УДК 794.48:621.771.2

Усенко Ю.И., Иванов В.И., Воденников С.А., Моисейко Ю.И.

ПРОИЗВОДСТВО ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОКАТЫШЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ШЛАМОВ МЕТИЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА

⁽¹⁾Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепропетровск,

Запорожская государственная инженерная академия

При производстве железорудных окатышей на металлургических предприятиях стран СНГ в качестве связующего материала используют 0,5...1,0 % бентонита. За рубежом, помимо дорогостоящего бентонита, применяют гашеную известь, хлористый кальций и железный купорос в количестве 5...13 % от массы шихты. При нагревании шихты указанные добавки быстро затвердевают, что способствует образованию ячеистой структуры окатыша и далее достаточно легко удаляются, не нарушая его структуры.

Нами исследована возможность получения окатышей при введении вместо бентонита добавок железосодержащих шламов ОАО «Днепрометиз». Состав компонентов шихты приведен в табл.1.

Таблиця 1 - Склад компонентів шихти, %

Матеріал	Хімічний склад, %
Матеріал	Fe_общ	FeO	SiO₂	CaO	MgO	Al₂O₃	інші
концентрат	66,20	28,02	8,40	0,52	0,34	0,30	1,42
вапно	-	-	1,17	87,80	0,65	0,15	11,30
вапняк	-	-	1,62	46,80	5,82	-	43,04
бентоніт	4,20	1,30	61,97	3,44	2,40	15,40	0,19

Сырые окатыши с бентонитом стандартной основности, а также окатыши с добавками 0,5; 1,0 и 2,0 % шлама, содержащего 35...40% дигидрата сульфата кальция (CaSO₄×2H₂O), 6...7% кварца (SiO₂) и до 50% жидкой фазы, сосотоящей из 27...28% сульфата железа (FeSO₄), подвергали сушке в интервале температур 200...600° С и нагреву до температуры 1100° С, последующему обжигу (при температуре 1250° С) и охлаждению.

Результаты экспериментов показали, что при замене бентонита на 0,5 и 1,0 % шлама и использовании в качестве флюса извести прочность сырых окатышей практически не изменяется. Так, если окатыши базового варианта имеют значение предела прочности 2,00...2,03 кг/окатыш, то с добавкой 0,5 % шлама - 1,95...2,00 кг/окатыш, и добавкой 1,0 % шлама - 1,80...1,90 кг/окатыш, однако при добавке 2,0 % шлама величина данного показателя не превышает 0,95...1,18 кг/окатыш.

Для окатышей, обожженных в электропечи, были зафиксированы аналогичные результаты. Так, предел прочности на сжатие окатышей с добавками 0,5 и 1,0% шлама характеризуется значениями 200...210 кг/окатыш, (окатыши базового варианта - 205...220 кг/окатыш), но с добавкой 2,0 % шлама - 80...120 кг/окатыш.

При добавках шлама в состав шихты наблюдается повышение содержание железа в готовом продукте: при добавке 0,5 % шлама возрастает с 60,35 до 60,82 %, при добавке 1,0 % шлама - до 60,75 %, однако при добавке 2,0 % шлама снижается (до 59,87 %), что является недопустимым.

В данной серии опытов практически вся сера, внесенная шламом в шихту, зафиксирована в готовом продукте: содержание серы в окатышах повысилось от 0,016...0,017 % (при базовом варианте) до 0,05...0,07 % (с добавкой 0,5 % шлама), до 0,10...0,14 % (с добавкой 1,0 % шлама) и 0,194...0,213 % (с добавкой 2,0 % шлама).

Известно, что повышение содержания серы в окатышах увеличивает при выплавке чугуна в доменных печах расход кокса. Однако, замена бентонита добавками метизного шлама (0,5 и 1,0 %) может почти полностью компенсировать такой перерасход благодаря обогащению шихты железом.

При использовании в качестве флюса известняка обожженные окатыши по своим прочностным показателям соответствовали окатышам первой серии, а по содержанию серы в готовом продукте имели даже лучшие показатели. Так, в обожженных окатышах базового варианта зафиксировано 0,018...0,020 % серы, в окатышах с добавкой до 0,5 % шлама в шихту ее величина не превышала 0,022..0,035 % и с добавкой 1,0 % шлама - 0,032...0,037 %. Такое снижение содержания серы в готовых продуктах при изменении флюса объяснить сложно и требует проведения дополнительных исследований.

Далее обжиг окатышей проводили в агломерационной установке при аналогичном режиме с использованием теплоты горновых газов, просасываемых через слой материала в условиях, близких к условиям обогатительных фабрик . Качественные показатели обожженных окатышей несколько отличаются от показателей окатышей первых двух серий: значения предела прочности окатышей базового варианта снизились до 185...190 кг/окатыш; окатышей с 0,5 % добавкой шлама - до 180...185 кг/окатыш, и с 1,0 % добавкой шлама - до 145...160 кг/окатыш.

Однако производительность агломерационной установки при обжиге окатышей оставалась остаточно высокой: если при использовании бентонита составляет 1,0...1,05 т/(м²×ч), то при добавке 0,5 % шлама – 0,98...1,02 т/(м²×ч) и добавке 1,0 % шлама - 0,94...0,96 т/(м²×ч).

В процессе обжига окатышей зафиксировано удаление серы. Содержание серы в обожженных окатышах с добавкой 0,5 % шлама (0,018...0,022 %) не незначительно превышает ее содержание в окатышах базового варианта (0,017...0,018 %), при добавке 1,0 % шлама заметно повышается (0,028...0,038 %), однако такое увеличение ее компенсируется возрастанием содержания железа в полученном продукте.

Таким образом, результаты проведенных исследований подтвердили возможность частичной или полной замены бентонита добавками метизного шлама в составе шихты для производства окатышей.