Способ получения нормального электрокорунда

 

Изобретение относится к>&технологии абразивных материалов, преимущественно к получению нормального электрокорунда. Цель изобретения - уменьшение удельного расхода электроэнергии и сокращение времени плавки. Это достигаете}? плавкой агломерированного боксита в присутствии углеро^ дистого восстановителя в рудотермической печи с первоначальной загрузкой в печь 50-70% шихты от общего расхода ее на плавку, содержащей3-6 мас.% восстановителя, и дальнейшим увеличением его в шихте при непрерывной или периодической догрузкетаким образом, чтобы к концу плавки общая концентрация восстановителя в шихте соответствовала стехиометрическому значению, с последующим раздельным выпуском корунда и ферросплава, причем при непрерывной загрузке концентрация восстановителя в догружаемой шихте определяется по Формуле Cg. = CB,+ 2Gjy(CB-CO/G,^-C3X 1С(Ф;/Cj), где Cg; , C^^w C^- концентрация восстановителя соответственно • в догружаемой шихте в момент Л1 >& в загруженной шихте к моменту '^; и стехиометрическое, мае. %; G^ и G^ - количество шихты, соответственно необходимое на плавку и загруженное в печь к моменту с|, т; ^-j и с ,' - время от начала непрерывной загрузки! до соответственно конца плавки и момента определения концентрации, ч; а при периодической загрузке по формуле С^;= С^ + [с.ц(С(. - Ce,)}'G^,-GjKх(С;/Пц,- О,), где С^;, Се^и С^ - содержание восстановителя соответственно в i-ой загрузке, в загруженной к данному моменту шихте и стехиометрическое, мае. %; Сщ, GjиG ; - количество шихты, соответственно общее, загруженное в печь к данному моменту и в i-хэй загрузке, т. По сравнению со способом-прототипом такое ведение процесса приводит к снижению времени плавки на 0,5-1,0 ч и к уменьшению удельного расхода электроэнергии на 4,5-10%. 2 з.п, ф-лы.i^S SСПО*sl

союз советских социАлистичЕскик

РЕСПУБЛИК

„,Я0„„1710507 А1

Щ)5 С 01 F 7/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ. СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к технологии ;но к получению нормального электрокоабразивных материалов, преимуществен- -рунда. (21) 4784993/02 (22) 22.01.90 (46) 07,02.92. Бюл. Y - 5 (71) Ленинграпский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической промьпп" ленности (72) А.Л. Педро, М.И. Лифсон, В.В. Балашов, Н.N. Бурков, А.В.Острогорский и В.А, Писаров (53) 661.862.22(088.8) (56) Полубелова А,С., Крылов В.Н. и др. Производство абразивных материалов. — Л.: Машиностроение, 1968.

Авторское свидетельство СССР

М - 516642, кл. С 01 F 7/38, 19?4.

Авторское свидетельство СССР

Н - 1534003, кл. С 01 Г 7/30, 1988. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НОРМАЛЬНОГО

ЭЛЕКТРОКОРУНДА (57) Изобретение относится к технологии абразивных материалов, преимущественно к получению нормального электрокорунда. Цель изобретения— уменьшение удельного расхода электроэнергии и сокращение времени плавки.

Это достигается плавкой агломерированного боксита в присутствии углеродистого восстановителя в рудотермической печи с первоначальной загрузкой в печь 50-707. шихты от общего расхода ее на плавку, содержащей

3-6 мас.Х восстановителя, и дальнейшим увеличением его в шихте при непрерывной или периодической догрузке таким образом, чтобы к концу плавки общая концентрация восстановителя в шихте соответствовала стехиомет- рическому значению, с последующим раздельным выпуском корунда и ферросплава, причем при непрерывной загрузке концентрация восстановителя в догружаемой шихте определяется по дормуле С@ = Сз, + 2Г,„(С>-0 )/G>-Г

