Сырые материалы доменной плавки

На комбинат поступают: для спекания в агломерационном цехе - концентрат ССГПО, лисаковский гравитационно-магнитный концентрат (ЛГМК), магнетито-гематитовые железные руды месторождений Казахстана (Атасу, Кентобе, Атансор), марганцевые и железомарганцевые руды Жайремского ГОКа, отходы металлургического производства, флюсы, твердое топливо; для доменного цеха - окатыши ССГПО.

Все материалы, поступающие на аглопроизводство, должны по качеству соответствовать действующей нормативной документации. Химический состав сырья приведен в приложении Б.

Качество агломерата должно удовлетворять требованиям действующих ЗТУ/КарМК 195-88, которые предусматривают распределение агломерата по трем категориям качества: высшей, первой и второй.

Агломерат высшей категории качества обеспечивает высокие технико-экономические показатели работы доменного и конвертерного цехов и должен иметь:

- химический состав с отклонениями от заданного (базового) содержания не более: по железу – от минус 0,5 до плюс 0,5, закиси марганца - от минус 0,2 до плюс 0,2, оксида магния - от минус 0,2 до плюс 0,4%, основности (отношение CaO/SiO2) - от минус 0,05 до плюс 0,05 ед.;

- минимальное содержание серы;

- оптимальное содержание закиси железа с колебаниями не более от минус 1,5 до плюс 1,5%;

- однородный гранулометрический состав с содержанием мелочи (фракция менее 5 мм) на ПУ-12 не более 16,0%.

Агломерат стабильного химического состава должен иметь среднеквадратическое отклонение (СКО):

по содержанию железа - не более 0,350%;

по основности - не более 0,035 ед.;

обобщенный показатель качества - не более 0,40 ед.

Атасуйский железорудный район включает в себя месторождения Западный Каражал и Большой Ктай, руды имеют сложный и переменный минералогический состав из сростков, в основном гематита и частично магнетита.

Руда шахты "Западный Каражал" поставляется крупностью до 60 мм, имеет содержание железа от 44,0 до 47,0%, повышенное - оксида кальция (до 6%), закиси марганца - до 1,3 % и потерь при спекании (ППС) - до 9 %. Вредной примесью является сера, доля которой настоящее время составляет от 0,4 до 0,6 %. Несмотря на низкое содержание железа, наличие в руде оксида кальция и закиси марганца повышает ценность шахтной руды.

Китайская (карьерная) железная руда по сравнению с шахтной имеет значительно худший химический состав. Несмотря на сравнительно одинаковое содержание железа в обеих рудах, состав пустой породы китайской руды в основном представлен кремнеземом, доля которого составляет от 19 до 20%, содержание основных окислов (CaO и MgO) в сумме составляет не более 0,6%, закись марганца и сера находятся на уровне 0,150%. Сера представлена в основном в виде сульфата бария, трудно удаляемого при обычном режиме агломерации.

Руды месторождения Кентобе - Тогай представлены в основном первичными магнетитами. Содержание железа по месторождению изменяется от 40 до 62%, в настоящее время заканчиваются богатые участки с содержанием железа в товарной руде от 53 до 55%. Поэтому в дальнейшем планируется бедную по содержанию железа руду обогащать методом сухой магнитной сепарации с получением продукта с содержанием железа не менее 54%.

В руде присутствует большое количество серы в виде хорошо выгораемых при агломерации соединений - сульфидов железа: пирита (FeS2) и пирротина (FeS). Общее содержание серы в руде Кентобе от 1,5 до 4,5%.

Содержание железа в Жайремской железомарганцевой руде изменяется от 45 до 51%, закиси марганца – от 8 до 10%. Состав пустой породы в основном представлен кремнеземом (до 15%). Содержание вредных примесей фосфора и серы в руде - менее 0,1%. На комбинат руда поставляется крупностью менее 60 мм.

В зимний период работы на аглопроизводство также поступает Жайремская марганцевая руда крупностью от 20 до 100 мм. Содержание железа в марганцевой руде изменяется от 33 до 38%, закиси марганца – от 15 до 19%. Содержание остальных элементов химического состава в обеих рудах практически одинаково.

