В качестве шихтовых материалов доменной плавки используются кокс, агломерат, окатыши, руда, известняк.
Шихтовые материалы загружаются в доменную печь в кусках размером 40—60 мм. При использовании крупных кусков длительность протекания процессов восстановления и офлюсования увеличивается. Мелкие куски забивают проходы для газов и нарушают равномерное опускание материалов в доменной печи. Куски кокса, агломерата должны быть прочными, хорошо сопротивляться истиранию. Под действием веса столба шихты в шахте доменной печи непрочные материалы превращаются в мелочь и пыль, которые засоряют проходы между крупными кусками, ухудшая газопроницаемость столба шихты. Кокс и агломерат должны иметь достаточную пористость — это ускоряет сгорание топлива и восстановление оксидов железа. В шихтовых материалах должно быть минимальным содержание вредных примесей: фосфора, серы, мышьяка, свинца и др., которые переходят в состав чугуна, а из чугуна при его переработке — в сталь. Эти примеси отрицательно влияют на свойства готового металла.
Также все шихтовые материалы должны иметь однородный химический состав, например постоянное содержание железа в агломерате, золы в коксе, извести в известняке и т. д. Колебания химического состава нарушают нормальный ход доменной печи, приводят к повышенному удельному расходу материалов. При прочих равных условиях производительность доменной печи повышается при повышении содержания железа в сырье.
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 более0,6%, 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.