Дослідження агломерації залізної руди при використанні роздільної підготовки шихти
Loading...
Files
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НМетАУ, Дніпро
Abstract
UKR: Мета. Підвищення якості залізорудної частини доменної шихти є одним з найбільш ефективних заходів, які дозволяють збільшити продуктивність доменних печей і знизити питому витрату коксу. Основними причинами руйнування агломерату при транспортуванні та завантаженні у доменну піч є низька міцність його мінералогічних сполук, які зв’язують блоки в структурі, а також високий рівень внутрішнього напруження, яке виникає у спеченці під час його кристалізації та охолодження. Формування якості агломерату в цих умовах, здійснюється на кожній стадії його виробництва. Метою даного дослідження є розробка способу огрудкування агломераційної шихти, який дозволить формувати гранули заданого гранулометричного та мінералогічного складу, створивши умови для отримання агломерату блочної структури високої міцності. Методика. Теоретичне та експериментальне обґрунтування можливості формування агломерату заданого складу та властивостей на етапі підготовки шихти до спікання проведено за допомогою програмного комплексу HSC. Проведено дослідження способів підготовки агломераційної шихти з використанням попередньо підготовлених композитів на основі концентрату. Результати. Залежність величин вільної енергії Гоббса від температури показала вірогідність утворення в даному середовищі зв'язки з фаяліту, деяких залізо- кальцієвих олівінів i феритів кальцію. Як показало дослідження ентальпії, утворення усіх мінералів характеризується екзотермічним ефектом. Лише в діапазоні температур 1473-1673 К формування 2FeO·SiO2 та однокальцієвого фериту відбувається в ендотермічних умовах. Отримані в роботі результати підтвердили позитивний вплив роздільної підготовки на однорідність крупності сирих гранул: збільшується їх еквівалентний діаметр; зменшується вміст фракції 0-1 мм; зменшується середньо-квадратичне відхилення та коефіцієнт варіації їх крупності. Збільшення вмісту фракції +10 мм, яка негативно впливає на спікання, відбувається через наявність крупних часток руди та звороту. Серед використаних дво- та трикомпонентних композитів слід відзначити позитивний вплив додавання флюсів до концентрату та руди. Найкращу якість агломерату отримали після використання чотирикомпонентного композиту з «концентрату — руди — вапна — вапняку». Для покращення ефективності роздільної підготовки, прийнято рішення розділити руду на фракції: 0-3 мм, яка подаватиметься до композиту, та 3-10 мм, яка буде використовуватися у залишковій шихті. Наукова новизна. Встановлено механізм впливу різних методів огрудкування шихтових матеріалів на формування міцної зв'язки, що пов’язане з утворенням залізокальцієвих олівінів та феритів кальцію, покращення однорідності хімічного складу, зменшення в структурі неспечених компонентів i силікатних озер. Практична значущість. Запропонована в роботі схема підготовки шихти дозволяє формувати склад i основність самого композиту та залишкової частини шляхом зміни вмісту вапняку між ними. Спікання агломераційної шихти, підготовленої запропонованим способом, дозволяє збільшити вихід придатного агломерату на 10,25% та зменшити вмісту фракції 0-5 мм після випробування на міцність на 11,5%.
