От окатышей к металлу

Окатыши – это вид металлургического сырья, которое получают, обжигая железорудный концентрат. Они выглядят как кусочки округлой формы диаметром 1-2 см. По своей сути получение окатышей представляет собой процесс окускования, проходящий в две стадии. Сначала получают сырые комочки рудного концентрата, затем повышают их прочность путем сушки и обжига. Производство этого материала называют окомкованием.

Сушка и обжиг окатышей напоминают процесс агломерации. Отличие заключается в том, что энергия при окомковании подается вне слоя шихты, а температурный режим при этом более низкий.

Преимущество процесса окускования материала состоит в том, что оно позволяет спекать микроскопические элементы концентрата (сотые доли миллиметра). Кроме того, этот процесс выгоден тем, что окатыши получаются довольно прочными, потому они не разрушаются при транспортировке.

В то же время процесс агломерации позволяет удалить из шихты некоторые примеси (например, серу, мышьяк и карбонаты) и получить пористый офлюсованный агломерат. Подытоживая, можно отметить высокое теплотехническое совершенство как агломерации, так и окомкования.

На второй стадии окатыши отправляются в печи разной конструкции: шахтные, конвейерные и комбинированные. Несмотря на то что шахтные устройства отличаются простотой эксплуатации, отсутствием движущихся деталей, невысокой себестоимостью и незначительным расходом топлива (15-25 кг у. т./т окатышей), они получили ограниченное распространение. Это объясняется наличием важного минуса, а именно невозможностью точного регулирования температурного режима. Как следствие, происходит переоплавление гранул, в результате чего они склеиваются в целые грозди. Кроме того, такие агрегаты обладают недостаточной производительностью.

Как правило, термическая обработка окатышей выполняется на конвейерных печах.

Сначала смешивается шихта из возврата, концентрата, бентонита (мелкодисперсной глины как связующего вещества) и известняка, затем отправляется в гранулятор тарельчатого типа, где и происходит увлажнение шихты. Гранулятор – это наклоненный диск размером 5,5-7 м.

При его вращении из смеси материалов образуются гранулы. Те, что в диаметре составляют от 1 до 2 см, выгружаются и через колосниковый конвейер попадают в обжиговую печь для окатышей.

  Агломерационная печь-машина конвейерного типа

Колосниковая лента имеет донную и бортовую «постели». Их толщина – 6-10 см. Высота бортовой составляет до полуметра. Подобные элементы необходимы для защиты металлических деталей от агрессивного действия пламени горелок. Сырые окатыши выкладываются на «постель» слоем толщиной, равной высоте борта.

В обжиговой печи гранулы сначала подсушиваются при температуре 300-600 °С, после чего обжигаются при показателях 1200-1350 °С. Машина для окомкования существенно отличается от используемой для агломерации.

Печи для окатышей имеют несколько зон, таких как сушка, подогрев, обжиг, рекуперация и охлаждение. В местах, где комочки измельченного рудного концентрата подогреваются и обжигаются, установлены горелки.

В процессе горения топлива образуются дымные газы, которые пропускаются через слой шихты, отдавая ей свою теплоту. На выходе температура этих газов составляет 225-450 °С.

Для повышения прочности окатышей их нагревают до 1000-1300 °С. В таком режиме мелкие элементы Fe2O3 собираются в более крупные.

При воздействии высокой температуры (1200-1350 °С) окатыши дополнительно упрочняются благодаря переходу легкоплавких фракций (СаО•Fe2O3 и др.) в жидкую фазу. На стадии охлаждения они застывают внутри окатышей.

Отдельные гранулы такие шлаки связывают слабо, поскольку площадь контакта при этом незначительна.

Не допускается превышение предела температуры в 1350 °С, так как поверхность окатышей плавится, и они связываются в грозди. Помимо этого, Fe2O3 переходит в Fe3O4, что является причиной недостаточной прочности материала.

Далее, обожженные окатыши охлаждаются.

С этой целью сквозь слой гранул пропускается холодный воздух. Слишком быстро снижать температуру готовой продукции запрещено (максимальная скорость – 100 К/мин.), иначе возможно возникновение термических напряжений, отчего прочность окатышей снижается.

На выходе из зоны охлаждения они имеют температуру 90-375 °С.

В целом процесс обработки окатышей длится от 30 до 40 минут. На изготовление одной тонны продукции расходуется 25-35 кг у. т. Это значение может отличаться в печах разной конструкции в зависимости от температурного режима работы, состава шихты и требуемой концентрации в железорудном материале. Таким образом, расход топлива может повышаться до 60 кг у. т./т окатышей.