"(/ 3) где С C83H Cs — концентрация восстановителя соответственно в догружаемой шихте в момент в загруженной шихте к моменту ; и стехиометрическое, мас. Ж; G> и G>— количество шихты, соответственно необходимое на плавку и загруженное в печь к моменту с,, т; cq и, — вреA.. л A. мя от начала непрерывной загрузки до соответственно. конца плавки и момента определения концентрации, ч; а при периодической загрузке по формул. Г,;= С, + (Г,„(С, — Св,)З Г,,„-С,«

x(G;/G — Г «, где С ;, Сз и Сб содержание восстановителя соответственно в i-ой загрузке, в загруженной к данному моменту шихте и стехиометрическое, мас. Ж; Г, С и Г, — количество шихты, соответственно общее, загруженное в печь к данному моменту и в i-ой загрузке, т, По сравнению со способом-прототипом такое ведение процесса приводит к снижению времени плавки на 0 5-1,0 ч и к уменьшению удельного расхода электроэнергии на 4,5-10Х. 2 з.п. ф-лы.

1710507

Известен способ получения электрокорундовых материалов путем плавки агломерированного..боксита с углеродйстым восстановителем в рудЪотермических электропечах с периодическим раздельным выпуском эпектрокорунда и ферросплава.

В процессе получения электрокорунда выделяют 4 стадии: загрузка шихты, ее расплавление, доводка расплава и выпуск его .из печи. Практически все время плавки занимают, примерно поровну, стадии расплавления шихты и доводки расплава. Началом доводки считается момент вскрытия (проплавления) колошника. На стадии загрузки шихты в печь грузится весь восстановитель и 1/2 или 2/3 всего агломерата, загружаемого в печь на одну плав-. < ку. Остальной агломерат загружается в процессе доводки расплава, Недостатком этого способа является периодичность процесса, которая объясняется относительно низкой тем- Б пературой плавления агломерата (15501650 С) по сравнению с температурой плавления образующегося высокоглиноземистого продукта — корунда (20502150 С). Большая разница в темпера- 30 турах плавления исходного материала и конечного продукта не позволяет осуществить перегрев и выпуск расплава из-под колошника, так как повы- . шение температуры под ними, необходи- 35 мое для расплавления и перевода корунда в жидкотекучее состояние, приведет к расплавлению дополнительных количеСтв агломерата, снижению температуры расплава и содержанию в нем 40 глинозема. Как следствие, стадия доводки расплава будет проходить при открытом колопнике и сопровождаться большими тепловыми потерями с зеркала

/ .расплава как за счет лучеиспускания, 45 :так и в результате свободного кон вективногв теплообмена. Кроме того, доводка.расплава при открытом колошнике сопровождается тяжелыми условиями работй обслуживающего персонала. 50

Следовательйо, сокрашение времени доводки расплава при неизменной про, изводительности печного агрегата имеет большое значение в плане сни5 жения удельного расхода электроэнергии, улучшения условий труда обслуживакицего персонала и работы оборудования.

С целью .стабилизации процесса предложено загружать в печь брикеты на основе агломерата и углеродистого восстановителя в начальный период крупностью 50-150 мм в количестве

50-40% от всей шихты со стехиометрическим содержанием углерода в них, а за 0,6-2,0 ч перед вь.луском распла-ва загружают брикеты крупностью в

2-5 раза меньше первоначальных в количестве 10-40% от веса шихты с содержанием углерода в них на 5-20% больше стехиометрического.

Недостатками известного способа являются высокий расход электроэнергии и серьеных материалов на плавку сложная система подготовки шихты к плавке (получение брикетов, разного состава и размера) и вследствие этого удорожание продукта; трудоемкость производства.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к предлагаемому является способ выплавки нормального электрокорунда, в ко-, тором с целью уменьшения удельного расхода электроэнергии углеродистый восстановитель предварительно разделяют на две фракции: 4-8 мм и 0 4 мм; в начале плавки в печь загружают 5070% восстановителя фракции 4-8 мм и после проплавления колошника — остальные 30-50% фракции 0 4 мм.

К недостаткам способа относится сложная система подготовки восстановителя, необходимость иметь отдельные транспортные линии и бункера для восстановителя разной фракции.

