Самосжимающиеся, холодносвязанные гранулы и способ их изготовления (варианты)

009599 Предпосылки к созданию изобретения Область применения изобретения Настоящее изобретение имеет отношение к созданию самосжимающихся, холодносвязанных гранул (окатышей), которые используют в черной металлургии, и способа их производства. Когда холодносвязанные гранулы нагревают до высоких температур, чугун и сталь могут за счет самосжимающихся свойств гранул быть более эффективно произведены с использованием таких гранул, причем гранулы могут быть использованы в большинстве плавильных печей, таких как электродуговые печи, конвертеры,мартеновские печи для производства стали, доменные печи и не доменные печи для производства чугуна, и печи для прямого восстановления железа (DRI). Известный уровень техники В патенте США 3150958 раскрыт процесс восстановления оксида железа и порошкового углеродистого материала, а также общие принципы использования самосжимающихся гранул в производстве стали. В патенте США 3174846 раскрыт способ брикетирования мелочи оксида железа с битуминозным углем и раскрыто использование брикетов в качестве завалки (загрузочного материала) доменной печи. В патенте США 3264092 раскрыта система производства карбонизированных и металлизированных гранул железной руды, подходящих для использования в операции плавления, например, в вагранке или в доменной печи. В патенте США 3323901 раскрыты гранулы, изготовленные из тонко диспергированной металлической руды, углеродистого восстановителя и связующего материала в виде сернокислого щелока или мелассы. В патентах США 3437474 и 3617254 раскрыт способ изготовления рудных окатышей из кусков металлической руды/оксидов щелочно-земельных металлов и гидроксидов/углеродистого материала (например, угля), за счет реакции с диоксидом углерода в присутствии влаги, которые подходят для использования в печах для производства стали. В патенте США 3490895 раскрыт способ наклепа (холодного упрочнения) гранул, содержащих железорудные концентраты, тонко диспергированные портландцементные клинкеры и воду. Сырые гранулы заделаны в массу раздельных тонко диспергированных частиц железной руды. Масса заделки отделяется от гранул, когда они достигают приемлемой прочности. В патенте США 3938987 раскрыты гранулы, образованные из железной руды с дефицитом агломерирующей способности, причем эти гранулы спекают на подвижном грохоте в присутствии углеродистого материала, подаваемого извне в слой агломерата, достаточного для восполнения дефицита внутри гранул. В патенте США 4049435 раскрыто перемешивание руды с минеральным гидравлическим связующим материалом, причем полученную смесь одновременно гомогенизируют и активируют, а затем смесь гранулируют и сырые гранулы подвергают тепловой влажной обработке с последующей двухступенчатой термической обработкой. В патенте США 4093448 раскрыто приготовление смеси из рудных концентратов с содержанием влаги от 7 до 15% и с размером частиц меньше чем 0,83 мм и из связующего материала в виде оксида кальция и оксида магния. Смесь затем подвергают гидратации и вводят в рудные концентраты для получения гомогенной смеси, содержащей от 4 до 15 вес.% связующего материала. Гомогенную смесь затем гранулируют для получения гранул, за счет их отверждения в насыщенном потоке. В патенте США 4168966 раскрыты агломераты для использования в доменной печи, содержащие цементный материал и имеющие отношение CaO к SiO2 в диапазоне от 1,2 до 1,9 и отношение формирования шлака в диапазоне от 13 до 19%. Отформованные раздельные влажные агломераты отверждают без использования порошковой матрицы, ранее введения в печь. В патенте США 4528029 раскрыты самосжимающиеся агломераты содержащего оксид железа материала, полученные за счет приготовления увлажненной смеси рудного концентрата, тонко диспергированного природного пиролизованного углеродистого материала, ориентировочно от 1 до 30 вес.% связующего материала, такого как негашеная известь или гидратная известь, и ориентировочно от 0 до 3 вес.% кремнистого материала, и формирования сырых агломератов из этой смеси. Затем проводят гидротермическое упрочнение сырых агломератов за счет введения в контакт с паром под давлением. В патенте США 4636342 раскрыта непрерывная подача сырых гранул, содержащих карбонизирующий связующий материал, в вертикальный реактор, с непрерывным пропусканием сырых гранул последовательно через зону предварительной сушки, карбонизирующую зону и зону сушки, в вертикальный реактор. Производят вдувание газа для предварительной сушки в зону предварительной сушки,чтобы произвести вней предварительную сушку сырых гранул; производят вдувание карбонизирующего газа, содержащего от 5 до 95 об.% газообразного диоксида углерода и от 5 до 95 об.% насыщенного пара в карбонизирующую зону, чтобы карбонизировать карбонизирующий связующий материал, содержащийся в сырых гранулах; и производят вдувание сушильного газа в зону сушки, чтобы упрочнить сырые гранулы. В патенте США 4846884 перемешивают портландцемент, цемент доменной печи или шлак до-1 009599 менной печи за счет перемешивания связующего материала с мелочью железной руды, чтобы образовать большие блоки. Блоки затем отверждают или упрочняют и размалывают. Недостатком этого способа является пониженная прочность на сжатие при высокой температуре, а также трудность получения самосжимающихся гранул. В патенте США 5066327 используют цемент в качестве связующего материала и перемешивают цемент с мелочью железной руды и/или с углеродистым материалом за счет добавления воды, чтобы образовать сырые гранулы. После помещения сырых гранул на движущуюся колосниковую решетку производят обработку гранул газом с концентрацией 55 об.