  Печи металлизации: для чего нужны и как работают

Возможны следующие направления уменьшения потребления горючего вещества:

1. Нагревание воздуха от горячих гранул.
2. Подбор оптимальных температурных режимов обработки шихты в ходе изучения теплообменных процессов в разных зонах обжиговой печи.
3. Использование технологии частичного восстановления сырья (металлизация гранул).

Ориентировочные материальный и тепловой балансы получения окатышей в машинах конвейерного типа приведены в таблицах. Данные составлены по начальным и конечным состояниям материалов и газовоздушных потоков. Тепловой баланс указан для обжига офлюсованных окатышей с повышенным содержанием серы.

Технология производства железорудных окатышей: новые возможности | Добывающая промышленность

Нашли ошибку? Выделите ее мышкой и нажмите

Ctrl + Enter

Поделиться:

24.04.2020

Технология окомкования железнорудных материалов в ходу уже несколько десятилетий. Основные принципы здесь остаются неизменными, однако возможности усовершенствования процесса всё же возможны. Подробнее об этом рассказали эксперты HAVER NIAGARA: руководитель отдела продаж Методи Златев и специалист по комкованию Ян Лампке.

Технология окомкования получила наибольшее распространение именно для железорудных концентратов. Как вы полагаете, растет ли её популярность со временем и почему?

Специалист по окомкованию HAVER NIAGARA Др.-Инж. Ян Лампке

Ян Лампке: Постоянный спрос на железную руду приводит к необходимости сокращения даже некачественных месторождений. Снижение качества природных ресурсов компенсируется экономическими, экологическими и технологическими ограничениями, которых требует переработка железной руды.

Обогащение железной руды может быть достигнуто путём разделения. Такое решение представляет собой значительный технологический шаг в производстве стали.

Во время обогащения большая часть жильной массы отделяется. Это снижает транспортные расходы и увеличивает темпы производства в доменной печи.

Поскольку концентрат железной руды пылеобразный и не подлежит транспорту, его необходимо агломерировать.

Какое оборудование необходимо для подготовки руды к окомкованию и самого процесса?

Ян Лампке: В процессе окомкования используется шихта (в основном), которая состоит из железорудного концентрата, известняка, бентонита. Возможно использование органических добавок.

Соответственно, необходимо дробильно-размольное оборудование для подготовки известняка, бентонита, дозаторы для реагентики, смесители для приготовления шихты, конвейеры для подачи сырья и шихты, роликовый грохот для отбора окатышей по нужному классу, роликовый укладчик, обжиговая машина, как правило, охладитель, а также грохот для обожжённых окатышей.

Одинаково ли подходят к процессу организации такого производства специалисты из разных стран?

Руководитель отдела продаж HAVER NIAGARA Др.-Инж. Методи Златев

Методи Златев: Тенденции, в основном, одинаковы. За последние 5-7 лет большинство построенных окомковательных фабрик созданы по стандартной технологии. Существенное отличие можно увидеть в применении чашевых окомкователей.

Именно их и поставляет HAVER NIAGARA?

Методи Златев: Да, наша компания поставляет на заказ чашевые окомкователи с диаметром чаши до 7500 мм и производительностью до 150 т/час. Гранулированию в чашевом окомкователе подвергаются рудные материалы, химикаты, биомассы, кормовые массы и прочие материалы.

Если говорить о железной руде, то окомкователь служит для производства окатышей из мелкой фракции с размером гранул в диапазоне от 9 до 15 мм. Сырьё, поступающее на окомкователь, состоит из пылевидной руды или тонкоизмельченных концентратов (

Плавка с использованием металлизованных окатышей

В последние годы расширяется использование при выплавке стали в электропечах металлизованных окатышей, т.е. неполностью восстановленных железорудных окатышей, получаемых методами прямого восстановления.

Диаметр окатышей равен 3—20 мм, их основу составляет железо с содержанием углерода от 0,2 до 2,0—2,4 %; они содержат также некоторое количество невосстановленных оксидов железа (3-12 %) и пустую породу (в основном SiO2 и А12О3), количество которой должно быть не более 3-7 % от массы окатышей. Важная характеристика окатышей — степень металлизации, т.е.

отношение количества восстановленного (металлического) железа к его общему количеству в окатыше; обычно она составляет 0,88—0,97 (88—97 %).

Отличительная особенность этого сырья — малое содержание серы, фосфора, меди, никеля, хрома и других примесей, обычно содержащихся в стальном ломе (Pb, Sn, Bi, Zn, As, Sb). Это упрощает процесс выплавки и обеспечивает получение стали высокой степени чистоты (суммарное содержание примесей в стали получается в 3—10 раз меньше, чем при выплавке из стального лома).