Целью изобретения является снижение удельного расхода электроэнергии и сокращение времени плавки.

Цель достигается тем,что в способе выплавки электрокорунда, включающем загрузку шихты, состоящей из агломерированного боксита и углеродистого восстановителя, плавку ее доводку и выпуск продуктов плавки, первоначалЬно загружают 50-70% шихты, содержащей

3-6 мас.% восстановителя, à B дальнейшем пихту погружают непрерывно или периодически при постепенном увеличении содержания в ней восстановителя с таким расчетом, чтобы общее количество его в загруженной пихте соответствовало стехиометрическому по отношению к количеству боксита.

1710507

При непрерывной дозагрузке значение текущей концентрации восстанови" теля в пихте (СВ.) может измениться

:н соответствии с уравнением

2Сщ(Са - Ce ) Ь э — С и где С и С вЂ” количество шихты необЯ 3 ходимой на всю плавку и первоначально загружаемой соответственно

С ш (С8 Свз) в, ьэ см — сэ —, (>)

С

Сы G3 где С

1 концентрация восстановителя в i-той загрузке, мас. %; концентрация восстановителя во всей шихте, загружаемой 45 на ппавку, мас.%; концентрация восстановителя в загруженной к данному моменту шихты, мас. %; количество всей шихты, необходимой на плавку, т; количество шихты, загруженной в печь к данному моменту; количество загружаемой ших 55 ты в i-той загрузке, т.

04,Сэ

Известно изменение количества загружаемой шихты в процессе плавки. при минимальном содержании восстановителя;

С вЂ” концентрация восстаноЬ 15 вителя во всей шихте, загруженной на плавку, мас. %;

С вЂ” концентрация восстано3 вителя в загруженной к моменту с., шихты, мас.%;

h — продолжительность непрерывной загрузки, во время которой меняется 25 концентрация восстановителя в шихте, ч; и, C — время от начала непрерывной загрузки (текущее время), ч. 1О

При периодической (дискретной) загрузке после загрузки 50-70% шихты с минимальным содержанием в ней восстановителя 3-6% в дальнейшем шихта загружается периодически отдельными порциями при увеличении концентрации восстановителя в каждой порции в соответствии с уравнением

Однако концентрация восстановителя в ней соответствует стехиометрическлму, а изменяют только фракционный состав восстановителя в разные периоды плавки.

В предлагаемом изобретении независимо от типа (периодически или непрерывно) осуществляется загрузка шихты в печь, измеряется или нет фракционный состав восстановителя, количество его в шихте в процессе плавки изменяется с 3-6 мас.% в начале плавки до ! стехиометрического 8-9 мас.X в конце плавки.

Положительный эффект такой загрузки шихты с нарастающим содержанием в ней восстановителя заключается в том, что в этом случае большую часть плавки в печи находится недовосстановленный расплав, температура плавления которого (1850-1950 С) ниже температуры плавления корунда (2050-2150 С). Таким образом разница между температурой плавления недовосстановленного корунда и шихты почти все время плавки не превышает 150 С о (согласно существующей теории наличие закрытого колошника в печи возможно, если температура плавления расплава не превышает температуры о плавления шихты более чем на 150 ), Только после полного восстановления примесей в корунде его расплав перегревается при открытом колошнике для придания ему жидкотекучего состояния, необходимого для успешного выпуска.

Как показали опытные плавки,содержание восстановителя в первой загрузке менее 3 мас.% приводит к сильному шлакованию шихты, вследствие чего печь приходится часто отключать для ручной обработки колошника. При этом резко возврастает расход электроэнергии.

Содержание в первичной загрузке восстановителя более 6 мас.% ведет к увеличению времени плавки и удельного расхода электроэнергии, так как уже в начале плавки образуется тугоплавкий расплав с высоким содержанием А1 05.

Изменение концентрации восстановителя может происходить по-разному.

