Способ обогащения сталеплавильного шлака

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (11 4 О 22 В 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54)(57) СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ШЛАКА, включающий многократный нагрев слоя шпака вьппе температу ры ликвидуса, выдержку и.охлаждение, последующее отделение части железа, обогащенной окислами, о т л и ч .а— ю шийся тем, что, с целью повышения степени выделения железосодержащей части шпака, после охлаждения до температуры солидуса 80-120 С нагрев ведут в зоне шириной .5-20Х от общей высоты слоя шлака до температуры солидуса 150-250 С, при этом .источник нагрева эоны многократно ,перемещают сверху вниз со скоростью

50-150 мм/мин, g

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3875143/22-02 (22) 01.04.85 (46) 30.09.86. Бюл. № 36 (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (72) А. Ф. Вишкарев, Н. Ф. Ахундов, А. А. Тимофеев и Д. И. Бородин (53) 669(088.8) (56) Патент Японии № 53-77894, кл. 15А 95(C 22 В 7/04), 1978.

Патент Японии ¹ 53-77814, кл. 15А 95 (С 22 В 7/04), 1978.

„„Я0„„1260397 А 1

1260397

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использова- но при переработке сталеплавильного шлака.

Цель изобретения — повьппение степени выделения железосодерждцей части шлака.

Прн кристаллизации шлакового расплава первыми образуются кристаллы силикатов с твердыми растворами

Р О в них, плотность кристаллов меньше, чем жидкая матрица, и при низкой вязкости жидкой фазы они могут всплывать в верхние горизонты. Таким образом, разведению шпака с обогащением нижних слоев окислами железа способствуют два фактора: интенсивное выделение кристаллов силикатов и низкая вязкость расплава. Однако эти условия вэаимопротивоположны по температурным условиям: при больших переохлаждениях высока интенсивность вьщеления кристаллов силикатоь, но высока и вязкость жидкой фазы, что приводит к замедлению всплывания образовавшихся кристаллов. Б ходе медленной кристаллизации с увеличением интенсивности образования первичных кристаллов увеличивается и вязкость, поэтому деже при повторении цикла несколько раз дополнительно успевает всплывать лишь небольшая часть ранее образовавшихся кристаллов, преимущественно на небольшие расстояния. В результате нижние слои шлака мало обогащены окислами железа.

Сущность изобретения заключается в совмещении обоих вьппеописанных условий, способствующих эффективному разделению шлака путем местного (локального) перегрева эоны относительно небольшой ширины (по вертикали): от температуры, при которой наблюдается высокая интенсивность выделения кристаллов до температуры, при которой уже вязкость жидкой фазы низка, но все еще имеется определенное переохлаждение и процессы кристаллообразования не подавляются. Таким образом, в такой зоне перегрева быстро могут всплыть ранее в относительно больших количествах образовавшиеся кристаллы. Так как зона перегрева передвигается сверху вниз медленно, ранее образовавшиеся кристаллы перемещаются вверх на расстояние, равное примерно ширине 2-3-х зон. Выше эоны ,перегрева идет медленное охлаждение!

О !

55 ранее перегретых зон и в них еще какое-то время сохраняется достаточно низкая вязкость жидкой фазы, что позволяет продолжать всплывать кристаллам за пределами опускающейся эоны перегрева. Кроме того, в ходе такого медленного охлаждения идет процесс дополнительного вьщеления кристаллов силикатов, не успевших вьщелиться во время первичного охлаждения. Они также успевают всплыть на определене ное расстояние, увеличивая эффективность разделения. При повторении цикла обработки происходит вновь всплывание на высоту 2-3-х эон-как вьделившихся в .".оде первого охлаждения кристаллов (ранее уже поднявшихся на 2-3 зоны), так и дополнительно выделившихся кристаллов в зоне 2-ro охлаждения, а также в определенной степени всплывание вновь выделяющихся в ходе 3-ro охлаждения кристаллов.

Аналогичные процессы идут при многократном повторении цикла обработки.

Б результате достигается практически полное отделение в нижних слоях кристаллизующихся силикатов от жидкой фазы, значительно обогащенной окислами железа.

