовой анализ агломератов (по фракциям, мм) из коллективного концентрата (числитель) и смеси (знаменатель) концентратов:
Агломерация африкандских концентратов на Череповецком металлургическом заводе

В результате укрупненных опытов было получено 43 т агломерата для опытных плавок в опытном цехе Института металлургии УНЦ АН России.
Цель настоящих исследований — освоение агломерации африкандских концентратов в заводских условиях. Для агломерации было выбрано соотношение перовскитового и титаномагнетитового концентратов 25:75, как обеспечивающее наиболее полное восстановление ниобия в чугун. Поскольку агломерацию в таком составе концентратов производили впервые, то промышленным испытаниям предшествовали исследования по агломерации указанного состава шихты в лабораторных условиях. После проведения этих исследований были определены исходные данные для проведения промышленных испытаний на заводской аглоленте Череповецкого металлургического завода. Всего в конце 50-х годов было подготовлено две партии агломерата - 730 т, которые были направлены на комбинат ’’Североникель” для проведения промышленных опытных работ в электропечи 4500 кВА кобальтового цеха.
Лабораторные исследования по агломерации африкандских концентратов в опытном цехе Череповецкого металлургического завода. Исследования проводили в чаше квадратного сечения 0,1 м2 с высотой слоя 300 мм и максимальным разрежением (вакуум) 74-80 мм рт. ст. Шихтовку материалов осуществляли на металлическом листе. Концентраты, возврат и коксик насыпали послойно, после чего шихту засыпали в лабораторный смеситель барабанного типа. Увлажнение шихты производили специальным пульверизатором во время вращения барабана и смешивания шихты. Последнюю укладывали на постель из возврата крупностью 25-50 мм. Сверху на шихту загружали смоченные керосином древесные опилки, используемые для зажигания, после которого включали разрежение, и в аглошихте шихта спекалась. В качестве переменных составляющих процесса выступали расход коксика и степень увлажнения шихты.

В результате проведенных исследований установлено, что в начальный период спекания благодаря естественному уплотнению сопротивление шихты увеличивается и вакуум над колосниками чаши достигает максимального значения; после образования пористой массы агломерата газопроницаемость шихты увеличивается и вакуум уменьшается. Температура отходящих газов в начальный период спекания понижается незначительно, так как воздух, просасываемый через верхние спекающиеся слои шихты, отдает свое тепло нижним, еще не спекшимся слоям. Когда зона спекания, опускаясь сверху вниз, достигает нижних слоев, температура отходящих газов резко повышается. По падению температуры отходящих газов и вакуума судим о завершении процесса спекания. Проведенные исследования показали, что на качество спекания в сильной степени влияет влажность шихты. Качественный агломерат был получен при влажности 5—6%. Процесс спекания протекал спокойно, без прососов и заканчивался через 30—35 мин. Спеченный пирог агломерата обладал хорошими механическими качествами, не разбивался при опрокидывании чаши и почти не содержал возврата и неспекшейся шихты. При влажности 4—4,5% удлинялся процесс спекания и агломерат при опрокидывании чаши разбивался на куски 25-30 мм. Кроме того, половина шихты вообще не спекалась. В случае влажности 6% спекание протекало медленно, возрастало количество неспекшейся шихты и при 10% шихта практически не спекалась. В качестве восстановителя использовали коксик — отход доменного производства. Его состав был следующий (в %): 80—85 — Сн; 12—15 — зола; 0,8 — S; 0,0 — Р; 1-2 — летучие. Влажность коксика в летних условиях не превышала 5%. Проведенные исследования показали, что на процесс агломерации большое влияние оказывает влажность. Оптимальное содержание углерода — 4,5—5,5%. С увеличением восстановителя получался оплавленный агломерат с плохой восстановимостью и низкой пористостью. Повлиять на механические свойства агломерата увеличением расхода кокса не представилось возможным. Это отличительная особенность агломерации африкандских концентратов по сравнению со спеканием железных руд. Причина этого - другая природа связки в упомянутых агломератах. В агломератах от спекания железных руд в качестве связки выступает фаялит, а в африкандских агломератах — титанавгит, частично оливин и стекловидная фаза. В состав титанавгита входят оксиды кальция, магния, кремния и алюминия: m[(CaO, MgO)*2SiO2]*n[(CaO(Al, Ti)2O3*SiO2]. Из формулы следует, что для образования титанавгита в шихте SiO2 необходимо иметь в 2 раза больше, чем CaO. При агломерации шихты варианта 25:75 содержание CaO составляет 10—12%, SiO2 — 3,0—3,5% и сумма MgO и Al2O3 не превышает 4—5%. Следовательно, образование титанавгита в больших количествах невозможно из-за недостатка SiO2, Al2O3 и MgO. Вот почему увеличение расхода восстановителя не может увеличить количество связки и таким образом существенно повлиять на механические качества агломерата. Образование оливина затрудняется из-за ограниченного количества в шихте MgO. Стекловидная фаза содержит наряду с силикатными составляющими оксиды железа, марганца и алюминия. Такое стекло, как показали ранее проведенные исследования, значительно уступает по прочности агломерату с титанавгитом. Большая чувствительность процесса спекания к влажности определяется сильным измельчением концентратов (0,0—0,5 мм), поэтому меньшая добавка влаги не способствовала хорошему окомкованию шихты, что ухудшало ее газопроницаемость, увеличивало количество прососов газа, в результате чего получалось большее количество неспекшейся шихты. При добавке влаги более определенного предела имела место агрегация шихты по влажности и наиболее влажные слои затормаживали процесс спекания. Лабораторные исследования показали, что при оптимальных влажности шихты (5—6%) и расходе восстановителя (4,5—5%) можно получить качественный агломерат, обладающий удовлетворительными механическими свойствами.
Исследования по агломерации партий африкандских концентратов. Отработку технологии проводили на агломашине с площадью спекания 75 м2. Длина - 30 м и ширина — 2,5 м. Технологическая схема производства агломерата следующая. Концентраты из приемных бункеров по ленточным транспортерам поступали в шихтовые бункера емкостью 200 т каждый. В шихтовом отделении в бункерах хранился коксик, используемый в качестве топлива при спекании. После шихтовки материалов через дозировочные столы, расположенные под каждым бункером, шихту посредством транспортеров направляли на дозировку возврата, далее в первичный смеситель, где подвергали усреднению с добавкой небольшого количества воды и затем в бункер готовой шихты, используемой для спекания, из которого посредством челночного питателя шихта поступала на агломашину. В хвостовой (разгрузочной) части агломашины готовый агломерат дробился, проходил через грохот для отсева возврата и пластинчатым питателем его подавали в чашевый охладитель, из которого агломерат ленточным транспортером подавался на рудный двор. Всего было проведено спекание двух партий африкандских концентратов.
Первая партия включала 250 т титаномагнетитового и 90 т перовскитового концентратов. Из этой партии на комбинат ’’Североникель” было отправлено 300 т агломерата. Состав шихты включал перовскитовый и титаномагнетитовый концентраты в соотношении 25:75. В начале кампании в качестве возврата использовался отход оленегорского агломерата в количестве 15—20 т, что приводило к понижению содержания в африкандском агломерате содержания TiO2 и Nb2O5. Добавка возврата составляла не более 70% от веса концентрата. В процессе спекания вакуум повышается в начальный период (до какого-то максимума) и затем падает к концу ленты (последние вакуум-камеры). Температура отходящих газов, в начальный период поднимающаяся незначительно, к концу спекания резко повышалась и затем снова падала к разгрузочному концу машины спекания. Расход кокса 7,5% от массы концентратов отвечал содержанию 4,5% углерода в шихте. Увеличение его до 16,5% не улучшило качество спекания в промышленных условиях, что согласуется с данными лабораторных исследований. Затем расход кокса был снижен до 11%, что отвечает примерно 6% углерода в шихте (с учетом возврата).
Агломерация африкандских концентратов на Череповецком металлургическом заводе

