Способ доменной плавки титаномагнетитовых руд

 

Сущность изобретения: в шихту вводят компоненты, содержащие оксид кальция в количестве, обеспечивающем основность (CaO:Si02) конечного шлака в пределах от (0,04 ТЮ2% - 0,7) до (0,06 ТЮ2% - 1.2). при достижении массовой доли ТЮ2 в шлаке 40%. Основность (CaO:Si02) агломерата (окатышей) изтитаномагнетитового концентрата устанавливают из условия получения основности пустой породы в этих же пределах . 2 табл.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s С 21 В 5/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

СО

О 4 (21) 4849036/02 (22) 25.04.90 (46) 15,01.93. Бюл. М 2 (71) Институт металлургии Уральского отделения АН СССР и Организация арендаторов

Чусовского металлургического завода (72) Л.Ф.Алексеев, А.М.Берсенева, Г.Г,Гаврилюк, И.Н.Губайдуллин, В,Н.Зеленов, Б.В.Ипатов, Ю.А.Леконцев, А.А.Першуков, А.В.Ченцов, Ю.А.Чесноков и С,В.Шаврин (73) Организация арендаторов Чусовского металлургического завода (56) Производство чугуна. Технологическая инструкция ТИ 102-Д-78-88, Н. Тагил, 1988, Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству в доменных печах природно-легированного ванадиевого чугуна и титанистого шлака с массовой долей диоксида титана более

400/

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ доменной плавки титаномагнетитовых руд, включающий вдувание природного газа в горн печи, загрузку и проплавку кокса, рудных компонентов и флюсов, выпуск ванадиевого чугуна с массовой долей кремния в пределах от 0,1 до 0,3% и титанистого шлака с основностью (CaO;SiOz) в пределах от 0,9 до 1,2 при массовой доле Т10г до 12%.

Недостаток этого способа состоит в том, что при его реализации имеют место осложнения, связанные с образованием в восстановительных условиях доменной печи тугоплавких карбидов титана, которые, выделяясь на контактных поверхностях ме,, .Ж„, 1788971 А3 (54) СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ ТИТАHOMAL ÍÅÒÈÒOBÛX РУД (57) Сущность изобретения; в шихту вводят компоненты, содержащие оксид кальция в количестве, обеспечивающем основность (СаО:SiOz) конечного шлака в пределах от (0,04 Т 02% — 0,7) до (0,06 TiOz% — 1.2), при достижении массовой доли TiOz в шлаке

40%. Основность (СаО: Si02) агломерата (окатышей) из титаномагнетитового концентрата устанавливают из условия получения основности пустой породы в этих же пределах. 2 табл, талл-кокс, шлак-кокс, затрудняют коагуляцию капель металла, ухудшают дренаж шлака через коксовую насадку и способствуют зарастанию горна неплавкими массами. По мере повышения содержания диоксида титана в шлаке осложения нарастают и при

Т 02 на уровне 30% доменная печь начинает работать неустойчиво с низкими техникоэкономическими показателями. В частности, из-за частых загромождений горна неплавкими массами и переводов печи по этой причине на проплавку обычной шихты, уменьшается средняя маСсовая доля ванадия в чугуне и TiOz в шлаке, вследствие чего ухудшается качество конвертерного ванадиевого шлака, а для переработки на пиг- ментную двуокись титана может выделяться только часть доменного шлака (другая часть получается некондиционной).

Цель изобретения — повышение технико-экономических показателей работы доменной печи при работе на шлаках с массовой долей Т 02 более 40%.

1788971

Указанная цель достигается тем, что в известном способе доменной плавки титаномагнетитовых руд, включающем загрузку и проплавку шихты, компоненты которой содержат оксид кальция, вдувание углеводородных добавок в горн печи, выпуск ва нади е"в бго 4ут и а и титан истого шла ка, согласно изобретению, оксид кальция вводят в шихту в количестве, обеспечивающем основность конечного шлака (CaO:SION) в пределах от (0,04 Т!02 — 0,7) до (0,06 TIQg — 1,2), причем при окусковании титаномагнетитового концентрата его флюсуют известняком, расход которого устанавливают из условия обеспечения основности первично го шлака в этих же и ределах.

