Способ производства железофлюса

 

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗОФЛЮСА , включающий обработку кислородсодержащими газами расплавленной смеси извести и железосодержащих отходов металлургического производства и охлаждение, о т ч а ющ и и с я тем, что, с целью увеличения прочности и стойкости железофлюса при его хранении и повьшения степени удаления из него вредных примесей , обработку расплавленной смеси осуществляют путем продува газокислородной смесью при интенсивности дутья 5-40 нм/мин с избытком кислорода 0,04-0,1 на каждый процент общего количества окислов железа, а | охлаждение осуществляют со скоростью 100-150с/с. 2. Способ по п. 1,отличающ и и с я тем,что расплавленную смесь перед подачей в нее части извести нагревают на 100-400°С вьше . температуры затвердевания.

ССЮЭ ССОЕТСКИХ

WIINllOI

РЕСПУБЛИК аю аи уды "С 22 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;: н *втокнаеа свмдктвъстви

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ (21,) 3600901/22-02 (22) 03.06.83 (46) 23.11.84. Бюл. В 43 (72) В.А.Костров, П.П.Баклан, К.Н.Демидов, В.Я.Тишков, В.Т.Сосипатров, Н.А.Кудрявая, Л.А.Смирнов и С.М.Челпан (71) Череповецкий металлургический завод, Воронежский инженерно-строительный институт и Уральский научноисследовательский институт черной металлургии (53) 669.1-622.78(088.8) (56) 1. Патент США У 3870507s кл. 75-11, 1975.

2. Патент США В 4092406, кл, 75-52, 1976.

3. Теория и практика интенсификации процессов в конвертерах и мартеновских печах. М., Сборник "Метал,лургия", 1965, с. 33. (54)(57) 1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕПЕЗОФЛЮСА, включающий обработку кислородсодержащими газами расплавленной смеси извести и железосодержащих отходов металлургического производства и охлаждение, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения прочности и стойкости железофлюса при его хранении и повышения степени удаления из него вредных примесей, обработку расплавленной смеси осуществляют путем продува гаэокислородной смесью при интенсивности дутья 5-40 нм /мин с избытком кислорода 0,04-0,1 на каждый процент общего количества окислов железа, а охлаждение осуществляют со скоростью

100-1.50 С/с.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что расплавленную смесь перед подачей в нее части извести нагревают на 100-400 С выше

:температуры затвердевания.

1 11252

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к получению железофлюсов из отходов металлургических производств.

В настоящее время основным направлением утилизации железосодержащих шламов металлургических производств (агломерационного, доменного, сталеплавильного и прокатного) является использование их в качестве ком- 10 понеита агломерационной шихты, Однако в ряде случаев такой вариант является нерациональньи. Так, например, шламы, сталеплавильного производства, имеющие высокую дисперсность и вредные 15 компоненты (цинк, сера, фосфор и т.д.), при добавке в аглошихту ухудшают процесс агломерации.Коэффициент использования их поэтому очень невысок и составляет около О,ЗЗЖ. 2п

Поэтому одним иэ перспективных направлений в последнее время утилизации шламов сталеплавильного и прокатного производства является использование их в еталеплавильном 25 производстве. Однако для этого эти мелкодисперсные шламы необходимо укрупнять или смешивать с другими компонентами, например с известью, чтобы получить так называемые желе- ЗО зофлюсы.

Известен способ производства железофлюса, в котором предусмотрено смешивать пыль сталеплавильного производства со связующими материалами и последующим процессом окомкования и термоупрочнения P) .

Недостаток: этого способа заключается в том, что добавка различного вида связующих обедняет продукт 40 по основному компоненту — железу, а полученные гранулы характеризуются невысокой механической прочностью.

Известен также способ производства железофлюса во вращающейся печи, предусматривающий загрузку в печь известняка и доломита, предварительно смешанных с окатышами и последующим обжигом при 1300-1375 С. Окатыши

О получают иэ окалины или других желе- зосодержащих шламов (2) .

