Способ подготовки шихты для выплавки фторидно-оксидных флюсов

 

Использование: в металлургии конкретнее - при выплавке фторидно-оксидных флюсов. Сущность изобретения: предложено мелкодисперсные шихтйвыё материалы предварительно брикетировать путем смешивания последних с 45-56%-ном раствором лйгноеульфанатов технических (ЛСТ) плотностью 1.20-1,30 г/см3 и содержанием оксида кальция 1,0-5,6 мас.%. Расход связующего определяется обратной кратностью к удельному давлению прессования (в кг/см2) 50-114. Шихту брикетируют на валковом прессе, затем подвергают совместной сушке и карбонизации при температуре 150-250°С в течение 60-120 мин. 3 табл..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 С 5/54

ГОСУДАРСТ8ЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТ80 СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4887281/02 (22) 04.12.90 (46) 07.01.93. бюл. М 1 (21) Днепропетровский металлургический институт (72) М.И.Гасик, В.П.Кандыбка, И.Г.Кучер и

В.А.Коваленко (56) 1. Заявка ФРГ М 3732351, кл. С 22 В 7/02, 1989.

2. Патент США N- 3799762, кл. С 21 С 7/00, 1974. (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШИХТЫ ДЛЯ

В bl ПЛАВ КИ ф ТОР ИДНО-ОКСИДНЫХ

ФЛЮСОВ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству фторидно-оксидных флюсов для сварки и электрошлакового переплава, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при производстве флюсов как сварочного, так и электрошлакового сортамента.

В настоящее время значительное внимание уделяется использованию экологически чистых технологий. В то же время технология выплавки фторидно-оксидных флюсов базируется на использовании пылевидных шихтовых материалов. Подаваемых в печь пневмотранспортом по труботечкам, что значительно ух1/дшает экологическую обстановку.

Известен способ производства брикетов из пылей сталеплавильных цехов, при котором пыли, содержащие более 15 мас. металлического железа, нагревают до 500 С во вращающихся печах с внешним обогревом, брикетируют в инертной атмосфере на валковых прессах при давлениях 60-150

„.,5U „„1786105 А1 (57) Использование: в металлургии конкретнее — при выплавке фторидно-оксидных флюсов. Сущность изобретения . предложено мелкодисперсные шихтбвые материалы предварительно брикетировать путем смешивания последних с 45-56 -ном раствором лйгносульфанатов технических (ЛСТ) плотностью 1,20-1,30 г/см и содержанием оксида кальция 1 0-5,0 мас., . Расход связующего определяется обратной кратностью к удельному давлению прессования (в кг/см ) 50-114. Шихту брикетируют на валковом прессе, затем подвергают совместной сушке и карбонизации при температуре

150-250ОС в течение 60-120 мин. 3 табл.. кН/см ширины валка. Затем брикеты охлаждают воздухом до 130 С (1).

Однако данный способ не является эффективным при брикетировании пылевидных материалов рудного происхождения, поскольку при этом не требуется предварительное спекание (или создание условий для него), а также создание инертной атмосферы.

Ближайшим техническим решением к изобретению является способ подготовки шихты, включающий брикетирование компонентов с добавкой связующего вещества, которое быстро теряет свои связующие свойства при высоких температурах, В качестве связующего вещества йспользуется черная патока и известь, талловое масло или лигнит (2).

Данный способ подготовки шихты предназначен для получения флюса из"брикетов, при этом технология получения брикетов обеспечивает разрушение брикетов при их вводе в шлаковый расплав, что необходимо для ускорения процесса растворения извести в шлаке. Однако зто является яедостат1706105 ком при промышленном получении. флюсов Известно использование брикетов:при электротермическим способом, Кроме того, выплавке барийсодер>кащего сплава, где в прототип предусматривает применение де- шихту входили баритовый концентрат, газофицитных и дорогостоящих связующих ве- вый уголь, кварцит и коксик, С лесь барита с ществ, например, таллового масла, которые 5 углем брикетировали, Однако содержание характеризуются высокой вязкостью, что не углерода является вредной примесью во позволяет достичь высокого качества пере- флюсах, Кроме того, известно брикетировамешивания связки с компонентами шихты ние гидроокиси алюминия с использовании,следовательно, снижает прочностные ха- ем в качестве связки едкого натрия и рактеристики полученных брикетов. Приме- 10 жидкого стекла, Однако использование уканение свободной извести в качестве "эанйыхсвязующих веществ при подготовке связующего приводит к разбуханию брике- шихты для выплавки фторидно-оксидных та при хранении его на воздухе, т,к. СаО флюсов не представляется возмо>кным, т,к. плохо смачивается жидким связующим и в содержание этих компонентов в готовом атмосферных условиях происходит его гид- 15 флюсе строго ограничйвается. ратация до Са(ОН)2, что также не способст- Известен способ окомкования флюоривует получению прочных брикетов, Кроме товых концентратов с использованием в катого, недостатком прототипа является низ-,честве связующего жидкого стекла, Однако кая термическая прочность брикетов, что в.работе представлены материалы по Rollобусловлено низкой температурной стойко- 20 учению флюоритовых окатышей. Производстью применяемого связующего, а так>ке ство >ке окатышей в настоящее время тем, что данный способ не обеспечивает является менее эффективным. Брикетиросоздания условий для протекания процес- ваниешихтвотличиеотокомкования поэвосоВ карбонизации. Данный способ позволя- ляет при значительно меньшем расходе ет получать брикеты ссодер>канием СаР2 от 25 сырьевых материалов получать брикеты с