При перегреве после достижения температуры ниже температуры солидуса 80 С интенсивность вьщеления кристаллов дополнительно возрастает yzce незначительно и эффективность последующего перегрева увеличивается несущественно, а затраты на нагрев в связи со снижением температуры расплава увеличиваются. При начале перегрева более температуры солидуа са 120 С интенсивность вьщеления кристаллов еще недостаточно велика, а вязкость жидкой фазы еще низка и перегрев не повьппает заметно скорость и количество всплывающих кристаллов. При нагреве зоны до температуры менее чем Т, „ g 150 С снижение вязкости невелико и скорость всплывания силикатов увеличивается несущественно, а процесс переработки становится неэффективным. При нагреве зоны до температуры более чем

Т О„ 250 С уже дальнейшего существенного снижения вязкости не наблюдается и дальнейшее повышение эффективности незначительно, так как скорость всплывания не увеличивается, зато существенно возрастают затраты на нагрев.

1260397

Перегрев над температурой солидуса в момент начала наа грева, С регрев, го дово и нагре

42,3

1400

10 lOO

10 95

10 95

10 100

10 100

10 100

180 1530

200 1550

210 1560

190 1540

240 1590

120 1470

48,8

1430

49,1

1450

100

47,5

1470

120

34,6

1500

150

35,8

1450

100

Как было указано выше, при одном цикле переработки по предлагаемому способу происходит почти полное всплывание ранее выделившихся кристаллов на высоту примерно 2-3-х зон 5 перегрева, причем чем меньше зона, тем меньше зона "дополнительного всплывания". Поэтому при ширине зоны менее 5% высоты эффективность процесса значительно снижается. С другой стороны, по той же причине увеличение ширины зоны перегрева более 20% высоты не приводит к дальнейшему заметному повышению концентрации окислов железа в этих нижних слоях, в то же время при этом неоп-. равданно возрастают затраты на обогрев и дорожает процесс.

При скорости опускания зоны перегрева более 150 мм/мин силикаты не успевают всплывать в зоне перегрева, это приводит к резкому снижению эффективности разделения. При скорости менее 50 мм/мин количество всплывающих силикатов практически не увеличи-25 вается, а процесс неоправданно затягивается, кроме того из-за остывания остальной массы шлака увеличиваются затраты на обогрев, а эффективность разделения шлака остается прак-30 тически неизменной.

Повторение цикла более четырех раз уже не дает дальнейшего увеличения эффективности разделения, так как после четвертого цикла из нижней же- g5 леэосодержащей части удалена практически вся масса силикатов, которые могут выделиться из расплава. Последующие циклы лишь увеличивают нагрев и затягивают процесс.

Пример. 250 кг шпака соста ва, %: СаО 46,3; 8 0 18,3; FeO 21,4

P О .2,4 быпо залито в цилиндрической

2 5 формы металлическую емкость высотой

1 м при 1550 С. После охлаждения до 1420 С к емкости сверху подвели кольцевой индуктор высотой 10 см и за счет индукционного прогрева поднимали температуру шлака в зоне нагрева до 1470-1490 С, при этом индуктор опускали со скоростью 50 мм/мин, а после опускания до самой низкой точки его поднимали и снова опускали со скоростью 50 мм/мин. Цикл повторяли три раза. В результате в нижней части шлакового монолита содержание

FeO составило 52,3%, а в верхней

6,5%.

В таблице приведены результаты экспериментов, проведенных в соответствии с изобретением с целью обоснования предлагаемых пределов технологических параметров. Химсостав шлака до обработки, %: РеО 21,4; Р О 2,4;

Са0 46,3; МО 18,3. Температура солидуса 1350 С, температура ликвидуса 1620 С.

Экономический эффект достигается за счет реализации шпака в качестве железосодержащего материала в доменном производстве, а также за счет реализации, фосфорсодержащей части шлака (при переработке фосфат-шла1са) в качестве удобрения в сельском хозяйстве.!

260397 а

Продолжение таблицы

10 1О0

10 95

10 90

2. 95

5 95

1500

150

1445

1460

1600

48,9

»0

25Î

1630

49,!

1465

115

280

31,!

1450

180

100

1530

)460

1!О

44,4

1540

190

20 100

47,5

160

105

1510

1445

30 105

10 40

10 50

10 150

10 180

10 100

10 100

10 95

48,1

200 1550

200 1550

180 1530

190 1540

1450

48,7

100

110

48,3

45,1

1435

185

1445

30,2

1535

105

1455

49,8, 195 1545

200 1550

200 1550

1495

105

56,8

1440

57,2

Составитель А. Совельев

Редактор В. Ковтун Техред А.Кравчук Корректор М. Шарошн

Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-.35,. Рауяская наб., д.. 4/5

Заказ 5!92/22

Производственно-полиграфическое предприятие г Ужго . Л жгород, ул. роектная, 4