Способ осуществляют следующим образом, По задан йому составу титаномагнетитового концентрата",кокси ка дл я агломерации, известняка и других добавок рассчитывают состав агломерата (окатышей) и его пустой породы, Корректируют расход известняка в агломерационную шихту таким образом, чтобы обеспечивалась заданная основность пустой породы агломерата (пер вичного шлака). Из условия обеспечения заданной основности конечного шлака находят расход сырого известняка, Состав чугуна, дутьевой и газодинамический режим устанавливают и поддерживают в соответствии с технологической инструкцией.

Пределы основностей шлака обосновываются результатами исследований вязкости (), приведенными в табл.1, из которой следует, что в исследованном интервале от

40 до 60/ Т Ог существует область (канал) оптимальных основностей, при которых температуры кристаллизации шлаков (Т) минимальны (последние определены как точки

1 излома прямых в координатах In g = — ), Т

Отклонение основностей в обе стороны от оптимальной связано с повышением температур кристаллизации, Количественная характеристика оптимальной основности выражается функцией (0,05 Т 02 — 0,95). Колебания ее, обусловленные в частности нестабильностью состава"и соотношений компонентов шихты должнй быть ограничены достаточно узкими пределами от (0,04 TIOz — 0,70) до (0,06 Т 02 — 1,2), соответствующими, согласно табл,1, колебаниям температуры кристаллизации в пределах 10-15 К. Кроме того, во избежание перегрева шлака на всех стадиях его формирования, целесообразно и расход известняка при окусковании "титаномагнетйтового концентрата устанавливать таким, чтобы

20 + 0,9 n+ 1,57

С = 320 m Т 02 (5 02+ 0

+ 0,9 (CaO+ n (SION.+ О, где СаО, SION, TI02, Fe, FeO соответствующих ком поне

25 рате, /:

55 первичные шлаки (пуская порода) имели среднюю основность также (0,05

TiOz — 0,95).

Пример. В качестве исходного сырья, подлежащего комплексной металлургической переработке с извлечением железа, ванадия и титана, принят Медведевский титаномагнетитовый концентрат состава, %: Fe 53,12; FeO 30,34; TIOz 18,88; SION 3,0;

А120з 2,51; СаО 0,89; MgO 2,09; VzOg 0,96;

МпО 0,61.

Расход известняка (Ф) при агломерации находят по приближенной формуле, учитывающей разубоживающее влияние на состав пустой породы известняка и золы кокса

Ф = 0,25Ь+ с — 0,5 b а = 100 — 1,43 Fe + 0,111 FeO

Ь = 1,85 (СаО + и SION) + 1,73 а + ,5) — 3,2 (а +

5)), — массовые доли нтов в концентm, n — коэффициенты, определяющие основйоЬть СаО:5 02 = (m.ÒI02 — n).

Например, для Медведевского концентрата при оптимальной основности (m= 0,05;

n= 0,95) коэффициенты à, b, с равны соответственно 27,4, 56,75, 71,0, а расход известняка Ф= 10 к концентрату.

Из титаномагнетитового концентрата с добавкой 10 / известняка при расходе коксика 7 / получен агломерат состава,,,: Fe

48,33; FeO 11,8; TIOg 17,16; Si02 . 3,33; СаО

5,62; MgO 1,98; AlzOj 2,55; Ч205 0,87; МпО

0,54.

В угольной печи сопротивления с использованием в качестве восстановителя древесного угля, из агломерата выплавлен первичный шлак состава, /: TIOz 53,1; SION

10,3; СаО 17,4; М90 6,1: А1 0з 7,9; V20; 0,6;

МпО 0,9; FeO 1,2, основность которого (1,69) соответствует оптимальной (СаО:SION = 0,05

Ti02 — 0,95 = 0,05; 53,1 — 0,95 = 1,70).

Шлак, полученный из того же агломерата, но с добавлением зЬлы кокса из расчета расхода его 500 кг на 1 т чугуна с мас. /: TI02

50,7; SION 14,3; СаО 17,1; MgO 6,0; А!20з

9,85; Ч205 0,4; МпО 0,64; Fe0 0,74 является кбнечным, но по основности не оптимальным (0,05 50,7 — 0,95) = 1,58 > 20,2) 13,7.

Поэтому часть шлака переплавлена с добавлением 6,8 г известняка на каждую 100 г шлака.