10 до 55 мас.ч. Однако в нем не оговорены постоянной плотностью и содержанием влаусловия получения брикетов из других пы- ги, а также является более производительлевидных материалов, например, флюори- ным процессом. тового концентрата, магнезита, шламов Согласно предлагаемому способу брифлюсоплавильного производства идр. Кро- 30 кетированию подвергают пылевидные маме того, использование.брикетированной териалы флюсоплавильного производства по данному способу шихты ь качестве флю-.. фракции более 10 мкм и с удельной поверхса приводит к развитию процессов испаре- ностыо 5000-25000 см /r. Использование

2 ния фторсодержащих компонентов шлака шихтовых материалов фракции более 10 мкм при введении данного флюса в плавильный 35 способствует более качественному смачиагрегат, что обусловлено термической дис- вению частиц шихты связующим компоненсоциацией гидроокиси кальция с последую- том. Применейие фракции менее 10 мк л щим образованием летучего соединения приводит к неоднородности получаемого фтористого водорода, Таким образом, ука- брикета, Кроме того, болышое влияние на эанный способ подготовки шихты не позво- 40 качество подготовленной шихты оказывает ляет снизить петери компонентов удельная поверхность применяемых мате" . пылевыносом и исйарением, а также повы- риалов. Брикетирование шихты с удельной сить выход годного флюса. поверхностыа менее 5000 см /г ухудшает

Цель изобретения — снижение потерь условия получения равномерных по плотнокомпонентов пылевыносо л и испарением, а 45 сти брикетов, Брикетирование пылевидных также повышение выхода годного флюса, материалов с удельной поверхностью более .

Поставленная цель достигается тем, что 25000 см /г отрицательно влияет на термипылевидные компоненты фл1осоплавильно- ческую прочность полученных брикетов ввиlo производства фракции более 10 мкм и ду их черезмерной пластичности., удельной поверхностью 5000-25000 см /г 50 Достоинством предлагаемого способа

2 смешивают с 45-55%-ном раствором лигно- подготовки шихты, в отличие от прототипа, .сульфонатов технических плотностью 1,20- является применение в качестве связующе1,30 г/см и содержанием оксида .кальция го 45-55%-ного раствора лигно-сульфонатов

1,0-5,0 мас.%, при этом расход связующего технических (ЛСТ) плотностью 1,20-1,30 г/см определяется обратной кратностью кудель- 55 и содер>кание л оксида кальция 1,0-5,0 MGc,%, номудавлению прессования 50-114 с после- что обеспечивает необходимую вязкость дующим брикетированием шихты на саязующегоиулучшастусловиясмачивания валковом прессе, совместной сушкой и кар- пылевидных частиц при их смешивании, Исбонизациейбоикетав притемпературе150- пользова -:ие ЛСТ с концентрацией ме,oo

250 С в течение 60-120 мин, 4.>,;- с н и>к л ет "- ÿ >I(ó 1 të Ã с в ои с в а с е я ау к> ц o1786105 го ввиду снижения адгезионной способности. Применение ЛСТ с более, чем 55 процентным содержанием в растворе ухудшает качество подготовленной шихты вследствие повышения содержания в ней серы, Смешивание шихты с ЛСТ плотностью менее или более 1.20-1,30 г/см соответстз венно снижает технологичность процесса брикетирования, поскольку уменьшается выход годных брикетов.

Кроме того, достоинством предлагаемого способа подготовки шихты является введение оксида кальция в составе раствора ЛСТ, что, в отличие от прототипа, не приводит к сйижению прочности полученных брикетов, поскольку гидратация СаО происходит предварительно в составе связующего по реакции

СаО+ Н20 = Са(ОН)2 (1)

Последнее способствует упрочнению брикета вследствие протекания процесса карбонизации.

