Металлургическое сырье: классификация, характеристики и применение
Металлургическое сырье включает природные и техногенные материалы, используемые в процессах черной и цветной металлургии для извлечения металлов, производства сплавов и огнеупоров. Качество сырья определяет технико-экономические показатели плавки, расход энергоносителей и состав шлака. Основные виды руды черных и цветных металлов, флюсы, огнеупорные материалы, кокс и металлолом.
Основные группы металлургического сырья
По происхождению и назначению сырье разделяют на первичное (добываемое из недр) и вторичное (отходы производства и лом). В черной металлургии ключевые компоненты железорудное сырье (агломерат, окатыши, концентрат), коксующийся уголь, известняк и доломит. В цветной металлургии бокситы, медные, цинковые, свинцовые и никелевые концентраты.
- Железорудное сырье магнетитовые, гематитовые и сидеритовые руды с содержанием Fe от 25 до 68%. После обогащения выпускают концентрат (Fe 6569%), агломерат и окатыши.
- Флюсы известняк, доломит, кварцит, плавиковый шпат. Снижают температуру плавления пустой породы и образуют жидкоподвижный шлак.
- Огнеупорные материалы магнезит, хромит, динас, шамот. Применяют для футеровки доменных печей, конвертеров, ковшей и нагревательных колодцев.
- Кокс продукт пиролиза каменного угля. Обеспечивает тепловую энергию и восстановительную атмосферу в доменной печи.
- Металлолом стальной и чугунный лом, стружка, отходы проката. Используют в дуговых сталеплавильных печах (ДСП) и конвертерах.
Технические требования к сырью
Качество металлургического сырья регламентируется ГОСТами и техническими условиями. Основные контролируемые параметры химический состав, гранулометрический состав, влажность, прочность и содержание вредных примесей (серы, фосфора, мышьяка). Для железорудного концентрата нормируется крупность частиц: не менее 80% класса от 0,045 до 0,1 мм. Влажность агломерата не должна превышать 68%, иначе снижается газопроницаемость слоя.
| Вид сырья | Основной компонент | Содержание, % | Вредные примеси | Типичное применение |
|---|---|---|---|---|
| Железорудный концентрат | Fe | от 65 до 69 | S 0,05; P 0,08 | Производство окатышей и агломерата |
| Известняк флюсовый | CaCO | CaO 52 | MgO 2,5; SiO 1,5 | Доменная плавка, конвертерное производство |
| Магнезит огнеупорный | MgCO | MgO 45 | CaO 1,5; FeO 2,0 | Футеровка сталеплавильных агрегатов |
Особенности подготовки и обогащения
Рудное сырье перед плавкой проходит цикл подготовки: дробление, измельчение, магнитную или флотационную сепарацию, сушку и окускование. Для железных руд применяют магнитное обогащение в поле напряженностью от 800 до 1200 кА/м. Медные и цинковые концентраты обогащают флотацией с использованием ксантогенатов и вспенивателей. Окускование выполняют агломерацией (спекание при температуре от 1200 до 1400 C) или производством окатышей (грануляция с последующим обжигом при температуре от 1250 до 1350 C).
Применение в промышленности
Металлургическое сырье востребовано на предприятиях полного цикла (доменное и конвертерное производство), в электросталеплавильных цехах, при выплавке ферросплавов и цветных металлов. Огнеупорные материалы используют для футеровки вращающихся печей цементной промышленности, стекловаренных печей и установок каталитического крекинга. Флюсы применяют в сварочных материалах, при производстве минеральной ваты и в литейном производстве для модифицирования чугуна.
Вопросы и ответы
Какие показатели качества наиболее важны для железорудного концентрата?
Основные массовая доля железа (не менее 65%), содержание кремнезема (SiO не более 68%), влажность (до 8%) и крупность частиц. Повышенное содержание серы и фосфора ухудшает качество стали.
Чем отличается агломерат от окатышей?
Агломерат получают спеканием шихты на агломашине, он имеет пористую структуру и размер кусков от 5 до 40 мм. Окатыши формуют из тонкоизмельченного концентрата с добавкой бентонита и обжигают при температуре от 1250 до 1350 C, получая прочные сферы диаметром от 8 до 16 мм.
Какие флюсы применяют в конвертерном производстве стали?
В конвертерах используют известь (CaO), плавиковый шпат (CaF) и доломит (CaMg(CO)). Известь связывает кремнезем и серу, плавиковый шпат снижает вязкость шлака, доломит защищает футеровку от химического воздействия.
Какие требования предъявляют к коксу для доменной плавки?
Кокс должен иметь прочность M25 не менее 85%, зольность до 12%, содержание серы до 1,2% и влажность до 5%. Размер кусков от 25 до 60 мм. Мелкая фракция (менее 10 мм) ухудшает газопроницаемость столба шихты.