% диоксида углерода или больше. Недостатком этого способа является слишком высокая необходимая концентрация диоксида углерода, который трудно найти в таких количествах в производственной среде. В патенте США 6334883 раскрыты гранулы, содержащие углеродистый материал и железную руду, главным образом содержащую оксид железа. К специфическим требованиям относится использование для размягчения и плавления углеродистого материала с максимальной текучестью и наличие в железной руде частиц оксида железа с размерами 10 мм или меньше. В патенте США 6409964 раскрыты фасонные тела, содержащие порошковые железистые материалы, такие как литейные гранулы, брикеты и т.п., с достаточной прочностью для того, чтобы выдерживать температуры по меньшей мере до 1000 С, которые могут быть получены за счет использования полностью гидратированного цемента с высоким содержанием оксида алюминия в качестве связующего материала. В этих гранулах используют крупные частицы железной руды, поэтому скорость восстановления гранул является относительно низкой. За счет использованных материалов и методов производства полученные в этом процессе гранулы не являются в достаточной степени самосжимающимися. Кроме того, высокое содержание оксида алюминия в связующем материале нежелательно в некоторых процессах плавления, так как это может приводить к повышению содержания оксида алюминия в шлаке. В патенте США 6565623 раскрыты отверждение и сушка самосжимающихся агломератов, содержащих цемент в качестве связующего материала, в присутствии насыщенного пара при температуре ориентировочно от 70 до 110 С и при атмосферном давлении. Самосжимающиеся агломераты содержат смеси мелочи железной руды и/или промышленных отходов, содержащих оксиды железа и/или металлическое железо, мелочи углеродистых материалов, таких как каменный уголь, древесный уголь, сырой нефтяной кокс и другие аналогичные материалы, флюсующего материала, такого как сталеплавильный шлак и шлак доменной печи, известняк, извести и аналогичных материалов, цемента в качестве связующего материала и флюса, при содержании влаги от 7 до 12%. В этом процессе используют пар для отверждения цементных блоков, так как сырые блоки имеют низкую прочность на сжатие, причем сырые блоки должны быть предварительно высушены для снижения содержания воды и повышения прочности на сжатие сырых блоков. Однако этот процесс предварительной сушки делает сырые блоки недостаточно гидрированными и снижает прочность на сжатие готового продукта. Холодная прочность на сжатие значительно ниже, чем желательное среднее значение, и лежит в диапазоне ориентировочно 17-50 кгс на гранулу. В применяемых в настоящее время технологиях выплавки чугуна и стали, таких как прямое восстановление стали, плавка с восстановлением чугуна, технологии прямого восстановления железа (DRI),технологии снижения отношения кокса к металлу в доменных печах и технологии производства чугуна с использованием связанных в холодном состоянии гранул в качестве завалки доменной печи вместо спеченных гранул, возникают большие проблемы, связанные с получением стабильной, высокоэффективной и быстро восстанавливающейся железной руды с относительно низкой стоимостью, при всех условиях плавления при промышленном производстве. По этой причине, развитие технологий получения холодносвязанных, самосжимающихся агломератов можно рассматривать как важный подход к решению этой проблемы. Существует процесс, известный как AISI процесс. AISI процесс включает в себя стадию предварительного восстановления и стадию восстановления расплава. В соответствии с AISI процессом, подогретые и частично предварительно восстановленные гранулы железной руды, уголь или коксовую мелочь и флюсы загружают сверху в герметизированный плавильный реактор, который содержит расплавленную ванну железа и шлака. Уголь поступает в слой шлака, а гранулы железной руды растворяются в шлаке и затем восстанавливаются при помощи углерода (угля) в шлаке. Режимы процесса приводят к вспениванию шлака. Угарный газ и водород, которые выделяются в процессе, затем сгорают в слое шлака или непосредственно над ним, за счет чего создается энергия, необходимая для протекания эндотермических реакций восстановления. Кислород вдувают сверху через центральное, охлаждаемое водой копье (фурму), а азот вводят через фурмы на дне реактора для обеспечения достаточного перемешивания, чтобы облегчить теплопередачу энергии горения в ванну. Отходящий газ очищают от пыли в горячем циклоне и затем подают в шахтную печь для предварительного нагрева и предварительного восстановления гранул в FeO или вустит. Известен также процесс COREX.R (COREX.R - это товарный знак фирмы Deutsche Voest-AlpineIndustrieanlagenbau GMBH и Voest-Alpine Industrieanlagenbau). В процессе COREX.R металлургиче-2 009599 скую работу проводят в двух