Если содержание металлизованных окатышей в шихте не превышает 25—30 % от ее массы, то технология электроплавки существенно не отличается от обычной. Переработка же шихты, основу которой составляют металлизованные окатыши, требует применения специфической технологии. Существенными особенностями этой технологии являются:

• — непрерывная загрузка окатышей со скоростью, пропорциональной подводимой в печь электрической мощности, причем загрузка должна начинаться после сформирования в печи ванны жидкого металла;
• — совмещение периода плавления с окислительным (обезуглероживанием);
• — упрощение технологии плавки в связи с малым содержанием в шихте вредных примесей — серы и фосфора.
• Оптимальное содержание окатышей в шихте составляет 60—70 % от ее массы; при большем их содержании возрастает длительность расплавления и плавки в целом.
• Ниже охарактеризована технология, применяемая на 150-т печах Оскольского электрометаллургического комбината.

После заправки в печь корзиной загружают стальной лом в количестве 25-40 % от массы шихты и немного извести и плавикового шпата для наведения первичного шлака.

Иногда при выплавке углеродистых сталей, когда в металле по расплавлении нужно иметь повышенное количество углерода, а его содержание в окатышах невелико, для увеличения содержания углерода, являющегося восстановителем оксидов железа окатышей, добавляют кокс; его загружают на под печи или в начале плавления в проплавляемые в слое лома колодцы.

После завалки лома включают печь и примерно через 20 мин, когда в шихте проплавлены колодцы и образовалась жидкая ванна, начинают непрерывную загрузку окатышей; обычно их загружают в зону электрических дуг с помощью автоматизированной системы через отверстие в своде печи. Поступающие в ванну окатыши нагреваются и плавятся, а содержащиеся в них пустая порода и оксиды железа переходят в шлак; плавление окатышей сопровождается реагированием углерода металла с оксидами железа шлака, т.е. восстановлением железа углеродом с образованием СО, вызывающим кипение ванны. Вместе с окатышами непрерывно загружают известь для офлюсования пустой породы окатышей; ее дают столько (~ 100—120 кг на 1т окатышей), чтобы получался шлак с основностью 1,7—2,1. После проплавления половины окатышей из печи сливают часть шлака.

Скорость подачи окатышей согласуют с подводимой в печь электрической мощностью так, чтобы температура ванны была не ниже 1550—1610 °С. При чрезмерном расходе окатышей температура ванны снижается, в результате чего существенно замедляется плавление окатышей.

Наряду с этим процесс стараются вести так, чтобы плавление сопровождалось интенсивным кипением ванны (окислением углерода), поскольку кипение (перемешивание) ускоряет нагрев ванны и плавление окатышей. Интенсивность кипения будет мала при высокой степени металлизации окатышей (малом содержании в них оксидов железа) и низким содержанием в них углерода.

Для интенсификации кипения на отдельных плавках применяют продувку ванны кислородом, загрузку окисленных окатышей, добавку науглероживателя (кокса).

После окончания плавления окатышей из печи сливают большую часть окислительного шлака и при необходимости проводят кратковременную продувку кислородом до получения заданного содержания углерода в жидком металле, а также нагревают металл до требуемой температуры. Далее металл без шлака выпускают в ковш, куда вводят раскислители и легирующие, а после них известь с плавиковым шпатом для создания в ковше шлакового покрова. Затем ковш передают на установки внепечной обработки.

1. Порядок выполнения практической работы № 3
2. Разработать технологию выплавки стали заданной марки стали в дуговых электропечах.
3. Варианты индивидуальных заданий приводятся в приложении 1.
4. При разработке технологии обосновать выбор плавки на свежей шихте или методом переплава легированных отходов.

Металлическая часть шихты. Металлизованные окатыши

Металлическая часть шихты для электроплавки – это железный и стальной лом, передельный чугун, легированные и обычные отходы металлургических и машиностроительных предприятий, шихтовые заготовки и металлизированные окатыши, а ткаже ферросплавы и лигатуры. Сталеплавильные цеха получают металлический лом от ломозаготовительных предприятий и от собственного производства.

Для более плотной загрузки в дуговые печи и рационального ис­пользования лома его сортируют по химическому составу и габарит­ным размерам, затем на стадии подготовки дробят, режут, прессуют, очищают от масел и инородных примесей и др.).