Лисаковское месторождение обладает крупнейшими запасами бурых железняков. Руды подвергаются обогащению с использованием гравитационных и магнитных способов. Производимый гравитационно-магнитный концентрат в среднем содержит железа 49,16%, кремнезема - 11,28%. ЛГМК имеет повышенное содержание глинозема и фосфора соответственно 4,71% и 0,742%, потери при спекании составляют 11,82%.

ЛГМК имеет повышенное содержание глинозема и фосфора соответственно 4,71% и 0,742%, потери при спекании составляют 11,82%. Концентрат обладает мелкозернистой оолитовой структурой (90% фракции от 0,2 от 0,65 мм), что оп определяет его плохую комкуемость. При влажности менее 5,0% угол естественного откоса концентрата составляет 40%, вследствие чего он склонен к повышенной сыпучести.

Соколовско - Сарбайское горно-обогатительное производственное объединение (ССГПО) поставляет на комбинат концентрат, который представляет собой продукт обогащения магнетитовых руд месторождений - Сарбайского, Соколовского, Качарского и Куржункульского.

Содержание железа в концентрате ССГПО находится на уровне от 65 до 67%, кремнезема – от 3,5 до 4,5%, окиси кальция – от 0,8 до 1,3% и серы - от 0,2 до 0,4%.

Магнетитовый концентрат ССГПО принципиально отличается от лисаковского концентрата и других железорудных материалов, применяемых в агломерационном производстве. В гранулометрическом составе концентрата преобладают фракции крупностью менее 0,074 мм (95%), т.е. он практически на 100% состоит из зерен активно участвующих в окомковании.

Руда месторождения Атансор относится к окисленным (мартитовым) рудам. Разработка месторождения начиналась с Восточного участка, представленного наиболее богатыми рудами. Их характеризовало высокое содержание железа – от 58 до 64% и низкое вредных примесей (S, P менее 0,1%). Пустая порода была представлена в основном диоксидом кремния (от 3 до 6%) и глиноземом (от 2 до 4%) при очень низком содержании оксидов кальция (до 1%), магния и марганца (до 0,2%).

За время разработки месторождения содержание железа в руде снизилось до 52,5%, а диоксид кремния и глинозем выросли до 12,5% и 8,0% соответственно. Руду месторождения Атансор также характеризует крайне низкая стабильность по основным элементам химического состава.

Обогащенная атасуйская руда получается из шахтной руды АГОКа путем отмывки и отсадки. Простая технология обогащения обуславливает то, что данная руда по минералогическому составу аналогична шахтной руде. Обогащенная атасуйская руда по сравнению с шахтной имеет содержание железа выше от 6 до 10%, диоксида кремния меньше от 2 до 7%, а также отличается более низким содержанием оксидов кальция, магния, марганца, ППС и основности. Содержание серы в обеих рудах практически одинаково.

Используемое в агломерационном производстве железорудное сырье по мере снижения металлургической ценности можно расположить в следующей последовательности: наиболее ценным является концентрат ССГПО, затем по мере снижения ценности идут: обогащенная атасуйская руда, шахтная руда АГОКа, руда Кентобе, руда Атансор, ЛГМК.

В агломерационном производстве также используются железосодержащие отходы: различные виды окалины прокатных цехов, колошниковая пыль и отсевы доменного цеха, шламы УПШ и скрап со сталеплавильных отвалов.

Окалина из первичных отстойников прокатных цехов характеризуется высоким содержанием железа до 75,0%, представленного в основном в виде закисного железа, низким содержанием окислов и вредных примесей.

Окалина из вторичных отстойников (замасленная окалина) по химическому составу идентична окалине из первичных отстойников, кроме того, содержит до 5% масел и имеет широкий диапазон изменения влажности от 12 до 19%. С целью придания ей сыпучих свойств по месту образования смешивается с известью в соотношении 2:1.

Колошниковая пыль является железосодержащим отходом доменного производства и содержит до 40% железа и до 20% углерода. По месту образования колошниковая пыль увлажняется до содержания влаги от 8,0 до 12%.