технологических реакторах: в восстановительной печи и в газификаторе расплава. При использовании не коксующихся углей и содержащих железо материалов, таких как куски руды, гранулы или агломерат, получают горячий металл с качеством доменной печи. Пропущенный через пневматический затвор уголь поступает в купол газификатора плавильной печи, где имеет место деструктивная перегонка угля при температурах в диапазоне от 1,100 до 1,150 С. Кислород, вдуваемый в газификатор плавильной печи, позволяет получить слой кокса из введенного угля и получить восстанавливающий газ, содержащий 95% CO+H2 и около 2% CO2. Этот газ выходит из газификатора плавильной печи, освобождается от пыли и охлаждается до желательной температуры восстановления в диапазоне от 800 до 850 С. Этот газ затем используют для восстановления кусков руды, гранул или агломерата в восстановительной печи, чтобы получить губчатое железо, имеющее среднюю степень металлизации свыше 90%. Губчатое железо извлекают из восстановительной печи с использованием специально сконструированного винтового конвейера и направляют (сбрасывают) в газификатор плавильной печи, где железо плавится и получают горячий (жидкий) металл. Как и в доменной печи, известняк регулирует основность шлака для обеспечения удаления серы из горячего металла. В зависимости от использованной железной руды, SiO2 может быть также введен в систему для регулировки химического состава и вязкости шлака. Процедура слива металла и температура, а также композиция горячего металла в остальном точно такие,как в доменной печи. Колосниковый газ восстановительной печи имеет чистую теплотворную способность около 7,000 КДж/Нм 3 и может быть использован в самых различных применениях. Процесс холодного связывания представляет собой одновременно физический и химический процесс, позволяющий получать агломераты заданного размера, с достаточной для использования прочностью и долговечностью. Этот процесс осуществляют при помощи перемешивания содержащих оксид железа материалов, связующих материалов и/или добавок, чтобы образовать сырые гранулы за счет использования установки для гранулирования. После получения гранул затем обычно производят отверждение сырых гранул. Процесс холодного связывания обычно классифицируют по типам связующих материалов, использованных в гранулах, или по способам отверждения гранул. Например, гидравлическое связывание, карбонатное связывание, термогидравлическое связывание, Sorel цементное связывание, связывание жидким стеклом и связывание другими органическими связующими материалами представляют собой процессы, которые были проанализированы и использованы в прошлом, однако с далекими от удовлетворительных результатами. Далее приведены два примера процессов гидравлического и карбонатного холодного связывания. В процессе гидравлического связывания используют гидравлические вещества в качестве связующих материалов. Например, цемент, который используют в этом процессе, представляет собой портландцемент, цемент с высоким содержанием оксида алюминия, цемент доменной печи или шлак доменной печи. Используют также известь, гидравлическую известь и прочее. После перемешивания связующих материалов и содержащих оксид железа материалов и добавления воды формируются гранулы. После этого гранулы сушат и упрочняют. В типичном процессе гидравлического связывания используют портландцемент в качестве связующего материала. В процессе карбонатного связывания используют известь, гидравлическую известь или другие содержащие известь материалы в качестве связующего материала. После перемешивания вместе связующего материала и мелочи железной руды для образования гранул, гранулы затем отверждают при помощи горячих газов, содержащих диоксид углерода. Содержащийся в гранулах гидроксид кальция вступает в реакцию с диоксидом углерода, с образованием карбоната кальция и, после того, как это происходит,гранулы приобретают адекватную прочность и долговечность. Оказалось, что все известные до настоящего времени процессы холодного связывания являются не эффективными при практическом применении. Причиной этого является то, что все эти процессы имеют по меньшей мере один изъян, который приводит к следующим недостаткам: низкая холодная прочность на сжатие, недопустимое снижение коэффициента восстановления, низкая жаропрочность, не отвечающая требованиям способность к восстановлению, высокие издержки производства, или невозможность непрерывного получения больших количеств чугуна или стали для использования в промышленности. По той причине, что другие известные холодносвязанные агломераты не отвечают суровым требованиям всесторонних металлургических характеристик, или требованиям обеспечения непрерывного промышленного производства при низкой стоимости, эти существующие технологии не могут быть широко использованы при производстве чугуна и стали. MTU углеродистые гранулы могут быть ограниченно введены в доменную печь для получения чугуна, а также в электрическую печь для выплавки стали, также как и в вагранку для получения чугуна, однако эти гранулы не могут обеспечивать непрерывное и крупное производство при низкой стоимости и поэтому не могут быть применены в промышленном масштабе. В связи с изложенным, задачей настоящего изобретения является решение указанных выше проблем за счет создания гранул и способа их приготовления, который может быть внедрен в практику.