МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 68

В связи с этим возникает проблема использования в ка­честве шихты для металлизации офлюсованных железорудных материалов. Присутствие в шихтовых материалах оксидов кальция и магния повышает их восстановимость и прочность при восстановительно-тепловой обработке, уменьшает разру­шение при низких и склонность к слипанию при высоких тем­пературах, улучшает условия науглероживания окатышей в процессе их металлизации. Требования к основности разли­чаются в зависимости от свойств исходных железорудных ма­териалов и типа процесса металлизации. Так, если для установок Мидрекс значение основности специально не оговаривается (обычно оно составляет 0,5—0,8), то для установок ХиЛ оно должно быть > 0,9. Для процесса метал­лизации в условиях Оскольского электрометаллургического комбината основность окатышей из богатого Лебединского концентрата рекомендуется & 1,0—1,2.

При определенных условиях может возникнуть целесооб­разность получения и применения легированных металлизо­ванных окатышей. Идея добавки в шихту окатышей легирующих добавок представляется интересной, так как дает возмож­ность более равномерно распределить эти добавки в массе стали, а иногда применять эти добавки в виде оксидов, ко­торые подвергнутся восстановлению вместе с железом в вос­становительном агрегате, что значительно снизит цену на эти легирующие добавки.

Учитывая тот факт, что в процессе восстановления вред­ные примеси практически из шихты не удаляются, следует восстанавливать железорудные материалы с минимальным со­держанием вредных примесей (серы, фосфора, меди, мышьяка и др.). Верхний предел их содержания определяется маркой выплавляемой стали и типом сталеплавильного процесса, однако в любом случае содержание серы и фосфора не 152

Должно превышать 0,015-0,02 %. Серу в большей степени можно удалить при производстве окисленных окатышей из же­лезорудного концентрата. Фосфор при окислительном обжиге не удаляется, поэтому для металлизации можно применять лишь руду с низким содержанием фосфора.

Наличие оксидов щелочно-земельных металлов (Na2O; K2O) . нежелательно (допускается до 0,02 %), так как они способ­ствуют разбуханию и разрушению материалов в процессе вос­становления и тем самым к ухудшению газопроницаемости столба шихты и показателей процесса металлизации.

Физические свойства. Эффективность процесса восстанов­ления в движущемся слое в значительной степени зависит от высокой проницаемости столба шихты, способствующей хоро­шему контакту газовой и твердой фаз. Высокая газопрони­цаемость достигается при применении материалов с узким фракционным составом и высокой прочностью на сжатие и истирание. Требования к физическим свойствам железорудно­го сырья (прочности, фракционному составу, истираемости и др.) в значительной мере различаются в зависимости от специфики процесса металлизации, единые критерии оценки качества отсутствуют. Например, для процессов металлиза­ции с использованием газообразных восстановителей (в шахтных печах, ретортах) крупность окатышей должна нахо­диться в пределах 10—30 мм, содержание мелочи (< 5 мм) не должно превышать 5 %, механическая прочность в исходном состоянии— не ниже 2000Н/окатыш, доля окатышей фракции 9,5-16 мм должна составлять 85—95 %; доля фракции > 6,35 мм при испытании в барабане – не менее 95 %; додя фракции < 0,6 мм — не более 4 %. Как видно, требования к содержанию мелочи в шихте для шахтных печей металлизации железа жестче, чем для доменных, так как в первых отсутствует кокс, разрыхляющий шихту и служащий опорным каркасом столба шихты.

Для вращающихся печей, в которых слой восстанавливае­мого материала невелик и его газопроницаемость не влияет значительно на скорость процесса и производительность Установки, требования к фракционному составу и прочности Железорудного сырья не являются такими жесткими, как для щахтных печей. Это расширяет возможность более широкого выбора сырья для металлизации во вращающихся печах. Известны примеры работы вращающихся печей не только на

153

Обожженных окатышах и кусковых рудах, но также на тонко – измельченных концентратах (Новая Зеландия) и сырых окаты – шах из пыли и шламов металлургического производства (Япония). Для аппаратов с кипящим слоем применяют обычно неокускованное сырье в виде железорудного концентрата определенного фракционного состава, обеспечивающего необ­ходимые газодинамические условия процесса без значитель­ного выноса мелкой фракции.

В процессах производства губчатого железа в агрегатах с использованием газообразного восстановителя в качестве железорудного сырья применяют как окатыши, так и кусковые руды, при этом доля окатышей на установках этого типа составила ~ 80 % (без учета установок с реакторами кипя­щего слоя). Предпочтение, которое отдается окатышам, не­смотря на их высокую стоимость, объясняется такими преи­муществами, как узкий фракционный состав и однородность формы, что облегчает контакт твердой и газовой фаз; мень­шее количество мелочи, которую необходимо отделять и обрабатывать; большая однородность химического и минера­логического состава; более низкое количество мелочи в восстановленном продукте. Свойства окатышей можно легко регулировать и приспособить к требованиям соответствующе­го процесса металлизации. Вместе с тем расширяется использование кусковых руд, добавка которых к окатышам предотвращает слипание шихты и позволяет повысить темпе­ратуру восстановления на 100-150 0C и производительность шахтной печи. Физико-химические свойства некоторых видов хселезорудного сырья, опробованного в промышленных усло­виях приведено в табл. 9.