Если после проплавления первоначально загруженной шихты, остальная шихта загружается непрерывно до момента

1710507 доводки, то при постоянной дозировке компонентов шихты (бокситового агломерата и восстановителя) концентрация восстановителя в шихте определя5 ется по формуле сь — Сьз

"в =

Г„- Gled (3) $Gga (4)

5g «л» э л л (5)

"s "r где g Г =Гj -G - масса бокситового Ьа е агломерата, которую необходимо погрузить в ванну печи, т;

С8а, Clg — общаЯ масса боксиЯ та на плавку и его количество в 1-й загрузке; 0 = С 8 - Г е — масса восстановите. ь — 8 еэ ля в догружаемой шихте, т;

< с и с — заданное время т плавки до доводки и текущее значение времени, ч.

Возможно изменять содержания восстановителя в расплавляемой шихте путем постепенного увеличения дозировки восстановителя, например, по заданной программе или формуле (1). При периодической догрузке шихты в печь концентрация восстановителя в каждой загрузке определяется по формуле (2).

Пример 1 (известный). Процесс проводят в открытой печи мощностью

10,5 ИВА. с тремя самообжигающимися элек гродами. В качестве исходных м атериалов используют бокситный агло- " мерат (содержание, мас.%: А1 0> н/м

62; Si0 н/б 4; СаО н/б О, 15; п.п.п.—

0,9) и антрацит (содержание, мас.%:

Яо н/б 1,4; СаО н/б 0,4; Н О общ. н/б 6,0; зольность н/б 6,3). На одну плавку загружают 40 т шихты при обгде С вЂ” количество восстановителя

8 на одну плавку, т;

Ге - количество восстановителя

3 в 1-и загрузке, т;

Г1 — масса шихты на одну плавку,т;

Гы — масса подгружаемой шихты,т.. 5

Дозйровка каждого компонента в этом случае рассчитывается по формуле: щем содержании в ней восстановителя

8-9 мас.% (около 3,6 т), После окончания предыдущей плавки и выпуска расплава в печь грузят

25 т шихты (.62,5% от общего количества), содержащей 23,5 т восстановителя (9,4 мас.%), В момент открывания колошника догружают оставшиеся

15 т шихты, содержащей 1,25 т восстановителя (8,4 мас.%).

В процессе плавки от ее начала до появления открытого зеркала расплава напряжение снижали от 228 до (203182,5) В, а ток соответственно уменьшали от 25-27 кА, поддерживая рабочую мощность постоянной. С учетом доводки и рафинирования расплава удельный расход электроэнергии составил 1555 кВт.ч/т.

Пример 2, Процесс проводят в той же, что и в примере 1 печи с теми же исходными компонентами, Пер- воначальная загрузка составила 25 т шихты с содержанием восстановителя

4 мас,%. (1 т). Напряжение на электродах составляет 2?8 В, а ток — 2025 кА.,Погрузку оставшейся части шихты (15 т) производят непрерывно с возрастанием содержания в ней восстановителя в соответствии с уравнением (1). При загрузке бокситового концентрата 3,6 .т/г в первый час загружается 0,4 т (10 мас.%) во второй — 0,8 т (18,2 мас.%), а в третий — 1,2 т (25 мас.%). В последующийпериод плавки догружают оставшиеся

1,8 т бокситового концентрата, а электрические параметры изменяют аналогично примеру 1. Общее время плавки составляет 6,5 ч, а удельный расход электроэнергии — 1485 кВт<ч/т при том же качестве получаемого электрокорунда.

Пример 3. Проводят аналогично примеру 2, но догрузку шихты в печь произволят периодически, причем содержание восстановителя в каждой догрузке изменяется в .соответствии с уравнением (2). Через 3 ч после проплавления колошника в печь догружают 8 т шнхты с содержанием

11,1 мас.% восстановителя (0,9 т).

После вторичного проплавления колошника загружают оставшиеся 7 т шихты, содержащей 24,4 мас.%. восстановителя (1,7 т) при времени плавки 7,2 ч.