Лом и отходы легированных сталей и сплавов поставляют по ГОСТ-2787—75 (на черные вторичные металлы), согласно которо­му металл подразделяют на категории А ( углеродистые нелегиро­ванные сплавы) и Б (легированные, выделены 67 групп в зависимо­сти от содержания легирующих элементов).

Например, к металлу группы Б1 относятся лом и отходы конструкционных и инструмен­тальных сталей, легированных хромом и другими элементами, кро­ме никеля, молибдена и вольфрама. К металлу группы Б34 отно­сятся лом и отходы быстрорежущих хромвольфрамванадиевых ста­лей и др.

По содержанию углерода металлическую шихту разделяют налом и отходы (до 2% С) и чугунный лом и отходы (бо­лее 2% С).

Лом и отходы высоколегированных сталей и сплавов поставляют предприятиям и хранят в копровых цехах и на шихтовых участках раздельно (по маркам).

По габаритам лом разделяют на мелкий, средний, крупный и стружку. Мелкие обсечки и обрезки передельных и металлообраба­тывающих цехов, бракованные небольшие детали длиной не более 100 мм относят к мелкому лому. Средний лом имеет массу кусков до 50 кг и длину до 500 мм.

Крупный лом включает бракованные слитки, недоливки, изношенные детали, прессованные пакеты и другие вто­ричные отходы с длиной кусков до 2 000 мм. Среди вторичных метал- лоотходов значительная доля приходится на стружку. Углеродистая и легированная стружка должна быть обезжирена и сбрикетирована.

Использование при выплавке стали необезжиренной стружки сопро­вождается безвозвратными потерями масел, обогащает металл угле­родом и водородом, и ухудшает экологию. В ломе не допускается на­личие цветных металлов (меди, бронзы, олова, свинца, латуни и др.), так как в случае попадания в сталь они ухудшат ее физико-механиче­ские свойства.

Лом применяют в состоянии, безопасном для пере­возки, переработки; он должен быть очищен от огне- и взрывоопас­ных материалов.

В копровые цехи предприятий лом подают партиями одной груп­пы и одного класса. Мелкие партии высоколегированного лома должны поступать в связанном виде (пакеты, бунты или пачки) или в любой таре, обеспечивающей сохранность мегаллоотходов от потерь и невозможность перемешивания с другими материалами.

Допусти­мое содержание фосфора в ломе для основных дуговых печей не должно превышать 0,050%. В противном случае увеличивается про­должительность окислительного периода плавки и плавки в целом, а также возрастает расход электроэнергии.

Содержание фосфора в стальном ломе для кислых дуговых печей должно быть

Образующиеся на предприятиях вторичные отходы легированных и высоколегированных сталей и сплавов необходимо собирать, хра­нить и передавать потребителям раздельно по маркам и группам без смешивания. Закрома и контейнеры для хранения и транспортиров­ки лома маркируют краской, указывая группы или марки сталей и сплавов.

Маркировке также подлежат слитки, недоливки, крупные куски литых заготовок, литники и скрап.

Для снижения содержания в готовом металле фосфора, углерода и других элементов, а также примесей при выплавке стали и сплавов некоторых марок методом переплава используют паспортную шихтовую заготовку или мягкое железо с содержанием

Мягкое железо изготовляют преимущественно в кислородных конвертерах или дуговых печах с использованием для глубокого обез­углероживания расплава внепечной обработки вакуумом.

В металлической шихте дуговых печей применяют чушковый пе­редельный чугун в количестве до 10% массы садки (до 30% при вы­плавке подшипниковой стали). В ряде случаев практикуется заливка в печь жидкого чугуна.

Для получения требуемого содержания угле­рода в металле используют добавки кокса и электродного боя, кото­рые вводят после расплавления шихты.

Применяемый чугун содер­жит, %: С 3,8 – 4, Si ≤ 1,25, Мn ≤ 1,75, Р ≤0,2, S ≤ 0,05.

Для корректировки химического состава металла в печи исполь­зуют чугун марок ПВК-1, ПВК-3 с низким содержанием серы и фос­фора (по ≤0,025%).

В последнее время получил развитие процесс выплавки стали в дуговых печах с использованием в шихте (до 70—80%) железа прямо­го восстановления (металлизованных окатышей) вместо металличе­ского лома. Обычно продукт восстановления железа из обогащенныхруд при температуре ниже температур плавления сплавов железо-углерод называют железом прямого восстановления или губчатым железом.

Металлизованные окатыши — это железорудное сырье, содержа­щее восстановленное железо, при этом степень металлизации (отно­шение содержания металлического железа к общему его содержа­нию) бывает разной. Количество пустой породы в металлизованном сырье для сталеплавильного производства не должно превышать 4%.