-3 009599 Краткое изложение изобретения Задачей настоящего изобретения является создание самосжимающихся, холодносвязанных гранул и способа их производства, предназначенных для выплавки самых различных сталей и выплавки чугуна в доменной печи, выплавки чугуна не в доменной печи, всех марок сталей в сталеплавильных печах и т.п. Во время производства холодносвязанных гранул отсутствует сброс сточных вод, отходящего газа или других отходов в окружающую среду. Исходные материалы для этих гранул являются доступными, причем железистая пыль или сталеплавильный шлак, полученные на чугунолитейных или сталелитейных заводах, могут быть использованы полностью. Гранулы обладают высокой стабильностью качества. Стоимость производства гранул ниже, чем стоимость производства известных конкурирующих изделий,а капвложения наполовину меньше, чем при производстве агломерата. Таким образом, настоящее изобретение позволяет существенно снизить издержки производства и неизбежное загрязнение окружающей среды за счет процессов на чугунолитейных или сталелитейных заводах. Самосжимающиеся, холодносвязанные гранулы содержат железорудный концентрат, углеродистый восстановитель и тонко диспергированный портландцементный клинкер со специальными требованиями в качестве связующего материала. Компоненты объединяют вместе для образования смеси. Гранулы получают, когда смесь вводят в диск сфероидизации или во вращающийся барабан и добавляют воду. Гранулы с заданными размерами, обычно в диапазоне (от) 8-16 мм получают с использованием роликовых грохотов. Гранулы затем непрерывно подают в устройство для отверждения. Внутри устройства для отверждения гранулы подвергаются гидратации и карбонизации за счет использования горячих газов, содержащих диоксид углерода с температурой в диапазоне около 100-300 С. Затем, после сушки, высушенные гранулы выгружают из устройства для отверждения, после чего они готовы для использования. Настоящее изобретение обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известным уровнем техники:(1) все виды существующих сталеплавильных печей и важных технических приспособлений могут быть использованы, причем реконструкция с высокими капвложениями не является необходимой;(2) полученные в соответствии с настоящим изобретением новые гранулы имеют заводскую себестоимость намного ниже, чем предварительно сжатые гранулы и обожженные гранулы; может быть обеспечено их непрерывное производство без загрязнения окружающей среды;(3) может быть обеспечена высокая гибкость использования для различных железных руд, так как могут быть использованы все виды мелкого концентрата и дешевой гематитной мелочи, причем частично может быть добавлена содержащая железо пыль из производства стали, такая как Linz-Donawitz(5) новые гранулы могут быть использованы для кислородных конвертеров, работающих процессом ЛД, или EAF печей, что позволяет снизить стоимость производства стали на величину до 20%. Краткое описание чертежа На чертеже схематично показан вариант устройства в соответствии с настоящим изобретением. Подробное описание предпочтительных вариантов изобретения Самосжимающиеся, холодносвязанные гранулы содержат железорудный концентрат, углеродистый восстановитель и тонко диспергированный портландцементный клинкер со специальными требованиями в качестве связующего материала. Железорудный концентрат может содержать другие содержащие железо материалы, такие как сталеплавильный шлам, прокатную окалину, колошниковую пыль и т.п. Большая часть железорудного концентрата имеет размер частиц около 200 меш или меньше, а преимущественно ориентировочно от 200 до 325 меш, так как в противном случае снижается прочность гранулы. Содержание железа в железорудном концентрате обычно составляет около 60% или больше; он также может быть перемешан с мелочью железной руды. Количество железорудного концентрата, содержащегося в гранулах, зависит от содержания в нем железа и от количества восстановителя и связующего материала и обычно составляет около 60-79% по весу. Углеродистый восстановитель обычно представляет собой угольный порошок. Он может состоять из коксовой мелочи, антрацита или из их смесей. Количество связанного углерода, который содержится в этих углеродистых материалах, обычно составляет около 70% или больше, причем чем больше, тем лучше. Угольный порошок должен иметь ориентировочно более 95% частиц с размерами ориентировочно меньше чем 0,3 мм, или, другими словами, частицы угольного порошка должны иметь размеры около 48 меш или меньше, обычно около 60 меш при производстве чугуна и около 200 меш при производстве стали. Содержание угля в гранулах зависит от количества оксидного железа, содержащегося в гранулах, и от содержания связанного углерода в угле, причем по меньшей мере 90% по весу содержания железа восстанавливают из всего оксидного железа, содержащегося в гранулах; в противном случае будет происходить снижение жаропрочности гранул. Термическое равновесие также следует учитывать при подсчете содержания угля в гранулах. Обычно содержание угля лежит в диапазоне ориентировочно (от) 1026% по весу. Связующий материал представляет собой тонко