Охлаждение продуктов металлизации кольцевой печи

Одно из требований технологии ITmk3 (Ironmaking Technology mark 3) – использование железорудных концентратов с содержанием общего железа Feобщ более 60 % и обеспечение избыточного углерода в окатышах после полного восстановления в диапазоне 2,5-4,5 %. При содержании остаточного углерода менее 1,5 % температура плавления железа существенно не снизится из-за недостатка углерода для науглероживания и температура в печи в этом случае должна быть максимальной. Технологией определены гарантируемые показатели готовой продукции (гранулированный чугун), %: Fe>96; C 2…4,0; Si 0,2; P 0,05; S 0,04…0,10.

Этот процесс заложен в основу энерготехнологической установки для металлизации формованных рудно-угольных материалов. Данная технология освоена на заводе Messabi Nuggets (Миннесота, США) с использованием в качестве топлива угля и природного газа [1, 2]. Делаются попытки ее реализации в России с использованием в качестве топлива генераторного газа [3], интерес к ней в плане лабораторных исследований проявлен также в работах [4, 5].

К недостаткам известной технологической схемы [3] следует отнести отсутствие системы охлаждения металлизованного продукта до поступления его в магнитный сепаратор.

Целью данной работы является улучшение технологической схемы [3], решение проблемы охлаждения металлизованного продукта. На рис. 1 представлена схема модернизированной энерготехнологической установки для металлизации формованных рудно-угольных материалов.

Окатыши или брикеты из рудно-угольных материалов поступают в печь через загрузочное устройство. В горелки подаются подогретые генераторный газ и воздух. Подогрев воздуха и газа необходим для достижения температуры газового потока в зоне восстановления печи около 1500-1550 °С. Тепловая энергия, выделяющаяся из факела при сгорании топлива, нагревает окатыши (брикеты) до температуры 1350-1450 оС. При высокой температуре железо восстанавливается, науглероживается и подплавляется. Науглероживание железа приводит к снижению температуры его плавления. В процессе восстановления из окатышей (брикетов) выделяется газ, который дожигается, реагируя с поступающим в печь кислородом воздуха. При этом достигается температура плавления окатышей (брикетов) и обеспечивается возможность отделения чугуна от жидкого шлака.

Металлизации подвергаются формованные рудно-угольные брикеты с диаметром и высотой равными 0,024 м, весом 23 г. Основным элементом энерготехнологической установки является кольцевая печь с вращающимся подом с размерами: длина по периметру - 57,4 м, ширина пода - 2,69 м, высота рабочего пространства - 1,5 м. Проектный годовой расход рудно-угольных брикетов составляет 210240 т/год.