Наилучшие результаты получают при выплавке стали в дуговых печах из окатышей со степенью их металлизации 92-96%, что соот­ветствует содержанию в них кислорода 0,8-1,5%. Металлизованные окатыши имеют низкое содержание серы и фосфора (

Плавка с использованием металлизованных окатышей

сталеплавильный процесс дуговая печь

Основу окатышей (губки) составляет железо с содержанием углерода от 0.2-0.5 до 2%, они содержат также некоторое количество невосстановленных окислов железа и пустую породу (в основном SiO2 и Al2O3), количество которой должно быть не более 3-7% от массы окатышей.

Отличительная особенность этого сырья — малое содержание серы, фосфора, меди, никеля, хрома и других примесей, обычно содержащихся в стальном ломе (Pb, Sn, Bi, Zn, As, Sb).

Это облегчает и упрощает процесс выплавки и получение стали высокого качества, высокой степени чистоты (суммарное содержание примесей в стали получается в 3-10 раз меньше, чем при выплавке из стального лома).

Если содержание металлизованных окатышей в шихте не превышает 25-30% от её массы, то технология электроплавки существенно не отличается от обычной. Переработка шихты, основу которой составляют металлизованные окатыши требует применения специфической технологии. Особенностями этой технологии являются:

• — непрерывная загрузка окатышей со скоростью, пропорциональной
• подводимой в печь электрической мощности, причем загрузка должна
• начинаться после сформирования в печи ванны жидкого металла;

• — совмещение периода плавления с окислительным (обезуглероживанием);
• — упрощение технологии плавки в связи с малым содержанием в шихте

1. вредных примесей — серы и фосфора.
2. Степень металлизации окатышей должна находиться в определенных
3. пределах, обеспечивающих кипение ванны в процессе их загрузки и плавления.
4. Оптимальной содержание окатышей в шихте составляет 60-70% от её массы — при большем их содержании возрастает длительность расплавления и плавки в целом.

Плавку начинают с загрузки стального лома, который в количестве 30-40% от массы металлической шихты заваливают в печь одной порцией.

Далее подают напряжение и после расплавления лома в сформировавшуюся жидкую ванну начинают непрерывную загрузку окатышей; обычно их загружают в зону электрических дуг с помощью автоматизированной системы через отверстие в своде печи.

Скорость подачи окатышей согласуют с подводимой в печь электрической мощностью так, чтобы температура ванны был на 30-40 (С выше температуры плавления металла, поскольку при более низкой величине перегрева плавление затягивается.

Период загрузки и расплавления совмещают с окислительным, т.е. проводят его так, чтобы обеспечить непрерывное окисление углерода (кипение ванны).

При этом благодаря перемешиванию ускоряется плавление окатышей, обеспечиваются дегазация ванны и получение в конце периоде заданного содержания углерод в металле.

Для обеспечения кипения степень металлизации окатышей должна находиться в пределах 90-97%, что соответствует остаточному содержанию кислорода в окатышах от 1.2 до 0.6% (при более низком содержании остаточного кислорода не будет кипения ванны.).

При недостаточной степени металлизации существенно возрастает расход электроэнергии из-за протекания эндотермической реакции восстановления окислов железа. Для обеспечения кипения ванны металлизованное сырье должно содержать определенное количество углерода, если содержание углерода недостаточно для обеспечения кипения, то в ванну вдувают карбюризаторы.

По ходу плавления в печь загружают известь для ошлакования кислой пустой породы (SiO2 иAl2O3) окатышей.

Основность шлака в связи с низким содержанием в окатышах серы и фосфора может быть меньшей, чем при плавке на шихте из стального лома и составлять 1.5-2.0.

В конце периода плавления необходимо получить требуемое в выплавляемой стали содержание углерода; при недостатке углерода прибегают к вдуванию в ванну карбюризаторов, избыточный углерод окисляют путем кратковременной продувки кислородом.

После окончания плавления применяют различные варианты ведения заключительной части плавки. Один их них — нагрев металла до требуемой температуры и выпуск в ковш, где производят внепечную доводку стали и рафинирование; другой — проведение в печи кратковременной доводки, в течение которой проводят нагрев, раскисление и легирование.

Способ хранения и транспортировки металлизованных окатышей

Изобретение относится к хранению и транспортировке навалочных грузов, в частности металлизованных окатышей.

Металлизованные окатыши, изготовленные по общепринятым технологиям путем восстановления железной руды до металлического железа, имеют высокую склонность к окислению на воздухе («сухая» коррозия) и при увлажнении водой («мокрая» коррозия) из-за их высокой пористости.