размолотый портландцементный клинкер со специальными требованиями, так что он обеспечивает быстрое твердение гранул, а также хорошее качество-4 009599 гидратации и карбонизации, таким образом, что гранулы после отверждения в реакторном устройстве будут обладать высокой прочностью и будут самосжимающимися. Известно, что двухкальциевый силикат, содержащийся в цементных клинкерах, имеет самую низкую скорость гидратации по сравнению с трехкальциевым силикатом, трехкальциевым алюминатом и коричневым миллеритом, которые содержатся в портландцементном клинкере. Двухкальциевый силикат сильно влияет на прочность гранул, так что его содержание должно быть снижено в такой степени, что оно составляет ориентировочно меньше чем 20% по весу или, предпочтительнее, ориентировочно меньше чем 8% по весу. Другими требованиями к цементному клинкеру являются следующие:(1) содержание трехкальциевого силиката в цементом клинкере должно составлять ориентировочно свыше 50% по весу, причем оптимальное содержание составляет около 56% по весу, причем чем выше,тем лучше;(2) отношение объемов трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината должно составлять ориентировочно от 5:1 до 10:1;(3) цементный клинкер должен быть тонко диспергирован, так что порция частиц с размерами ориентировочно меньше чем 0,08 мм должна иметь объем около 90% или больше; и(4) содержание свободного оксида кальция (f-CaO) должно быть ориентировочно меньше чем 3% по весу. Гранулы будут иметь низкую прочность на сжатие, если содержание связующего материала составляет ориентировочно меньше чем 10%, однако гранулы становятся относительно дорогими, если содержание связующего материала составляет ориентировочно свыше 20%. Обычно содержание связующего материала в гранулах лежит в диапазоне ориентировочно (от) 10-20% по весу. В некоторых случаях, в гранулы могут быть введены добавки в диапазоне ориентировочно (от) 03% по весу. Добавки могут содержать доломит, известняк, известь, гидратную известь, бентонит, хлорид кальция, а также любые другие материалы, которые могут регулировать основность, характеристики шлака и прочность гранул. Размер частиц должен составлять около 48 меш или меньше. Компоненты гранул содержат около 60-79% по весу железорудного концентрата, около 10-26% по весу углеродистого восстановителя и около 10-20% по весу тонко диспергированного портландцементного клинкера со специальными требованиями в качестве связующего материала, причем полный вес компонентов составляет 100%. Для производства гранул создают изотропную смесь, содержащую определенные пропорции по весу упомянутых выше материалов. Смесь помещают в гранулятор, такой как диск сфероидизации или вращающийся барабан, для формирования гранул при добавке достаточного количества воды. После этого гранулы могут проходить естественное отверждение на воздухе или могут быть отверждены при помощи описанного ниже промышленного процесса отверждения. После гранулирования гранулы разделяют по градациям (ранжируют, сортируют), например, при помощи роликовых грохотов, чтобы отделить нежелательные слишком мелкие или слишком крупные гранулы, а также чтобы отделить рыхлый порошок, который может прилипать к гранулам, или сцементировать его с гранулами. Отделение рыхлого порошка от гранул или его закрепление на гранулах проводят для того, чтобы гранулы не слипались друг с другом за счет этого рыхлого порошка, когда они проходят через реакторное устройство. Отделенный рыхлый порошок и слишком мелкие или слишком крупные гранулы могут быть повторно направлены в гранулятор. Содержание воды в сырых гранулах обычно лежит в диапазоне ориентировочно (от) 8-12% по весу. Обратимся теперь к рассмотрению чертежа, на котором показано реакторное устройство 10, в которое непрерывно вводят сырые гранулы через верхний впуск 12 реакторного устройства, для осуществления гидратации, карбонизации и сушки гранул. Реакторное устройство 10 представляет собой одиночный вертикальный бак, имеющий впуск 12 в своей верхней части и выпуск 14 на своем дне, причем внутреннее пространство бака системно разделено на верхнюю и нижнюю части 16 и 18, соответственно, при этом отверждающий газ вводят в нижнюю часть 18 реакторного устройства 10 и выпускают через впуск 12 бака после контактирования с гранулами, которые содержатся внутри соответствующих нижней и верхней частей 18 и 16 бака. Само собой разумеется, что реакторное устройство 10 может иметь при необходимости множество впусков и выпусков. Отверждающий газ представляет собой главным образом отходящий газ, который содержит около 10% по объему или больше диоксида углерода при температуре в диапазоне ориентировочно 100-300 С, который поступает от промышленных печей, таких как доменная печь. Гранулы последовательно и непрерывно проходят через соответствующие верхнюю и нижнюю части 16 и 18 реакторного устройства 10. При прохождении вниз через верхнюю часть 16, гранулы медленно нагреваются и отверждаются при помощи отверждающего газа, который содержит диоксид углерода,поступающего из нижней части 18, и при помощи пара, испаренного расположенными ниже гранулами. При прохождении вниз через нижнюю часть 18 реакторного устройства 10, гранулы нагреваются и отверждаются при помощи отверждающего газа, который