Недостаток. этого способа заключается в низкой степени перехода железа из окатышей в желеэофлюс, в результате чего зчачительная часть желеэосодержащих окатышей теряется. Так, например, согласно этому способу степень перехода железа в известь составляет 62Х, а остальная часть железа

72 находится в отсеве после рассева желеэофлюса.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ производства железофлюса, включающий обработку кислородсодержащими газами расплавленной смеси извести и железосодержащих отходов металлургическою го производства и охлаждение.

Согласно способу s специальный сталеразливочный ковш заливают жидкий доменный шлак, вводят в него известь и плавиковый шлат и подвергают эту смесь обработке топливо-кислородным факелом с избытком кислорода, равным

0,8-1,3. В дальнейшем этот флюс в" жидком виде используют для обработки стали (3) .

Недостаток известного способа заключается в том, что такой способ направлен только на обессеривание флюса. Снижение же других вредных примесей, например цинка, будет происходить незначительно иэ-за низкого окислительного потенциала продувочного факела; Кроме того величина избытка кислорода в факеле не определяется количеством окислов железа, содержащегося в шлаковом расплаве и количеством извести, задаваемой в этот расплав.

Целью изобретения является увеличение прочности и стойкости желеэо- флюса при его хранении и повышение степени удаления из него вредных примесей.

Эта цель достигается тем, что согласно способу производства железофлюса, включающему обработку кислородсодержащими газами расплавленной смеси извести и железосодержащих отходов металлургического производства и охлаждение,. обработку расплавленной смеси осуществляют путем продува гаэокислородной смесью при интенсив.ности дутья 5-40 нм /мин с избытком кислорода 0,04-0,1 на каждый процент общего количества окислов железа, а охлаждение осуществляют со скоростью

100-150 С/с.

Кроме того, расплавленную смесь перед подачей в нее части извести нагревают на !00-400 С выше температуры затвердевания. Известно, что прочность железофлюса зависит от того, насколько прочна связь между окислами кальция и

3 11252 окислами железа. Наиболее устойчивым соединением с окислами кальция является химическое соединение типа .(СаО)„ Ре20 . Это значит, что при иэготовленйи железофлюса в жидком расплаве необходимо иметь достаточное количество высших окислов железа. Для осуществления реакции перевода низших окислов железа в высшие необходимо. подвести к месту реакции определенное 1О количество кислорода и тепловой энергии, так как переход низших окислов в высшие по цепочке FeO fе О Fe ОЗ сопровождается затратами тепла.

В предлагаемом способе прочность железофлюса достигается тем, что при продувке газокислородной смесью избыток кислорода определяется количеством окислов железа, содержащихся во флюсе. При значениях избытка кис.— лорода менее 0,04 на каждый процент общего количества окислов железа, содержащихся во флюсе, количество поступающего к месту реакции кислорода будет недостаточным для полного перевода низших окислов в высшие, т.е. не будет достигаться достаточ-. ного количества Pe 0> связывания окислов кальция и прочность получаемого железофлюса будет незначительна.Кроме этого, при таком избытке кислорода не получат развития реакции окисления вредных примесей, например цинка и серы, содержащихся во флюсе.

Если избыток кислорода в газокислородной смеси будет превышать 0,1 З5 на каждый. процент окислов железа, содержащихся во флюсе, то при продувке будет происходить понижение температуры шлакового расплава, так как количество тепла от газокислородного факела будет недостаточным для .- компенсации тепловой энергии перехода ГеО до Ге О .

Интенсивность дутья при продувке 45 жидкого железофлюса выбрана нз расчета глубины проникновения газокислородного факела и эффективности перемешивания жидкого шлакового расплава.

При интенсивности дутья менее 5 нм /мин у} железофлюс будет неоднородным и не- прочным из-за незначительного перемешивания расплава.и малого проникновения факельной струи. При интенсивности дутья более 40 нм /мин, наобо- у рот, сильное перемешивание может привести к выбросам расплава из пла" вильного агрегата.