При этом выделяется водород, тепло и повышается температура штабеля, в результате чего в некоторых случаях в скоплении металлизованных окатышей появляются очаги самовозгорания. Появление последних в закрытом объеме наиболее опасно из-за пирофорных свойств материала.

Известны различные способы защиты от окисления как в процессе производства металлизованных окатышей, так и непосредственно перед их хранением и транспортировкой /1, 2/.

Известные способы лишь частично обеспечивают при последующем хранении и транспортировке металлизованных окатышей их меньшую склонность к окислению.

Применение этих способов на практике ограничено либо их высокой трудоемкостью, либо существенным удорожанием конечного продукта.

Применение известных способов защиты металлизованных окатышей от окисления не исключает их пирофорности и снижения степени их металлизации при последующем хранении и транспортировке.

Для сохранения качества металлизованных окатышей и их безопасного хранения и транспортировки требуется соблюдение определенных условий в процессе их хранения и транспортировки в зависимости от способа подготовки металлизованных окатышей к последующему хранению и транспортировке.

Известен способ хранения и перевозки металлизованных окатышей, включающий в процессе загрузки в емкость для хранения и перевозки металлизованных окатышей одновременное введение диоксида углерода, равномерно распределяемого в загружаемом объеме материала /3/.

Известный способ является трудоемким и дорогостоящим, так как для осуществления равномерного и одновременного введения диоксида углерода требуется специальная техника. Кроме того, при аварийной ситуации может образоваться взрывоопасный газ — окись углерода.

В качестве прототипа выбран способ хранения и транспортировки металлизованных окатышей, заключающийся в том, что предварительно перед хранением и транспортировкой исходные окатыши нагревают в восстановительном газе, подвергают старению в слабоокислительной атмосфере, транспортировку металлизованных окатышей морским транспортом осуществляют в закрытом водонепроницаемом объеме с контролем температуры окатышей и содержания водорода в окружающей окатыши среде /4/.

Известный способ не допускает контакта окатышей с атмосферной влагой, так как присутствие влаги вызывает реакции «мокрой» коррозии, сопровождающиеся выделением водорода и увеличением температуры увлажняемого участка скопления окатышей, что может привести к самовозгоранию.

Старение металлизованных окатышей в слабоокислительной атмосфере с содержанием кислорода до 5% производится с целью образования на их поверхности защитной тонкой окисной пленки, что, однако, недостаточно снижает их активность по отношению к влаге и кислороду.

Требуются специальные условия для хранения и транспортировки этих окатышей. Так хранение на складе в воздушно-сухой атмосфере допускается не более 20 дней без значительного уменьшения степени их металлизации.

Такой срок хранения при ограничении массы окатышей в каждом штабеле не более 2000 тонн не приводит к опасному проявлению пирофорности.

Металлизованные окатыши должны транспортироваться согласно известному способу, например по железной дороге, в закрытых контейнерах или специальных вагонах.

При погрузке на морской транспорт не допускается увлажнение окатышей атмосферными осадками. Последующая транспортировка должна осуществляться в атмосфере инертного газа в герметичном водонепроницаемом объеме (трюме).

• Инструментальный контроль температуры груза и газового состава атмосферы может производиться только с помощью заранее установленных датчиков.
• Задачей, на решение которой направлен предлагаемый способ, является упрощение хранения и транспортировки металлизованных окатышей, одновременное повышение рентабельности способа за счет обеспечения возможности хранения и транспортировки в атмосферных условиях металлизованных окатышей при сохранении их степени металлизации.
• Поставленная задача решается за счет того, что в способе хранения и транспортировки металлизованных окатышей, заключающемся в том, что предварительно перед хранением и транспортировкой исходные окатыши нагревают в восстановительном газе, подвергают старению в слабоокислительной атмосфере, транспортировку металлизованных окатышей морским транспортом осуществляют в закрытом водонепроницаемом объеме с контролем температуры окатышей и содержания водорода в окружающей окатыши среде, согласно изобретению перед обработкой исходных окатышей в восстановительном газе на их поверхность наносят защитное покрытие, содержащее оксид кальция, после старения и хранения металлизованных окатышей осуществляют их транспортировку морским транспортом в воздушной принудительно вентилируемой среде при влажности загружаемых в закрытый объем морского транспорта металлизованных окатышей не более 2,5% и температуре не выше 45oC, при этом высота штабелей металлизованных окатышей при хранении и транспортировке не более 7 м, а общая продолжительность хранения и транспортировки не более 90 дней.