содержит диоксид углерода с температурами в диапазоне ориентировочно 100-300 С, а также при помощи пара, испаренного расположенными ниже гранулами. При прохождении от впуска 12 до выпуска 14 реакторного устройства 10 гранулы последова-5 009599 тельно и непрерывно отверждаются, главным образом за счет гидратации или гидратации и карбонизации, только карбонизации или сушки. Гранулы готовы для использования после выгрузки из реакторного устройства 10. Время от момента подачи гранул на впуск 12 реакторного устройства 10 до выхода гранул из выпуска 14 реакторного устройства 10 составляет ориентировочно 24-96 ч. В соответствии с настоящим изобретением, по причине быстрого затвердевания (схватывания) связующего материала, последовательность предварительной сушки процесса отверждения, которую используют в других известных устройствах, не является необходимой. Это позволяет снизить неоднородность распределения воды в гранулах, возникающую в процессе гранулирования, что гарантирует однородность гидратации и карбонизации. Гранулы могут быть также отверждены естественным путем на воздухе при температуре ориентировочно свыше 20 С, без прямого воздействия солнечного света, в течение ориентировочно 14-28 дней. Эти гранулы имеют холодную прочность на сжатие обычно в диапазоне ориентировочно 25-50 кгс на гранулу. Эти гранулы могут быть использованы в производствах с низкими требованиями к прочности гранул, такими как DRI производство в карусельных печах. По сравнению с существующими технологиями, эти холодносвязанные гранулы и способ их приготовления имеют следующие характеристики: 1) гранулы имеют достаточную холодную прочность на сжатие; гранулы, отвержденные в течение 96 ч в процессе с использованием горячего газа, содержащего диоксид углерода, будут иметь холодную прочность на сжатие обычно в диапазоне ориентировочно (от) 78-200 кгс на гранулу, что достаточно для транспортирования и хранения; 2) гранулы обладают высокой жаропорочностью и не подвержены растрескиванию или распылению во время нагревания и восстановления, и сохраняют свою форму до расплавления гранул; температура начала размягчения превышает 1000 С, причем ее можно регулировать; 3) гранулы имеют высокую скорость восстановления:a) при температуре окружающей среды 900 С в течение 3 ч, степень восстановления может составлять свыше 90%;b) при температуре окружающей среды 1200 С в течение 30 мин, практически вся железная руда может быть восстановлена; 4) гранулы, которые содержат угольную или коксовую мелочь, могут полностью заменить агломерат в качестве завалки доменной печи, в результате чего существенно снижается отношение угля к металлу, ориентировочно до 280 кгс на тонну; гранулы также могут быть использованы в качестве завалки в не доменных печах для производства чугуна и в DRI производстве; 5) гранулы могут быть использованы в качестве завалки при прямом производстве стали, что существенно снижает производственные расходы; 6) гранулы могут храниться в течение длительного времени (более 10 лет), без распыления; 7) требуются относительно низкие капиталовложения в той же шкале, которые составляют только 1/2 капиталовложений в случае агломерата, или меньше; 8) все сорта окисной железной руды, сталеплавильного шлама и прокатной окалины, содержащие материалы окисного железа, могут быть использованы в гранулах, что снижает стоимость исходных материалов; и 9) характеристики прочности и характеристики плавления гранул могут быть подстроены в соответствии с различными требованиями плавления. Гранулы хорошо сохраняют свою исходную структуру, что не позволяет им растрескиваться и распыляться при высоких температурах при предварительном нагреве и в сталелитейной печи. За счет использования связующего материала высокого качества, оптимального проектирования и специального процесса изготовления могут быть получены самосжимающиеся, холодносвязанные гранулы с высокой прочностью как при комнатной температуре, так и при высокой температуре. До отделения шлака от жидкого железа гранулы будут сохранять свою исходную форму, когда их нагревают до высокой температуры. Специально спроектированные гранулы для производства стали имеют рациональное внутреннее содержание углерода. Все материалы (железная руда, угольный порошок и связующий материал), которые будут участвовать в реакции восстановления, тщательно измельчены и однородно перемешаны. Удельная поверхность может достигать 2500 см 2/г. Все эти характеристики обеспечивают великолепные динамические условия для реакции восстановления. Когда гранулы вводят в расплавленную сталь, то за счет высокой температуры углерод внутри гранул полностью газифицируется; молекула движется весьма активно и скорость восстановления является весьма высокой. Таким образом, восстановление железной руды в этих видах гранул может заканчиваться за время не более 3 мин после подогрева до высокой температуры, после чего гранулы будут расплавляться. Подводя итог, можно сказать, что самосжимающиеся, холодносвязанные гранулы отвечают требованиям большинства процессов плавления, так как используют совместимые материалы и совместимый в целом процесс изготовления гранул.