Содержание оксида кальция в растворе

ЛСТ регламентируется дальнейшим технологическим переделом, П ри содержании менее 1 мас. эффективность влияния СаО на прочностные характеристики брикетов невелика, что обусловлено низким его содержанием, Применение в качестве связующего ЛСТ с содержанием СаО более

5 мас. приводит к увеличению последнего в составе конечного продукта(фторидно-оксидного флюса АНФ-6) сверх нормативного, определяемого требованиями технической документации. Введение СаО в составе ЛСТ и смешивание его с компонентами шихты способствует также блокированию межзеренных границ полученного брикета, по которым и роисходит оплавление при дальнейшем технологическом переделе подготовленной шихты вО фторидно-оксидный флюс.

Расход связующего определяется обратной кратностью к удельному давлению прессования 50-114. Рекомендуемое удельное давление прессования для пылевидных компонентов флюсоплавильного производства фракции более 10 мкм составляет 600800 кг/см . В то >ке время в зависимости от

2 влажности исходных компонентов нижний предел удельного давления прессования можетсоставлять 400 кг/см . Более высокое давление прессования способствует снижению расхода связующего ЛСТ и, наоборот, понижение давления прессования способствует увеличению расхода связующего для получения прочного брикета, В соответствии С приведенной обратной кратностью расход ЛСТ составляет 7-12 мас.% от веса шихты. При этом снижение расхода ЛСТ менее 7 мас. приводит к ухудшению брикетируемости шихтовых материалов, а также недостаточно блокирует оксидом кальция межзеренные границы, что обус5 ловливает повышенные потери шихтовых материалов на данном и последующем пределах. Повышение расхода связующего более 12 мас. нерационально, поскольку материал приобретает излишнюю пластич10 ность и не обеспечиваются прочностные характеристики полученных брикетов, Брикетирование смешанной шихты производят на валковом прессе, оснащенном формообразующими ячейками, После окон15 чания процесса формообразования производят совместную сушку и карбонизацию брикетов при температуре 150-250 С в течение 60-120 мин.

В отличие от прототипа предлагаемый

20 способ подготовки шихты обеспечивает высокую термическую и"рочность полученных брикетов, ввиду совместного протекания процессов сушки и карбонизации, поскольку естественная карбонизация на воздухе

25 протекает медленно, т.к. содержание углекислого газа в атмосфере не превышает

0,04 мас, . Сушку брикетов производят в сушилке конвейерного типа. В качестве теплоносителя используют природный газ. При

30 сжигании газа происходит образование двуокиси углерода

СН4 + 202 = С02 + 2Н20пар (2)

Процесс карбонизации при этом протекает в две последовательные фазы:

35 1) испарение механически примешан- ной воды и постепенная кристаллизация

Са(О Н)2;

2) карбонизация гидрата кальция при поглощении С02 из атмосферы сушильной

40 печи по реакции:

Са(0 Н)2 + С02 + и Н20 =

=СаСОЗ+(и+ 1) Н20 (3)

Карбонизация способствует образованию в брикете разветвленного карбонатно45 I.o скелета, что увеличивает прочностные свойства, Температура сушки (карбонизации) менее 150 С нежелательна, поскольку снижает интенсивность процессов цементации

50 брикетов, Превышение температуры сушки (карбонизации) более 250 С приводит к выгоранию связующего и, следовательно, снижению прочностных характерйстик брикетов, 55 Длительность сушки менее 60 минут не обеспечивает полноты протекания процессов карбонизации брикетов. Более 120 минут сушить брикеты нерационально, поскольку за этот период достигается необходимая прочность.

1786105

Согласно заявляемому способу подго- чего брикеты поступают на склад готовой товки шихты брикетированию могут подвер- продукции. гаться пылевидные материалы В лабораторных условиях по проведенфлюсоплавильного производства: флюори- нойтехнологической цепочке было проведетовый концентрат, каустический магнезит, 5 но б ри кети райан и е и ы л е в ид н ы х глинозем в составе флюорита и магнезита, материалов флюсоплавильного производстшламы флюсоплавильного производства и ва: флюоритового концентрата, магнезита, др. материалы. Связующее вещество — лиг- флюорита с глиноземом, шламов флюсоплано-сульфонаты технические — должно изго- вильного производства. товляться и поставляться в соответствии с 10 Технологические параметры предлагаетребованиями ОСТ 13-183-83.. мого способа подготовки шихты представТребования к применяемым шихтовым лены в табл. 2. материалам должны удовлетворяться по хи- Каждый компонент подвергался испымическомусоставу, влажности,атакжевер- таниям по пяти вариантам. Данные о рехним пределом содержания макрочастиц, 15 зультатах испытаний для каждого вида также результаты испытаний полученных табл. 1..

2.3. Массовая доля влаги во флотацион- 20 брикетов в последующем переделе — полном плааикошпатовом концентрате всех марок не должна превышать 1,0%.