Для опред е ленйя допо лнительного расхода известняка (Л Ф ) на 100 кг шлака можно использовать приближенные формулы b) = 100+ 1,70 (СаО + и SION) = 100+ 1,07

1788971..Т а блица 1

Составы и температуры кристаллизации синтетических шлаков

Состав шлака, нас.l

Опыт

Теипература кристаллизао ции, С.

СаО э1О !

Si0@ СаО

-- †1-----то

26,5

24,7

22,9

21,4

0,70 I 385

0,90 136О

1,05 1352

1,20 1365

20,5

22,3

24,1

25,6

При 10 А1 0.з и ЗХ ИрО

40 20,7 26,3

50 18 1 28 9

50 16,8 20,2

50 14,2 22,8

50 11,9 25,1

60 10,4 16,6

60 10,0 17,0

60 90 180

60 82 188

60 71 199

1376

1451

1407

1393

1416

1428

1429

6

8

11

12

13

1,27

1,60

1,20

1,60

2,10

1,60

1,70

2,00

2,28 (17,1 + 0,95 14,3) = 132,8; Ci= 185 Km TIOz—

-m) Я 02 — СаО) = 185 ((0,05 50,7) 14,3 — 17,1)=

= 966,8.

Ф =.ã025 1 + c — 05 b=

= 0,25 132,8 + 960,8 — 0,5 132,8 = 6,8 кг.

Полученные 3 пробы шлака исследовали на фильтруемость через коксовую насадку. Для этого пробу шлака загружали в верхнюю часть тигля с решетчатым дном, заполненным коксиком фракции 10 — 12 мм и нагревали со скоростью 3 К/мин до окончания фильтрации через слой коксика. При этом фиксировали температуру начала и конца фильтрации, количество вытекшего шлака, среднюю скорость фильтрации и остаток шлака в коксовой насадке. Для сравнения по той же методике из качканарского агломерата состава, %: Fe 56,8; TIOz 2,6;

SION 5,4: AI20a2,8; СаО 6,67; MgO 2,70; Ч20

0,55; МпО 0,25 выплавили шлак мас.%; TIO2

9,2; SION 28,9; AI20g 15,8; СаО 32,6; MgO

12,2; Ч20 0,28; МпО 0,22; FeO 0,61, Результаты опытов, приведенные в табл.2, показывают, что высокотитанистый первичный и конечный шлаки оптимальной основности с массовой долей TIOz более

40% имеют примерно одинаковые характеристики фильтруемости и близкие к характе5 ристикам обычного шлака (прототипа), что обеспечит устойчивую работу доменной печи с высокими технико-экономическими показателями.

10 Формула изобретения

Способ доменной плавки титаномагнетитовых руд, включающий загрузку и проплавление шихты, содержащей оксид

15 кальция, вдувание углеводородных добавок в горн печи, выпуск ванадиевого чугуна и титанистого шлака, отличающийся тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей работы печи при до20 стижении массовой доли TIOz в шлаке 40%, оксид кальция вводят в шихту в количестве, обеспечивающем основность конечного шлака в пределах от (0,040% TIO2 — 0,7) до (0,06% TIOg — 1,2).

1788971

Таблица 2

Характеристики фипьтруемости шпаков ччзмь я

Температура, С т

I ОсновРасход на 1 т чугуна, кг

Опыт агпоме- нзвестрат няк

1(прототип) 1,23 0,373 Э,г 28,9 1,13

2, 8

26,6

2(первичный шлак) 53,1 10,3 1,69 1420 1507 25,3

2,57

1,69

1937

3(конечный шпак) 1937 45,0 1,69 0,675 4. 3, 7 13,7 1,47 1418 1486 27,1

3,22

1 69 0 649 53 7 1.4 1 1 21 1438 1535 47 4 1 63

1937

25

35

45

Составитель Н.Дунаев

Техред М.Моргентал Корректор Н.Гунько

Редактор

Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 01

4(конечный шпак без попопнитепьного известняка) ность а гпомерата

Кратность шпака азьы1!ассоаая доля в шпака

ТСп S(0

Основность шпака начало конец фивы» Фипьт рации рации

1412 1494 йассоеая доля оснозности, Средняя скорость

Фильтрации, 2 мин