-6 009599 Пример 1. После получения смеси, которая содержит (по весу) 67% железорудного концентрата, 20% антрацита и 13% связующего материала, смесь вводили в диск сфероидизации и к смеси добавляли воду, чтобы получить сферические гранулы с содержанием влаги ориентировочно от 9 до 11%. После этого гранулы разделяли по градациям на роликовых грохотах, чтобы получить гранулы, имеющие размеры 8-16 мм, а затем гранулы отверждали по способу в соответствии с настоящим изобретением, с использованием горячего газа доменной печи с температурой 150 С, содержащего около 25% по объему диоксида углерода,в течение ориентировочно 96 ч. Сухие гранулы имеют следующий основной химический состав (по весу): Холодная прочность на сжатие составляет 80 кгс на гранулу. Температура начала размягчения составляет 970 С. Гранулы могут быть использованы в качестве завалки при производстве чугуна в небольших доменных печах и в DRI печах или в других применениях. Пример 2. Использовали процесс, аналогичный использованному в примере 1, но изменили компоненты смеси следующим образом, по весу: 75% железорудного концентрата, 13% коксовой мелочи и 12% связующего материала, при этом прочность гранул увеличилась по сравнению с гранулами примера 1. Отвержденные гранулы имеют следующий основной химический состав (по весу): Холодная прочность на сжатие составляет около 100 кгс на гранулу, а температура начала размягчения составляет свыше 1000 С. Эти гранулы могут быть использованы вместо агломерата при производстве чугуна в больших доменных печах, причем это позволяет снизить потребление кокса на 238 кг на тонну чушкового чугуна. Далее приведены дополнительные примеры основного химического состава Всего FeСвязанный C Несмотря на то что были описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что настоящее изобретение не ограничивается приведенными вариантами и в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят за рамки формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Самосжимающиеся, холодносвязанные гранулы, которые содержат, по весу, ориентировочно 6079% содержащего оксид железа материала, причем основная часть этого материала имеет размер частиц около 200 меш или меньше, около 10-26% углеродистого восстановителя с размером частиц около 48 меш или меньше и около 10-20% тонко диспергированного портландцементного клинкера в качестве связующего материала, причем около 90% или больше полного объема частиц цементного клинкера имеют размер меньше чем 0,08 мм и порция двухкальциевого силиката, содержащегося в цементном клинкере, составляет ориентировочно меньше чем 20% по весу, при этом гранулы отверждены при помощи отверждающего газа, имеющего содержание диоксида углерода около 10% по объему или больше,при температуре в диапазоне от 100-300 С. 2. Гранулы по п.1, в которых содержащий оксид железа материал представляет собой железорудный концентрат, имеющий содержание железа по меньшей мере 60% по весу. 3. Гранулы по п.2, которые дополнительно содержат железорудную мелочь, вынос из сталеплавильной печи, колосниковую пыль, прокатную окалину или их смесь. 4. Гранулы по п.1, в которых углеродистый восстановитель представляет собой коксовую мелочь,некоксующийся уголь, древесный уголь, графит или их смесь. 5. Гранулы по п.1, в которых цементный клинкер содержит около 50% по весу или больше трехкальциевого силиката. 6. Гранулы по п.4, в которых цементный клинкер содержит трехкальциевый силикат и трехкальциевый алюминат при соотношении от 5:1 до 10:1. 7. Гранулы по п.4, в которых цементный клинкер имеет содержание свободного оксида кальция-7 009599 меньше чем 3% по весу. 8. Гранулы по п.1, которые имеют размер в диапазоне 8-16 мм. 9. Гранулы по п.1, которые отверждены в течение ориентировочно 24-96 ч. 10. Гранулы по п.1, которые дополнительно содержат добавку для регулирования основности указанных гранул. 11. Способ изготовления гранул по п.1, который предусматривает перемешивание содержащего оксид железа материала, углеродистого восстановителя и тонко диспергированного портландцементного клинкера, введение указанной смеси и воды в устройство для гранулирования, разделение гранул по градациям, чтобы получить гранулы с размерами в диапазоне 8-16 мм и содержащие 8-12% по весу воды, и введение ранжированных гранул в реакторное устройство для отверждения гранул при помощи отверждающего газа. 12. Способ по п.11, в котором реакторное устройство представляет собой вертикальный бак, имеющий впуск в своей верхней части и выпуск на своем дне, причем внутреннее пространство бака разделено на верхнюю и нижнюю части, при этом отверждающий газ вводят в нижнюю часть и выпускают из впуска бака после контактирования с гранулами внутри нижней и верхней частей, причем ранжированные гранулы последовательно и непрерывно перемещаются вниз через верхнюю и нижнюю части реакторного устройства после поступления в реакторное устройство через впуск для гидратации, карбонизации и обезвоживания, при этом ранжированные гранулы отверждаются в реакторном устройстве ранее выгрузки гранул через выпуск реакторного устройства. 13. Способ по п.12, в котором реакторное устройство представляет собой одиночный вертикальный бак. 14. Способ по п.12, в котором время отверждения гранул составляет 24-96 ч. 15. Способ по п.11, в котором содержание диоксида углерода в отверждающем газе составляет не менее 10% по объему. 