Способ стабилизации гранулометрического состава отвального шлака феррованадиевого производства

 

Изобретение относится к способам обработки шлаковых расплавов, в частности сливного отвального шлака феррованадиевого производства, с целью изменения его физических и химических свойств. Сущность изобретения: отвальный шлак феррованадиевого производства, склонный к саморассыпанию при охлаждении на воздухе, смешивают со шлаком доменного производства чугуна в массовом соотношении 1: (1+3). Перед смешиванием шлаковых расплавов двух металлургических производств в отвальный шлак феррованадиевого производства вводят кремнеземсодержащую добавку в количестве 0,05 - 0,15 от него массы. 1 з. п. ф - лы, 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам обработки шлаковых расплавов, в частности сливного отвального шлака феррованадиевого производства, с целью изменения их физических и химических свойств.

Известен способ внепечной стабилизации отвального шлака феррованадиевого производства, включающий ввод в шлаковый расплав борного ангидрида в количестве не менее 5 кг на 1 т шлака [1] .

Основные недостатки известного способа: степень стабилизации гранулометрического состава отвального шлака не превышает 85% ; большие потери феррованадия в виде корольков со сливными отвальными шлаками; использование дефицитных и дорогостоящих борсодержащих добавок; недостаточно высокий экологический эффект.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ внепечной стабилизации отвального шлака феррованадиевого производства, включающий ввод в шлаковый расплав смеси из оксида бора и обожженного на 50-80% известняка при массовом соотношении компонентов (0,25-1,0): 1 в количестве 0,01-0,05 от массы шлака [2] .

Этот способ устраняет частично первый и четвертый из перечисленных выше недостатков базового способа за счет увеличения степени стабилизации гранулометрического состава отвального шлака с 85 до 93-95% и улучшения экологических условий производства.

Целью изобретения является исключение борсодержащих добавок из технологических операций по стабилизации гранулометрического состава отвального шлака, уменьшение потерь ванадия со сливным отвальным шлаком и улучшение экологических условий производства.

Цель достигается тем, что в известном способе стабилизации гранулометрического состава отвального шлака феррованадиевого производства, включающем его перевод в шлак, не способный к саморассыпанию при охлаждении, отвальный шлак феррованадиевого производства смешивают с жидким шлаком доменного производства чугуна в массовом соотношении 1: (1-3).

Перед смешением шлаковых расплавов в отвальный шлак феррованадиевого производства вводят кремнеземсодержащую добавку в количестве 0,05-0,15 от его массы.

Заявителю известен способ ввода кремнеземсодержащей добавки в известково-силикатный шлак при выплавке стали в дуговых электропечах с магнезитовой футеровкой.

В предлагаемом способе кремнеземсодержащую добавку вводят с целью повышения эффекта стабилизации гранулометрического состава отвального известково-силикатного шлака феррованадиевого производства. При этом кремнеземсодержащую добавку вводят в количестве, обеспечивающем отсутствие эффекта "саморассыпания" шлака после смешения шлаковых расплавов двух металлургических производств и последующего охлаждения на воздухе.

В известном способе кремнеземсодержащую добавку вводят с целью повышения качества стали за счет ее обработки кислым шлаком с отношением CaO/SiO₂ = 0,3-0,6, т. е. по другому назначению.

Изложенное позволяет считать, что предложенное техническое решение соответствует критерию "Существенные отличия".

Смещение отвального известково-силикатного шлака феррованадиевого производства, содержащего 50-55% CaO, 28-30% SiO₂, 5-10% MgO, 8-10% Al₂O₃, и шлака доменного производства чугуна, содержащего 36-45% СаO, 32-40% SiO₂, 2-3% MgO, 10-16% Al₂O₃, 2-5% CaS, направлено на решение следующих технологических задач: - перевод двухкальциевого силиката 2 CaO˙SiO₂ в полуторакальциевый 3 CaO˙2SiO₂ и однокальциевый CaO˙SiO₂ силикаты с целью предотвращения рассыпания в порошок отвального шлака феррованадиевого производства при температуре 675^оС в результате изменения двухкальциевым силикатом модификации β на γ с увеличением объема; - уменьшение температуры плавления шлака за счет более низкой (1250-1275^оС) температуры плавления доменного шлака, увеличение продолжительности пребывания шлака в жидком состоянии и создание за счет этого благоприятных условий для осаждения корольков феррованадия; - улучшение экологических условий производства за счет 100% -ной стабилизации гранулометрического состава отвального шлака феррованадиевого производства и снижения содержания серы в шлаке после смешения шлаковых расплавов двух металлургических производств.

Соотношение масс шлака доменного производства чугуна и отвального шлака феррованадиевого производства находится в пределах (1-3): 1.