К недостаткам спекания первой партии африкандских концентратов следует отнести неточности в регулировке влажности шихты на стадии ее подготовки, плохое окомкование шихты из-за тонкого измельчения концентрата и применения мелкого возврата. Все это отражалось на спекании концентратов. Шихтовые материалы плохо пропекались, поэтому скорость аглоленты составила 1,5 м/мин. Увеличение скорости до 1,8 м/мин способствовало образованию непропекшейся шихты. Скорость спекания оленегорских концентратов в тех же условиях оценивалась 3 м/мини выше. Такую скорость аглоленты при спекании первой партии достигнуть не удалось. Частично улучшилось качество спекания при увеличении в шихте относительного количества возврата до 30%. Таким образом, в результате агломерации первой партии африкандских концентратов определены следующие условия спекания: влажность 6—7% (несколько больше, чем в лабораторных условиях из-за использования горячего возврата), расход углерода — 5—5,5%, добавка возврата крупностью 10—25 мм — не менее 30%.
Вторая партия составила 438 т. При этом был учтен опыт приготовления первой партии агломерата, что позволило увеличить скорость движения аглоленты, повысить качество агломерата и производительность агломашины. Расход кокса из расчета на концентрат был задан 15%, а затем снижен до 8%, количество возврата — 35%.
На протяжении всего второго периода агломерации шихта хорошо спекалась, не наблюдались частые прососы и влажность шихты хорошо регулировалась. Скорость аглоленты была увеличена до 2—2,5 м/мин, производительность агломашины была в 1,5—2 раза больше по сравнению с предыдущими опытами.
Качество африкандского агломерата. Химический состав промышленных партий африкандских агломератов (табл. 49) отличается of лабораторного несколько пониженным содержанием (на 1—1,5%) TiO2 и более высоким содержанием Feобщ из-за частичного разубоживания концентратов использованием постели из магнетитового концентрата Оленегорского месторождения, отличающегося сравнительной чистотой по примесным компонентам и высоким содержанием железа.
Агломераты опытных партий отличались неоднородностью по химическому составу, особенно по содержанию TiO2 и Fe, что объясняется недостаточным усреднением промышленных партий.
Агломерация африкандских концентратов на Череповецком металлургическом заводе

Ситовой анализ (табл. 50) был произведен на комбинате ’’Североникель”, куда агломерат был доставлен для проведения опытных исследований после ряда перегрузок в процессе транспортировки. Из табл. 50 следует, что агломерат второй партии обладал лучшими механическими свойствами. Это подтверждается тем, что в первой партии фракция +1/-1 мм составляет 28,5%, а фракция + 50 мм совершенно отсутствует. Во второй партии содержание соответствующих фракций составляет соответственно 12,5 и 1,6%.
Полный химический анализ африкандского агломерата следующий
Агломерация африкандских концентратов на Череповецком металлургическом заводе

Этот анализ был установлен по составу средней пробы, которая была получена из среднесуточных проб агломерата, проплавляемого в печи 4500 кВА комбината ’’Североникель”.