Использование магнезиальных флюсов Халиловского месторождения при производстве агломерата

Рассмотрены металлургические свойства магнезиальных флюсов Халиловского месторождения с различным соотношением в составе магнезита и серпентина. Приведены результаты лабораторных экспериментов по исследованию влияния магнезиальных флюсов Халиловского месторождения с различным содержанием магнезита на показатели производства агломерата из руд Курской магнитной аномалии в условиях АО «Уральская Сталь». Установлено, что применение опытных флюсов способствует упрочнению агломерата, повышению выхода годного и удельной производительности. Так, при использовании опытных флюсов взамен Бакальского сидерита обеспечивается увеличение выхода годного агломерата на 3-5 % (отн.) в результате ускорения твердофазных реакций с участием магнезита и серпентина. При этом удельная производительность по годному агломерату увеличивается с 1,04 до 1,08-1,15 т/(м²·ч), то есть на 4-10 % (отн.). Использование опытных магнезиальных флюсов способствует повышению барабанной прочности агломерата: прочность на удар повышается в среднем на 4-6 % абс., а показатель прочности к истиранию снижается на 0,6-0,8 % абс. Улучшение прочностных характеристик агломерата при использовании магнезиальных флюсов Халиловского месторождения происходит благодаря образованию «армирующей» ферритной связки, а также гомогенизации затвердевающего расплава и кристаллизации его в виде стеклофазы ранкинитового состава, в совокупности ограничивающих процессы образования β-Сa₂SiO₄.

Результаты опытных спеканий подтвердили возможность использования опытных флюсов при производстве магнезиального агломерата в условиях агломерационного цеха АО «Уральская Сталь» без изменения технологии производства. Для условий АО «Уральская Сталь» рациональным вариантом является использование магнезиального флюса Халиловского месторождения с содержанием магнезита 50 %. Замена сидерита Бакальского месторождения при производстве агломерата с 2 % MgO на магнезиальный флюс Халиловского месторождения с содержанием 50 % магнезита обеспечивает повышение выхода годного на 4-5 %, увеличение барабанной прочности на 5-6 % и рост удельной производительности на 8-10 % при сохранении содержания железа на уровне «базового» периода.

магнезит, серпентин, магнезиальный флюс, агломерационная шихта, окомкование, агломерация

1. Металлургия чугуна: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. / Под редакцией Ю.С. Юсфина. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. – 774 с.

2. Основы теории и технологии доменной плавки. / А.Н. Дмитриев, Н.С. Шумаков, JI.И. Леонтьев, О.П. Онорин. – Екатеринбург: УрО РАН, 2005. – 545 с.

3. Малышева Т.Я., Долицкая О.А. Петрография и минералогия железорудного сырья: учебное пособие для вузов. – М.: «МИСиС», 2004. – 424 с.

4. Grigor'ev, F.F., Chernyatin, A.N., Kopyrin, I.A. et al. Optimizing the content of lime, magnesia, and alumina in blast-furnace slags. Metallurgist (1979) 23: 536-539.

5. Fedchenko, V.M., Shparber, L.Y. Slag regime of a blast furnace. Metallurgist (1986) 30: 351-353.

6. Александров Л.И. Опыт производства высокоосновного агломерата на фирме «Tata Steel» // Новости черной металлургии за рубежом, 2006. № 4. С. 30-32.

7. Крячко Г.Ю., Беляев Ю.В. Влияние состава шлака на работу доменных печей // Черные металлы, 2006. №3. С.17-22.

8. Близнюков А.С. Улучшение работы доменных печей путем повышения качества агломерата и задачи на будущее // Новости черной металлургии за рубежом, 2008. № 1. С. 22-27.

9. J.S. Shiau, S.H. Liu, C.K. Ho. Effect of Magnesium and Aluminum Oxides on Fluidity of Final Blast Furnace Slag and Its Application. Materials Transactions, Vol. 53, No. 8 (2012) pp. 1449-1455.

10. Yao L. , Ren S. , Wang X. , Liu Q. , Dong L. , Yang J., Liu J. (2016), Effect of Al2O3, MgO, and CaO/SiO2 on Viscosity of High Alumina Blast Furnace Slag. Steel research int., 87: 241-249.

11. Zhang X., Jiang T., Xue X., Hu B. (2016), Influence of MgO/Al2O3 Ratio on Viscosity of Blast Furnace Slag With High Al2O3 Content. Steel research int., 87: 87-94.

12. Zhang K., Wu S., Huang W., Liu X., Zhu J., Du K. (2015). Effect of MgO on Emergence of Blast Furnace Primary Slag with Comprehensive Furnace Burden. TMS Annual Meeting. 2015. 155-161.