72 4

Изготовляемые флюсы известными способами при высоком содержании окиси кальция неустойчивы в атмосферных условиях, так как свободная окись кальция соединяется с атмосферной влагой, образуя гидрат окиси кальция Са(ОН)2 . Гидрат окиси кальция приводит к разрушению железофлюса.

В расплавленном и твердом состоянии окись кальция находится в связанном состоянии, образуя феррит кальция (СаО),, Fe О>. Однако при медленном охлаждении железофлюса, при значениях ниже 100 С/с в нем .происходят физикохимические превращения с образованием новых фаз и выделением свободной окиси кальция (СаО) Р е20. (СаО)„„е О + СаО;

СаО + Н20 = Са (ОН)2.

Для того чтобы эти превращения не произошли, необходимо применить интенсивное охлаждение 100-150 С/с, тогда вся окись кальция остается химически связанной и входит в кристаллическую решетку соединений типа (СаО)„Ге О . Производить охлаждение железофлюса со скоростью выше 150 С/с не имеет смысла, так как дальнейшее повышение скорости охлаждения не оказывает влияний на изменение указанного выше соединения феррита кальция.

Получение железофлюса может осуществляться при любой его основности.

Однако, если смесь, используемая для железофлюса, имеет высокую основность, например свыше 20, то она обладает высокой температурой плавления. Кроме того, с увеличением основности уменьшается количество железосодержащих компонентов, в результате чего умеьшается теплопроводность шихты, увеличивается продолжительность прогрева и плавления, снижается производительность плавильного агрегата и увеличивается расходтоплива. В целях устранения этих негативных явлений предлагается производить двухпорционную загрузку шихты. Для этого после расплавления легкоплавкой смеси ее продувают газокислородным факелом указанным способом, доводят до температуры на 100а

400 С выше температуры затвердевания и вводят в расплав тугоплавк;в часть шихты, Перегрев легкоплавкой части шихты над температурой солидус до указанных

1125272 выше температур. зависит от состава и количества просаживаемых тугоплавких компонентов. Если перегрев составит величну менее 100 С, то присадка о тугоплавких компонентов может резко понизить температуру шлакового расплава, что приведет к неоднородности флюса и снижению его прочности.При перегреве свыше 400 С присадка тугоплавких компонентов мало скажется на 10 жидкоподвижности жидкого железофлюса.

В этом случае увеличение расхода топлива на нагрев приведет к перегреву футеровки плавильного агрегата.

Ниже приводятся характерные 15 примеры осуществления известного и предлагаемого способов получения железофлюса. Основные параметры граничных условий предлагаемого способа представлены в таблице. 20 . Пример 1 (известный способ).

В плавилвный агрегат залили доменный шлак (70%), загрузили известь (20X) и плавиковый шпат (10X). Общее количество загружаемых материалов соста- 25 вило 100 кг. Смесь продули газокислородным факелом с избытком кислорода

1,0 в течение 10 мин с интенсивностью дутья 45 нм2 /мин. При достижении температуры расплава 1420 С жидкий З0 о флюс слили в чугунный поддон. Скорость эатвердевания флюса составляла 80 С.

Полученный флюс имел состав, %:

СаО 50,1; 620 23,4; А(О 4,6;

MfO 9,3; Fe0 3,6; ЕмО 5,1. Коэффициент избытка кислорода в дутье составил 0,28 на каждый процент окислов железа, содержащегося во флюсе. Степень удаления цинка и серы соответственно составила 23,4% и 58,7%. 40 . 63 кг с

Прочность флюса равнялась см2

H р и м е р 2 (предложенный способ). Шихтой для получения железофлюса являлись мартеновская йыпь (60%) 45 и отходы извести (40%) при общем количестве смеси 100 кг. Жидкий флюс продували в течение 10 мин газокис.лородным факелом с избытком кислорода 4,0. Ийтенсивйость дутья сос- 50 тавляла 25 нм /мин. При температуре жидкого железофлюса 1330О1: его слили тонким слоем в чугунные поддоны и охладили водой. Скорость охлаждеЭ ния флюса составляла 120 С/с. Полученный флюс имел состав, Х: СаО . 30, 72; 5< О 2, 75; F еО 18,.17;