ENG: Purpose. Improving the quality of the iron ore part of the blast furnace charge is one of the most effective measures to increase the productivity of blast furnaces. The main reasons for the destruction of the agglomerate during transportation and loading into the blast furnace are the low strength of its mineralogical compounds that bind the blocks in the structure, as well as the high level of internal stress that occurs in the sinter during its crystallization and cooling. Formation of the quality of agglomerate under these conditions is carried out at each stage of its production. The purpose of this research is to develop a method of coagulation of the sintering charge for the formation of granules of a given granulometric and mineralogical composition. This will create conditions for obtaining agglomerate block structure of high strength. Methodology. Theoretical and experimental substantiation of the possibility of forming agglomerate of the given composition and properties at the stage of preparation of the charge for sintering was carried out with the help of the HSC software complex. Methods of preparation of sintering charge using pre-prepared concentrate-based composites have been researched. Findings. The dependence of the Hobbs free energy values on the temperature showed the probability of the formation of bonds from fayalite, some iron-calcium olivines, and calcium ferrites in this environment. Only in the temperature range of 1473-1673 K, the formation of 2FeO·SiO2 and monocalcium ferrite occurs under endothermic conditions. The results obtained in the work confirmed the positive effect of separate preparation on the homogeneity of raw granule size: their equivalent diameter increases; the content of the 0-1 mm fraction decreases; the mean square deviation and the coefficient of variation of their size decrease. The increase in the content of the +10 mm fraction, which has a negative effect on sintering, occurs due to the presence of large particles of ore and tailings. Among the two- and three-component composites used, the positive effect of adding fluxes to the concentrate and ore should be noted. The best quality of agglomerate was obtained after using a four-component composite of "concentrate - ore - lime - limestone". To improve the efficiency of separate preparation, it was decided to divide the ore into fractions: 0-3 mm, which will be fed to the composite, and 3-10 mm, which will be used in the residual charge. Originality. The mechanism of the effect of different methods of lumping of charge materials on the formation of a strong bond, which is associated with the formation of iron-calcium olivines and calcium ferrites, improvement of the homogeneity of the chemical composition, and a decrease in the structure of unsintered components and silicates, has been established. Practical value. The scheme of charge preparation proposed in the work makes it possible to shape the composition and basicity of the composite itself and the residual part by changing the limestone content between them. Sintering of the sintering charge prepared by the proposed method allows to increase the yield of suitable agglomerate by 10.25% and reduce the content of the 0-5 mm fraction after the strength test by 11.5%.
ENG: Purpose. Improving the quality of the iron ore part of the blast furnace charge is one of the most effective measures to increase the productivity of blast furnaces. The main reasons for the destruction of the agglomerate during transportation and loading into the blast furnace are the low strength of its mineralogical compounds that bind the blocks in the structure, as well as the high level of internal stress that occurs in the sinter during its crystallization and cooling. Formation of the quality of agglomerate under these conditions is carried out at each stage of its production. The purpose of this research is to develop a method of coagulation of the sintering charge for the formation of granules of a given granulometric and mineralogical composition. This will create conditions for obtaining agglomerate block structure of high strength. Methodology. Theoretical and experimental substantiation of the possibility of forming agglomerate of the given composition and properties at the stage of preparation of the charge for sintering was carried out with the help of the HSC software complex. Methods of preparation of sintering charge using pre-prepared concentrate-based composites have been researched. Findings. The dependence of the Hobbs free energy values on the temperature showed the probability of the formation of bonds from fayalite, some iron-calcium olivines, and calcium ferrites in this environment. Only in the temperature range of 1473-1673 K, the formation of 2FeO·SiO2 and monocalcium ferrite occurs under endothermic conditions. The results obtained in the work confirmed the positive effect of separate preparation on the homogeneity of raw granule size: their equivalent diameter increases; the content of the 0-1 mm fraction decreases; the mean square deviation and the coefficient of variation of their size decrease. The increase in the content of the +10 mm fraction, which has a negative effect on sintering, occurs due to the presence of large particles of ore and tailings. Among the two- and three-component composites used, the positive effect of adding fluxes to the concentrate and ore should be noted. The best quality of agglomerate was obtained after using a four-component composite of "concentrate - ore - lime - limestone". To improve the efficiency of separate preparation, it was decided to divide the ore into fractions: 0-3 mm, which will be fed to the composite, and 3-10 mm, which will be used in the residual charge. Originality. The mechanism of the effect of different methods of lumping of charge materials on the formation of a strong bond, which is associated with the formation of iron-calcium olivines and calcium ferrites, improvement of the homogeneity of the chemical composition, and a decrease in the structure of unsintered components and silicates, has been established. Practical value. The scheme of charge preparation proposed in the work makes it possible to shape the composition and basicity of the composite itself and the residual part by changing the limestone content between them. Sintering of the sintering charge prepared by the proposed method allows to increase the yield of suitable agglomerate by 10.25% and reduce the content of the 0-5 mm fraction after the strength test by 11.5%.
Description
В. Бочка: ORCID 0000-0002-4935-0779; М. Ягольник: ORCID 0000-0003-2686-8601; М. Бойко: ORCID 0000-0003-3557-9027
Keywords
залізорудний агломерат, спікання, роздільна підготовка, фазовий склад, огрудкування, iron ore agglomerate, sintering, separate preparation, phase composition, granulation, КМЧС
Citation
Бочка В. В., Ягольник М. В., Сова А. В., Фурсов М. О., Маленко К. І., Бойко М. М. Дослідження агломерації залізної руди при використанні роздільної підготовки шихти. Теорія і практика металургії. 2022. № 6 (137). С. 68–74.