2.4. Во флотационном плавикошпэто- . вом концентрате всех марок массовая доля учении плавленных фторидно-оксидных флюсов в электропечах.

На основайии проведенных испытаний можно заключить, что оптимальными техночастиц более 0,14 мм не должна превышать 25 логическими параметрами брикетирования

10%. обладают варианты 2-4, чему соответствоваДостоинствэми предлагаемого способа ло удельное давление брикетирования 600подготовки шихты для выплавки фторидно- 800 кг/см при остальных параметрах, г оксидных флюсов является снижение по- приведенных в отличительной части формулы изобретения. При этом вариант 1 характеризуется минимальными значениями прочностных характеристик. Испытания брикетов, полученных по варианту 5, характеризуются снижением прочностных характерь компонентов- пылевыносом и 30 испарением на стадии выплавки, улучшение экологической обстановки на рабочих местах, а также повышение выхода годного флюса. Кроме того, достоинствами является смешивание компонентов со связующим, в 35 теристик для всех видов материалов ввиду составе которого находится предварительно гидратированный оксид кальция, что позволяет в последующем при правильном . выборе теплоносйтеля производить упрочперепрессования шихты.

При использовании подготовленной шихты для выплавки фторидно-оксидных флюсов получено снижение расхода брикенение брикета путем карбонизации. 40 тов за счет уменьшения потерь компонентов пылевыносом и испарением (табл. 3).

Ожидаемый экономический эффект от подготовки шихтовых материалов методом брикетирования в условиях Никопольского

Технологическая линия подготовки пылевйдных материалов включает дозирование компонентов " из дозировочных . бункеров, транспортировка шнеком по труботечкам к лопастйым двухвальным смеси- 45 телям. Впрыск в смеситель связующего JlCT плотностью 1,20-1,30 г/GM3. B дальнейшем шихтовые материалы перемешиваются, увлажняются и по труботечкам поступают в завода ферросплавов составит более 205 тыс. руб. в год, Формула изобретения . Способ подготовки шихты для выплавки фторидно-оксидных флюсов, включающий приемный бункер брикетировочного прес- 50 брикетирование пылевидных компонентов са. Пресс валкового типа, оснащенный фор- фласоплавильного производства с добавмообразующими ячейками на бандажах. кой связующего вещества, о т л и ч а юШихтэ поступает сверху в межвалковое про- щ и in с я тем, что, с целью снижения потерь странство, запрессовывается усилием 600- компонентов пылевыносом и испарением и

800 кг/смг и сырые брикеты падают на 55 повышения выхода годного флюса, вкачестгрохот. Просыпь при этом элеваторным кон- ве связующего используют 45-55%-ный расвейером возвращается в приемный бункер, твор лигно-сульфэнатов технических (ЛСТ)

В дальнейшем по ленте брикеты транспор- плотностью 1 20 1 30 г/см и содержанием з тируются до конвейерного сушила, где про- оксида кальция 1,0-5,0 мас.,, который смеизводится их сушка и кэрбониэация, после шивают с пылевидными компонентами

Например, требования по химическому со- материала приведены в табл. 3. ставу к концентратам плавикошпатовым Для большей наглядности в табл. 3 кро(выписка из ГОСТ 76-18-83) приведены й" . ме прочностных характеристик, приведены

1786105

9 фракции более 10 мкм и удеЛьной поверхность1о 5000-25000 см, Г1ри этом расход свя2 зующеГО определяют обратной кратностью кудельномудавлению прессования в кг/см

50-114, а брикетирование осуществляют на валковом прессе с последующей совместной сушкой и карбонизацией брикетов при температуре 150-250 С в течение 60-120 мин.

Таблица 1 твблиг1а 3

Выход годных брикетов,,(Снижение расхода материала для выплавки флюса. кг/пла вк

Г1редел прочности при сжатии, кг/с)л

Вариант брикетирования

Прочность на истирание, $

Прочность па удар, количество сбрасываний

Материал

Флюоригоеый концентрат

Магнезит

70 мас.$ флеорнтовагO КоНцентрата + 30 мас.g глиноеема

Блажил флюсоплавильного производства

Составитель М. Гасик

Техред M.Ìoðãåíòàë

Редактор Корректор Л, Ливринц

Заказ 229 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 415

Производственно-издатвльский комбинат "Патент", г. ужгород, ул,Гагарина, 101

2

4

6

2

4

6

2

5

1

3

5

1О

8

18

24

16

29

21

4

12

18

1G

9

12

16

19

17

92

93

93

90 .93

9694

86

69

92

91

93

96

95 .60

86

88

92

91

89

92

94

69

83

88

91

93

89

87

89

92

94

93

50 10

12