° 1710507

2С441(С-в -Свз) з . G - С 3

tu 3 4 р

С 15 - Св ) G Ä

G4, Gs Сы С9

CB c6 +

3 где Св Св, С ." „.С3

I — имеют указанные значения; — количество ших ы в i-й загруз-» ке, т.

Вторая

Пример

Способ плевки дел расх загрузка

Kolt4чес"чо вос та новите ля т

Нолнчество

IBNX T>> т

ГонпентНолнчес вос нов влек энер

xBr. рат восстаиовнтеля, 25 ° 0 2>85 9 4 15 0 1,25 8>4

I 555 7 ° 5

1485 6,5

Известный

Загрузка пронзводипясь с изменением солерхания от 10 ло 252

4,0

1,0

2 Непрерывный 25,0 восстановнтелн в пихте

1460 7,0

1600 7,2 (печа мпакует)

1480 7,0

1450 6,8

1460 7>0

1500 7 0

1440 . 6,8.

1400 6,5

1420 6 ° 5

1505 Винит

7,0 1,7 24,4

5,0 0,65 23,0

0 0 . 0>9 . 1!>1

50 035 70

4,0

1,0

Пернорическнй 25,0

34,0

5,0 1,7

0,5 ° 2,0

25,0

S;0

25 0 0,75 3,0 . 5 0

5,0 1>45

5,0 1,05

5,0 .0,92

5,0 0,61

8 0 до 302

10 до 222

10 до 208

8 до 322

8>.0

8,0

В;0

8,0

0 6 12 ° 0

29,0

21,0

18>4

12,2

0,4

0,4

0,4

0,4

05 10 ° 0

0,48 9,6

0,44 8,8

5,0

5,0

5 0

1,25 5,0

5,0

5 0

5 0

° Э

25,0

6,0

1,5

25,0

1 ° 75

Непре рмвямй

7,0

25,0

25,0

3,0

Сореркание восстановителя в винте изменялось с

0,75

1,25 ч

5,0

6>0

25,0

25 ° 0

25,0

1О

1,5

12"

2,0

0,5

Р р и м е ч а н и е. * - пример проворится в условиях, лехаднх ва пределамн заявленного интервала

Пример ы 4-12. Проводятся аналогично примерам 2 и 3, Условия проведения и полученные результаты i приведены в таблице.

Как видно из таблицы, проведение процесса по предлагаемому способу по сравнению с известным способом сокращает время плавки на 0 5-1,0 ч, расход электроэнергии снижается на: f0

4,5-}07.

Формула изобретения

1. Способ получения нормального электрокорунда, вклочающий плавку 15 агломерированного боксита в присутствии углеродистого восстановителя в рудотермической печи с первоначальной загрузкой в печь 50-70% шихты от общего расхода ее на плавку и перио-. 20 дическим раздельным выпуском корунда и ферросплава, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения удельного расхода электроэнергии и сокращения времени плавки, концентрацию .восстановителя в первоначально загружаемой шихте поддерживают равной 3-6 мас,X а затем увеличивают при непрерывной или периодической загрузке шихты до достижения к концу

I плавки концентрации восстановителя в загруженной шихте,равной стехиометрическому- значению по отношению к количеству боксита.

2. Способ но п. 1, о т л и ч а юшийся тейт что концентрацию восстановителя в догружаемой шихте при непрерывной загрузке определяют по формуле где С вЂ” концентрация восстановителя в догружаемой шихте в моМЕНТ б 1 з МаС . 7;

С вЂ” концентрация восстановителя

3 в загруженной к моменту а, шихты, мас. Х;

С вЂ” стехиометрическое содержа Ь ние восстановителя в шихте, мас. 7;

C < - количество шихты, необходимое на плавку, т, Г > — количество шихты, загружену\ ное в печь к моменту 9 т з р — время от начала непрерывной

3 загрузки до конца плавки,ч; л. с; — время от начала непрерывнбй загрузки до момента определения концентрации, ч.

3. Способ по п. ° 1, о т л и ч а ющ и fi с я тем, что концентрацию восстановителя в догружаемой шихте при периодической загрузке определяют по формуле