Благодаря нанесению защитного покрытия на поверхность окатышей создается возможность повысить температуру восстановительного газа, в котором нагревают исходные окатыши.

Конкретные параметры режимов нагревания исходных окатышей восстановительным газом устанавливаются в зависимости от порога спекаемости используемой руды. При этом пористость окатышей уменьшается в 2-3 раза по сравнению с пористостью металлизованных окатышей, полученных без нанесения защитного покрытия.

Соответственно снижается склонность металлизованных окатышей к окислению на воздухе и при контакте с влагой. При этом окатыши не спекаются в конгломераты.

1. Снижение склонности металлизованных окатышей к окислению и пирофорности позволяют осуществлять их хранение на открытых площадках, перевозку в открытых вагонах, допускающих увлажнение атмосферными осадками.
2. При влажности перегружаемых в замкнутый объем, например в трюм судна, металлизованных окатышей до 2,5% количество выделяемого водорода не превышает 25% нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), приводящего к образованию взрывоопасной смеси с воздухом.
3. При исходной температуре загружаемых металлизованных окатышей до 45oC процесс самонагревания не перерастет в процесс самовозгорания.

В предложенном способе закрытый объем с металлизованными окатышами не требует герметизации, что позволит использовать принудительную вентиляцию. Благодаря принудительной вентиляции исключается возможность скопления водорода и охлаждаются возможные участки разогрева.

Транспортировка в этих условиях не приводит к заметному снижению степени металлизации и снижению качества металлизованных окатышей.

При влажности выше 2,5% и температуре выше 45oC повышается вероятность самонагревания металлизованных окатышей за счет их более активного окисления, что в свою очередь приводит также к снижению их качества, т.к. снижается степень металлизации окатышей.

В предлагаемом способе при высоте штабелей до 7 м их масса не ограничивается, благодаря тому, что на открытых складских площадках и в закрытом вентилируемом объеме теплоотвод от штабеля такой высоты исключает возможность появления очагов самовозгорания окатышей при соблюдении указанных выше условий — влажности и температуры. При высоте штабелей металлизованных окатышей, превышающей 7 м, повышается вероятность самовозгорания из-за меньшего теплоотвода от большего скопления материала (груза).

При соблюдении указанных выше условий хранение в открытых складских помещениях перевозка в открытых вагонах и транспортировка морским транспортом в закрытом вентилируемом объеме в воздушно-сухой атмосфере в общей сложности до 90 дней не вызывает такого снижения степени металлизации окатышей, которое приведет к потере их товарного качества.

Хранение и транспортировка в атмосферных условиях более 90 дней может привести к снижению степени металлизации окатышей, т.е. ухудшению качества, за счет уменьшения содержания металлического железа в поверхностных слоях штабелей.

Предлагаемый способ хранения и транспортировки металлизованных окатышей реализован следующим образом.

Исходные окатыши изготовлены из руды месторождения Курской магнитной аномалии. Порог спекаемости использованной руды составил 680-730o. Без предварительной обработки исходных окатышей меловой суспензией их термическая обработка возможна при температуре 680-730o.

При повышении температуры наблюдалось спекание окатышей в конгломераты.

Полученные при температуре до 730o восстановленные металлизованные окатыши характеризуются суммарной удельной поверхностью пор 0,8-1,0 м2/г, реакционной способностью, измеряемой в м3 кислорода, поглощаемого 1 т в сутки, — 5-8 м3/т в сутки.

По предлагаемому способу исходные окатыши обработаны водной меловой суспензией и подвергнуты термической обработке в интервале температур 880-900o. Нагрев осуществлен в атмосфере восстановительного газа после его конверсии в реформерах.

Суммарная удельная поверхность пор в этом случае составила 0,4-0,5 м2/г, реакционная способность — 1,5-2,5 м3/т в сутки.

Спекания окатышей в конгломераты в заданном режиме не происходило. Металлизованные окатыши подвергли старению, то есть выдержке в течение трех дней — (72 часа) — в атмосфере азота с содержанием 1-3% кислорода. Температура штабеля соответствовала температуре окружающей среды (0 — 25oC).

Транспортировка металлизованных окатышей по железной дороге до порта погрузки осуществлена в открытых вагонах и полувагонах.

В порту на торговом складе металлизованные окатыши хранились на открытых складских площадках в штабелях высотой 7 м без ограничения ширины и длины штабелей в течение 30 суток. Контроль температуры и влажности металлизованных окатышей в процессе их хранения на складских площадках осуществляли один раз в сутки.

Перед погрузкой в трюмы морского транспорта скопления металлизованных окатышей, влажность которых превышала 2,5%, а температура превышала 45oC, были удалены из общего штабеля.