Химический состав шламов УПШ зависит от состава агломерационной шихты. Содержание железа в них составляет от 46 до 52%, кремнезема - до 12%, оксида магния - до 3%, окиси кальция - до 13%. Колебания влажности шламов составляют от 12 до 28%. Высокая влажность шлама, обуславливает его неудовлетворительные транспортабельные свойства.

Обезвоживание шламов УПШ аглопроизводства осуществляется в соответствии с требованиями ТИ АО-01-2003.

Отсев агломерата из доменного цеха является оборотным продуктом и по своим физико-химическим свойствам аналогичен возврату. Образуется отсев агломерата в результате вторичного грохочения агломерата перед загрузкой в доменную печь.

В соответствии с требованиями ЗТУ/КарМК 309-206-89 содержание фракции более 5 мм в отсеве агломерата не должно превышать 7,0%.

Сталеплавильный скрап (промпродукт марки А), получается путем магнитной сепарации сталеплавильных шлаков. Содержание железа составляет не менее 35%, основность – не менее 1,2 ед., оксида магния - до 5%, закиси марганца - до 2%, фосфора - до 1%. На комбинат скрап поставляется крупностью менее 15 мм.

В качестве флюсов используются:

–известняк - Южно-Топарский;

–доломиты - Алексеевский и Балхашский;

–комовая известь шахтных печей ЦОИ-2;

–отсевы извести ЦОИ-1 и ККЦ.

Известняк Южно-Топарского месторождения характеризуется высоким содержанием основных окислов, невысоким - кремнезема и глинозема, соединения серы и фосфора отсутствуют. В известняке содержание оксида кальция составляет 53,87%, кремнезема - 1,07%, оксида магния - 0,48%. Алексеевский доломит отличается от балхашского меньшим содержанием оксида кальция (27,71 против 33,43%) и большим - оксида магния (19,58 против 17,96%), а также наличием серы на уровне 0,355%.

Флюсы месторождений Казахстана характеризуются высокой степенью мраморизации и вследствие этого обладают высокой крепостью.

Доломиты по сравнению с известняком являются более прочными горными породами, поэтому показатели их дробимости в сравнении с известняками ниже в 1,5 раза.

Известь применяется для интенсификации процесса спекания и попутно является одним из флюсующих материалов. В аглоцехе применяется известь шахтных печей ЦОИ-2 крупностью от 10 до 60 мм. Поступающая известь должна соответствовать требованиям ЗТУ 309-259-98.

Отсевы извести с ЦОИ-1 и ККЦ отличаются от комовой извести шахтных печей, как по химическому, так и гранулометрическому составам. Известь шахтных печей содержит оксида кальция от 80 до 85% и оксида магния – от 0,5 до 1,1%. Содержание оксида кальция в отсеве извести ЦОИ-1 - до 75, с ККЦ – до 62%. Отсевы извести являются отходами производства доломитизированной извести (обжига смеси доломита и известняка), поэтому имеют высокое содержание оксида магния - до 15%.

В аглоцех поступает отсев извести ККЦ крупностью менее 10 мм, а отсев извести ЦОИ-1 в виде известковой пыли крупностью менее 2 мм.

В качестве агломерационного топлива используются: коксовая мелочь коксохимического производства (КХП) крупностью менее 10 мм, отсев металлургического кокса из доменного цеха фракций от 10 до 25 и от 0 до 40 мм, крупный доменный кокс, коксовый шлам, образующийся при мокром тушении кокса и тощий уголь разрезов Кузбасса.

Химический анализ проб сырых материалов и агломерата в соответствии с утвержденным регламентом проводит агломерационная экспресс-лаборатория ЦЗЛ с определением содержания массовой доли в %:

- рудная смесь - Fe, S, SiO2, CaO, W, ППС, MnO, MgO, Al2O3;

- концентрат ССГПО - Fe, S, SiO2, CaO, MgO, W, ППС;

- ЛГМК - Fe, SiO2, W, ППС, P;

- окалина - Fe, SiO2, W, ППС;

- комбинированный флюс - Fe, SiO2, CaO, MgO и W;

- известь - SiO2, CaO, MgO и ППС;

- топливо - АС (зольность) и W;

- агломерат - Fe, FeO, S, SiO2, CaO, MnO, MgO, P, Al2O3.