16. Способ по п.11, в котором отверждающий газ представляет собой отходящий газ, полученный от печи с горячим дутьем, от энергетической установки, от нагревательной печи прокатного стана или от промышленной печи. 17. Способ по п.13, в котором устройство для гранулирования представляет собой диск сфероидизациии или вращающийся барабан, причем гранулы ранжируют при помощи роликового грохота. 18. Способ по п.11, в котором смесь дополнительно содержит добавку для регулирования основности указанных гранул. 19. Самосжимающиеся, холодносвязанные гранулы, которые содержат, по весу, ориентировочно 60-79% железорудного концентрата, имеющего содержание железа по меньшей мере около 60% по весу,причем основная часть этого концентрата имеет размер частиц ориентировочно от 200 до 325 меш, около 10-26% углеродистого восстановителя с размером частиц около 48 меш или меньше и около 10-20% тонко диспергированного портландцементного клинкера в качестве связующего материала, при этом 90% или больше всего объема частиц цементного клинкера имеет размер частиц меньше чем 0,08 мм, причем порция двухкальциевого силиката, содержащегося в цементном клинкере, составляет меньше чем 20% по весу, при этом цементный клинкер содержит около 50% по весу или больше трехкальциевого силиката, а трехкальциевый силикат и трехкальциевый алюминат находятся в соотношении ориентировочно от 5:1 до 10:1, при этом цементный клинкер имеет содержание свободного оксида кальция меньше чем 3% по весу, при этом гранулы имеют размер в диапазоне ориентировочно 8-16 мм и отверждены при помощи отверждающего газа, имеющего содержание диоксида углерода около 10% по объему или больше,при температуре в диапазоне от 100-300 С. 20. Гранулы по п.19, которые дополнительно содержат железорудную мелочь, вынос из сталеплавильной печи, колосниковую пыль, прокатную окалину или их смесь. 21. Гранулы по п.19, в которых углеродистый восстановитель представляет собой коксовую мелочь,некоксующийся уголь, древесный уголь, графит или их смесь. 22. Гранулы по п.19, которые отверждены в течение 24-96 ч. 23. Гранулы по п.19, которые дополнительно содержат добавку для регулирования основности указанных гранул. 24. Гранулы по п.21, которые имеют холодную прочность на сжатие 78-200 кгс на гранулу. 25. Гранулы по п.21, которые имеют горячую прочность ориентировочно свыше 1000 С. 26. Самосжимающиеся, холодносвязанные гранулы, которые содержат, по весу, ориентировочно 60-79% железорудного концентрата, имеющего содержание железа по меньшей мере около 60% по весу,причем основная часть этого концентрата имеет размер частиц от 200 до 325 меш, около 10-26% углеродистого восстановителя с размерами частиц около 48 меш или меньше и около 10-20% тонко диспергированного портландцементного клинкера в качестве связующего материала, при этом 90% или больше всего объема частиц цементного клинкера имеет размер меньше чем 0,08 мм, причем порция двухкальциевого силиката, содержащегося в цементном клинкере, составляет ориентировочно меньше чем 20% по весу, при этом цементный клинкер содержит около 50% по весу или больше трехкальциевого силиката, а трехкальциевый силикат и трехкальциевый алюминат находятся в соотношении от 5:1 до 10:1, при-8 009599 этом цементный клинкер имеет содержание свободного оксида кальция меньше чем 3% по весу, причем полный вес содержащего оксид железа материала, углеродистого восстановителя и цементного клинкера составляет 100%, при этом гранулы имеют размер в диапазоне ориентировочно 8-16 мм, причем гранулы отверждены при помощи отверждающего газа, имеющего содержание диоксида углерода около 10% по объему или больше, при температуре в диапазоне ориентировочно 100-300 С и имеют холодную прочность на сжатие 78-200 кгс на гранулу. 27. Гранулы по п.26, которые имеют горячую прочность ориентировочно свыше 1000 С. 28. Способ изготовления гранул по п.27, который предусматривает перемешивание железорудного концентрата, углеродистого восстановителя и тонко диспергированного портландцементного клинкера,введение указанной смеси и воды в диск сфероидизации или во вращающийся барабан, для образования сферических гранул, разделение сферических гранул по градациям при помощи роликового грохота,чтобы получить гранулы с заданными размерами в диапазоне ориентировочно 8-16 мм и содержащие около 8-12% по весу воды, и введение ранжированных гранул в реакторное устройство для гидратации,карбонизации и обезвоживания для отверждения гранул при помощи отверждающего газа, содержащего диоксид углерода при температуре в диапазоне ориентировочно 100-300 С, причем реакторное устройство представляет собой вертикальный бак, имеющий впуск в своей верхней части и выпуск на своем дне, при этом внутреннее пространство бака разделено на верхнюю и нижнюю части, причем отверждающий газ вводят в нижнюю часть и выпускают через впуск бака после контактирования с гранулами внутри нижней и верхней частей, причем ранжированные гранулы последовательно и непрерывно перемещаются вниз через верхнюю и нижнюю части реакторного устройства после поступления в реакторное устройство через впуск, при этом ранжированные гранулы отверждаются в реакторном устройстве ранее выгрузки гранул через указанный выпуск реакторного устройства.