Ге 02 43215; Мр 4,31; АР>О > 0,6;

2пО 0,3. Коэффициент избытка кисло рода в дутье, составил 0,065 на каждый процент окислов железа, содержащихся во флюсе. Степень удаления цинка и серы сооответственно составила 84,3% и 61,2Х. Прочность флюса

112 кг ° с равнялась — — —— см2 и

Пример 3 (предложенный способ). Состав шихты: мартеновская пыль (40%) и отходы извести (60%) при общем количестве смеси 100 кг.

Навеска извести была разделена на две равных части. Первая часть изве сти сплавлялась со всей навеской мартеновской пыли и продувалась по способу, описанному выше. Изучение пробы полученного флюса показало, что температура плавления его составляет 1160 С. После подогрева этого о флюса до 1410 С в него вводили вто0 рую порцию извести и производили продувку в течение 5 мин. При 1460 С (э жидкий флюс тонким слоем слили на чугунный поддон и охладили водой.

Скорость охлаждения флюса составила

14(PC/ñ. Полученный флюс имел состав, Х: СаО 52,34; 202 3,12; Г еО

8,56; F ezn, 32,45; И О 2,41; АЕ,О

1,23;ЕяО 0,4. Коэффициент избытка кислорода в дутье составлял 0,073 на каждый процент окислов железа, содержащихся во флюсе. Степень удаления цинка и серы соответственно составил

86,4Х и 68,6%. Прочность флюса составила 123 . "", см2

Таким образом, железофлюс, полученный по предлагаемому способу обладает более прочностными характеристиками, чем полученный по известному

;способу. Кроме того, предлагаемый способ более эффективен, так как иэ флюса удаляются вредные примеси.

Зкономическая эффективность способа достигается за счет использования при выплавке стали железофлюса с прочностью 95-!42,""с,и с мень:см2 шим содержанием вредных примесей.

1125272

1

1

1 .I

)! 44

1 IC

I 0l

t3t О Е

Ю ° I ф «»Ъ О л

1 4 I

40 I

Ж 1 э 1

М !

4t ф

И и 1

1! л «! e о

° 4 ° 4 л ° 4 а л

4О 4О ф 4О ф

1 ! 1

»

Р4 б 0 О1

:.! 3й ь

Ю О О1 «"! ф

an «n «v о о и

0 ф о о о

Ю и

° Ф

1 ф о о о и

° - М

I !

40 t 1 U

Й»»» мои«! ю о

«ч а о о.4 о о

Ф О. le

1! о

И ю о

И я

5/

ВЗ

МЪ ф !» е О ! ожеж ю

М C_#_ 34 В

I Э Ж 40 о ф

I» ф л о о

Ф ° 4 о о л а о

° 4 ° 4 о о О о л 44 о о о

° 4

Ю жом. и

Ю л

Ю о о

ilia 1 э

4й о е

n an

«4l C4I ю

«V о о о о

Ю

I .I

I;

1;

1 I . о о

СО 4О

aat

1 а0 э 34 о о о о о о

4О л1

I

1

1

I

I.

1.

I о

«4t о о о

М

&»

I О

«Il Ol

В» ф о о

4О

Ф а0 0! .ж Е ЭО я.я к ю,во

Э Э «0 а0 О М Э фаиы K °

ЭУ0 ОЯК

Э Я О 4 Э М

&4 я 4 9 !» э ф ж

1.1

1.

1

В Ф

1 л

3 I

Е 1 4 1

Н I

I ф I

I» I ..

U 1 о

V 1

I

1 ! ! ! ! ! !

1

) л 4О С «Ч

Ф а ° 4

«4! О4 в

«41 ф л ° 4 Ю ф л

4О

«4\ N N «V

Ф 1 44

»

«ч « л

МЪ В . an О I 1- t I ю

«Ч с0 а

4 !

1 М

I В

1 1!! V о о! эф

О О!

4О О о

1 О а, I ! !