Металлизованные окатыши загружены в сухие, чистые, вентилируемые трюмы штабелями высотой до 7 м. При погрузке в штабелях на разных высотах были размещены датчики контроля температуры и газового состава атмосферы.

Не реже, чем через каждые 8 часов осуществляли контроль температуры штабелей и состава атмосферы трюмов.

Кроме того, осуществлялся визуальный контроль состояния металлизованных окатышей и контроль температуры поверхностного слоя штабеля трюма с помощью инфракрасных приборов контроля температуры, что позволяло обнаруживать участки разогрева внутри скоплений, не попадающие в зону действия стационарного датчика.

Общая продолжительность хранения и транспортировки партии металлизованных окатышей составила 88 дней. При этом степень металлизации окатышей в поверхностном слое глубиной до 5 см снизилась на 0,3% от исходной.

Предлагаемый способ так же, как и способ, выбранный в качестве прототипа, не допускает контакта металлизованных окатышей с морской водой, т.к. соли, содержащиеся в морской воде, могут стать катализатором процессов «мокрой» коррозии.

Однако в предлагаемом способе в случае возникновения аварийной ситуации, например при нарушении целостности люковых закрытий, сопровождающемся проникновением морской воды в закрытый объем с металлизоваными окатышами, использование принудительной вентиляции позволяет поддерживать атмосферные условия. При фиксируемом наличии водорода до 1% не создается взрывоопасная среда и могут быть приняты меры для осмотра помещения, установления и ликвидации очага самонагревания, приводящего к выделению водорода.

При наличии водорода в объеме с металлизованными окатышами выше 1% прекращается вентилирование, замкнутый объем герметизируется, при этом оставшийся кислород реагирует с металлизованными окатышами и происходит самоинертизация замкнутого объема.

Отсутствие кислорода приводит к затуханию очага саморазогрева.

В этом случае обеспечивается сохранение требуемой степени металлизации общей массы окатышей и контроль развития аварийной ситуации по температуре груза и газовому составу атмосферы загерметизированного объема.

Источники информации 1. Завидонский В.А., Монахова В.С., Гарина И.М. и др. Пути защиты губчатого железа от вторичного окисления./ БНТИ. Черная металлургия., 1979, N 4, — с.21-40.

2. Авторское свидетельство СССР N 1383785, кл. C 21 B 13/00, 1994, БИ N 13.

3. Авторское свидетельство СССР N 1682257, кл. B 65 G 3/00, 1991, БИ N 37.

4. Ramdeo Parrage, Feevaz Ali, Malkolm P. Grundy. Ocean Shipping of DRI by Caribbean Ispat Limited. — Direct from Midrex, 3rd Quarter 1994, v. 19, N 4, p. 7-10 (прототип).

Изобретение относится хранению и транспортировке навалочных грузов, в частности металлизованных окатышей.

Способ хранения и транспортировки металлизованных окатышей заключается в том, что перед обработкой исходных окатышей в восстановительном газе на их поверхность наносят защитное покрытие, содержащее оксид кальция, а после старения и хранения металлизованных окатышей осуществляют их транспортировку морским транспортом в воздушной принудительно вентилируемой среде при влажности загружаемых в закрытый объем морского транспорта металлизованных окатышей не более 2,5% и температуре не выше 45oС, при этом высоту штабелей металлизованных окатышей при хранении и транспортировке выполняют не более 7 м, а общую продолжительность хранения и транспортировки выдерживают не более 90 дней. Изобретение позволяет обеспечить возможность хранения и транспортировки металлизованных окатышей в атмосферных условиях при сохранении их соответствующей степени металлизации.

Способ хранения и транспортировки металлизованных окатышей, заключающийся в том, что перед хранением и транспортировкой исходные окатыши нагревают в восстановительном газе, подвергают старению в слабоокислительной атмосфере, транспортировку металлизованных окатышей морским транспортом осуществляют в закрытом водонепроницаемом объеме с контролем температуры окатышей и содержания водорода в окружающей окатыши среде, отличающийся тем, что перед обработкой исходных окатышей в восстановительном газе на их поверхность наносят защитное покрытие, содержащее оксид кальция, после старения и хранения металлизованных окатышей осуществляют их транспортировку морским транспортом в воздушной принудительно вентилируемой среде при влажности загружаемых в закрытый объем морского транспорта металлизованных окатышей не более 2,5% и температуре не выше 45oС, при этом высота штабелей металлизованных окатышей при хранении и транспортировке не более 7 м, а общая продолжительность хранения и транспортировки не более 90 дней.