Железорудное сырье и кокс для металлургического производства
Категория объединяет компоненты шихтовых материалов для доменного и электрометаллургического переделов. В ассортимент входят железорудные окатыши, агломерат, концентрат, а также кокс различных фракций, используемые при выплавке чугуна, стали и ферросплавов. Параметры сырья химический состав, гранулометрия, прочностные характеристики определяют технико-экономические показатели плавки, удельный расход кокса и стойкость футеровки агрегатов.
Основные виды железорудного сырья
Для промышленного использования поставляются следующие формы железорудных материалов:
- Окатыши окомкованный концентрат с диаметром гранул от 8 до 18 мм, обожженный при температуре от 1250 до 1350 C. Применяются в доменных печах полезным объемом от 1000 до 5580 м.
- Агломерат спекшийся пористый материал крупностью от 5 до 40 мм, получаемый спеканием рудной мелочи с флюсами и топливом.
- Железорудный концентрат продукт обогащения с массовой долей железа от 62 до 69 %, крупностью до 0,1 мм, предназначенный для дальнейшего окомкования или агломерации.
- Руда кусковая отсортированная дробленая руда фракции от 10 до 80 мм для загрузки в доменные печи малого и среднего объема.
Технические характеристики кокса
Металлургический кокс производится из коксующихся угольных шихт методом высокотемпературного пиролиза при температуре от 1000 до 1100 C без доступа воздуха. Ключевые показатели качества включают:
- зольность от 10 до 12,5 %;
- массовая доля серы от 0,4 до 0,8 %;
- показатель CSR (реакционная способность после реакции с CO) от 55 до 65 %;
- показатель CRI (индекс реакционной способности) от 25 до 35 %;
- прочность по методу Микума М25 от 85 до 90 %, М10 не более 8 %.
Гранулометрический состав кокса для доменных печей фракции от 25 до 60 мм и от 40 до 80 мм. Для литейных вагранок применяется кокс крупностью от 80 до 120 мм с пониженной зольностью.
Влияние качества сырья на доменную плавку
Повышение массовой доли железа в шихте на 1 % снижает удельный расход кокса на величину от 1,5 до 2,0 %. Содержание кремнезема в окатышах свыше 8 % увеличивает объем флюсов и выход шлака, что снижает производительность печи. Оптимальная основность окатышей (CaO/SiO) составляет от 0,8 до 1,2 для доменного передела и от 1,5 до 2,0 для прямого восстановления железа.
| Показатель | Окатыши | Агломерат | Концентрат | Кокс |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля Fe, % | от 63 до 67 | от 54 до 58 | от 62 до 69 | |
| Крупность, мм | от 8 до 18 | от 5 до 40 | до 0,1 | от 25 до 80 |
| Зольность, % | от 10 до 12,5 | |||
| Прочность на сжатие, кг/ок | от 200 до 250 |
Применение в промышленных процессах
Железорудные материалы и кокс используются в следующих технологических переделах:
- доменное производство чугуна загрузка шихты послойно, соотношение кокс/руда от 0,4 до 0,6;
- электрометаллургия выплавка ферросплавов в рудно-термических печах;
- литейное производство ваграночная плавка с использованием литейного кокса;
- процессы прямого восстановления железа (DRI/HBI) с применением окатышей повышенной основности;
- производство агломерата на агломашинах с лентой площадью от 75 до 600 м.
При выборе сырья учитываются параметры конкретной доменной печи: давление дутья от 3,5 до 5,0 бар, температура горячего дутья от 1100 до 1250 C, расход природного газа от 80 до 140 м/т чугуна. Для печей с полезным объемом более 3000 м требуется кокс с показателем CSR не ниже 60 %.
Контроль качества и входной приемки
Каждая партия железорудного сырья сопровождается сертификатом качества с указанием полного химического анализа. Отбор проб выполняется по ГОСТ 25465-95, подготовка проб по ГОСТ 20549-75. Контроль гранулометрического состава окатышей проводится ситовым методом с рассевом на фракции от 5 до 20 мм. Для кокса обязательна проверка прочности по методу Микума и определение реакционной способности по ГОСТ 32357-2013.
Вопросы и ответы (FAQ)
Какая крупность окатышей оптимальна для доменной плавки?
Оптимальный диапазон составляет от 8 до 18 мм. Фракция менее 5 мм ухудшает газопроницаемость столба шихты, а гранулы крупнее 20 мм снижают степень восстановления из-за недостаточной поверхности контакта с восстановительным газом.
Чем отличается литейный кокс от доменного?
Литейный кокс имеет крупность от 80 до 120 мм, зольность не более 10 % и пониженную реакционную способность. Это обеспечивает высокую температуру горения в вагранке и минимальное насыщение чугуна серой.
Какой показатель CSR кокса считается приемлемым для крупнотоннажных печей?
Для доменных печей полезным объемом свыше 3000 м требуется кокс с CSR от 60 до 65 %. Более низкие значения приводят к повышенному расходу кокса и нестабильному ходу печи.
Влияет ли основность окатышей на процесс прямого восстановления?
Для процессов DRI необходимы окатыши с основностью от 1,5 до 2,0. Повышенное содержание CaO компенсирует отсутствие шлакообразующих компонентов в восстановительной шахте и предотвращает настылеобразование.