13. Kim J., LeeY., Min D., Jung S., Yi S., 2004, Influence of MgO and Al2O3 contents on viscosity of blast furnace type slags containing FeO, ISIJ International, vol. 44, no. 8, pp. 1291–1297.

14. Nakamoto M., Tanaka T., Lee J., Usui T., 2004, Evaluation of viscosity of molten SiO2–CaO–MgO– Al2O3 slags in blast furnace operation, ISIJ International, vol. 44, no. 12, pp. 2115–2119.

15. Logachev G.N., Gostenin V.A., Pishnograev S.N. et al. Mobility of blast-furnace slag. Steel Transl. (2013) 43: 805-807.

16. S.C. Panigrahy, M.A.J. Rigaud, J. Dilewijns, The effect of dolomite addition on the properties of sinters produced from a high aluminous iron ore, Steel Res. Int. 1985, Vol. 56, Issue 1, Pages 35–41.

17. T. Umadevi, A.K. Roy, P.C. Mahapatra, M. Prabhu, M. Ranjan, Influence of Magnesia on Iron Ore Sinter Properties and Productivity – Use of Dolomite and Dunite, Steel Res. Int. 2009, Vol. 80, Issue 11, Pages 800-807.

18. Шаповалов А.Н., Заводяный А.В., Братковский Е.В. Применение серпентинитомагнезитов Халиловского месторождения в агломерационном производстве // Известия вузов. Черная металлургия, 2011. №3. С. 25-29.

19. Sh. Raygan, H. Abdizadeh, A. Dabbagh, M. Pourabdoli (2013) Influence of talc additive on cold strength and reducibility of iron ore sinters compared to bentonite, Ironmaking & Steelmaking, 36:4, 273-278.

20. T. Umadevi, K. Nelson, P.C. Mahapatra, M. Prabhu, M. Ranjan (2013) Influence of magnesia on iron ore sinter properties and productivity, Ironmaking & Steelmaking, 36:7, 515-520.

21. U.S. Yadav, B.D. Pandey, B.K. Das, D.N. Jena (2013) Influence of magnesia on sintering characteristics of iron ore, Ironmaking & Steelmaking, 29:2, 91-95.

22. Шаповалов А.Н., Овчинникова Е.В., Майстренко Н.А. Повышение качества подготовки агломерационной шихты к спеканию в условиях ОАО «Уральская Сталь» // Металлург, 2015. №3. С.30-36.

23. Широян Д.С., Громова И.В., Элжиркаев Р.А. Изучение возможности переработки серпентинитомагнезитового сырья Халиловского месторождения на сульфат магния // Успехи в химии и химической технологии, 2014. Том XXVIII. № 5. С.122-125.

24. Минералы (cправочник). Т.IV., вып. 1: Силикаты со структурой переходной от цепочечной к слоистой, слоистые силикаты (каолиновые минералы, серпентины, пирофиллит, тальк, слюды) / под ред. Ф.В. Чухрова. – М.: Наука, 1992. – 599 c.

25. Сравнительный анализ поведения магнийсодержащих материалов Южного Урала при температурах агломерационного процесса / Овчинникова Е.В., Горбунов В.Б., Шаповалов А.Н., Писарев С.А., Дуров Л.Н. // Известия вузов. Черная металлургия. 2016. Том 59. №11. С.814-820.

26. Коротич В.И., Фролов Ю.А., Бездежский Г.Н. Агломерация рудных материалов. Научное издание. – Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2003. – 400 с.

27. Влияние оксида магния на фазовые превращения и металлургические свойства высокоосновного агломерата / Т.Я.Малышева, Ю.С. Юсфин, М.Ф. Гибадуллин, В.В. Коровушкин, Н.Р. Мансурова, В.А. Гостенин // Сталь. 2006. №10. С.4-6.

28. Утков В.А. Высокоосновный агломерат. – М.: Металлургия, 1977. – 156 с.

29. Базилевич С.В., Вегман Е.Ф. Агломерация. – М.: Металлургия, 1967. – 368 с.

30. Малышева Т.Я., Павлов Р.М. Влияние минералогического состава связок на прочностные свойства агломератов различной основности // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия, 2012. №11. С. 6-10.

31. T. Li, C. Sun, X. Liu, S. Song, Q. Wang (2017) The effects of MgO and Al2O3 behaviours on softening–melting properties of high basicity sinter, Ironmaking & Steelmaking, DOI: 10.1080/03019233.2017.1337263

32. Овчинникова Е.В., Шаповалов А.Н., Горбунов В.Б. Особенности поведения MgO в процессе спекания агломератов с использованием бакальских сидеритов // Бюллетень научно-технической и экономической информации «Черная металлургия», 2016. Вып. 11 (1403). С.30-33.