Влияние этого соотношения на основные показатели предлагаемого способа стабилизации гранулометрического состава отвального шлака феррованадиевого производства при граничных, среднем и запредельных значениях соотношения приведено в табл. 1.

Из приведенных в табл. 1 данных следует, что заявленные пределы соотношения масс смешиваемых шлаков являются оптимальными и обеспечивают достижение наилучших показателей процесса.

Увеличение массового отношения доменного шлака к отвальному шлаку феррованадиевого производства более 3,0 не ухудшает и не улучшает приведенных в табл. 1 показателей процесса, однако приводит к существенному увеличению содержания серы в шлаковом расплаве (с 1,8 до 3,0% CaS). Это ухудшает экологические условия при грануляции шлака в результате увеличения вредных выделений H₂S.

Кроме того, большой расход доменного шлака обуславливает трудности организационного характера, связанные с транспортировкой повышенных количеств жидкого шлака.

С целью увеличения эффекта стабилизации гранулометрического состава отвального шлака феррованадиевого производства при повышеных значениях основности шлаков предлагаемый способ предусматривает ввод в отвальный шлак феррованадиевого производства, перед смешением шлаковых расплавов, кремнеземсодержащей добавки в количестве 0,05-0,15 от его массы.

Ввод добавки наиболее целесообразно производить в электропечь непосредственно перед сливом отвального шлака.

В табл. 2 приведены данные, характеризующие влияние расхода кремнеземсодержащей добавки на основные показатели предлагаемого способа.

Из приведенных в табл. 2 данных следует, что присадка кремнеземсодержащей добавки в количестве 50-150 кг/т отвального шлака феррованадиевого производства является оптимальной и обеспечивает достижение наилучших показателей предлагаемого способа.

Присадка кремнеземсодержащей добавки в количестве более 150 кг/т отвального шлака не ухудшает и не улучшает показателей процесса и является нецелесообразной, так как приводит к повышенному расходу добавки и необоснованному увеличению количества шлака с вытекающими отсюда последстивиями.

Ниже приведены примеры конкретного технического осуществления предлагаемого способа стабилизации гранулометрического состава отвального шлака феррованадиевого производства.

Выплавку феррованадия производят силикоалюмотермическим способом в дуговой электропечи ДС-6Н1 с магнезитовой футеровкой и мощностью трансформатора 4000 кВА.

После завершения восстановительного периода плавки сливают в шлаковые чаши 6 т отвального известково-силикатного шлака, содержащего 52,5% CaO, 29,0% SiO₂, 7,5% MgO, 9% Al₂O₃, 0,25% Y₂O₅ (основность шлака 1,8).

К этому времени в электрометаллургическое отделение цеха феррованадия подают шлаковоз со шлаковой чашей емкостью 16 м³ с 6-18 т жидкого доменного шлака, содержащего 42,9% CaO, 38,1% SiO₂, 1,6% MgO, 13,6% Al₂O₃, 3,7% CaS (основность шлака 1,1).

Сливают 6 т отвального шлака феррованадиевого производства в шлаковую чашу, частично заполненную жидким доменным шлаком. Слив шлака производят сплошной струей с большой высоты, обеспечивая тем самым хорошие условия для перемешивания шлаковых расплавов и выравнивая их химических составов.

В итоге получают однородный шлаковый расплав в количестве 12-24 т, содержащий 46,3-48,3% CaO, 33,8-36,5% SiO₂, 11,2-11,4% Al₂O₃, 3,2-4,7% MgO, 1,8-2,8% CaS при основности шлака 1,3-1,4.

В отработанных пробах шлакового расплава после их охлаждения на воздухе не обнаружено порошкообразных функций, что свидетельствует о 100% -ной стабилизации гранулометрического состава отвального шлака феррованадиевого производства.

После 2-часовой выдержки сливают шлаковый расплав на шлаковом отвале и извлекают из шлаковых чаш коржи металла, представляющие собой высокоуглеродистый ванадийсодержащий сплав (12-28% Y). Вес коржей металла находится в пределах 110-260 кг в зависимости от массового соотношения смешиваемых шлаковых расплавов. В формировании металлических коржей принимают участие корольки феррованадия отвального шлака феррованадиевого производства и корольки чугуна доменного шлака.

Пример технического осуществления предлагаемого способа при повышенной основности отвального шлака феррованадиевого производства и доменного шлака, соответственно, 2,0 и 1,4.

За 10-15 мин до слива отвального шлака из электропечи в шлаковый расплав вводят 300-900 кг песка, снижая тем самым основность отвального шлака до 1,35-1,5.

После смешения отвального шлака феррованадиевого производства с доменным шлаком получают шлаковый расплав с основностью 1,35-1,45, не склонный к саморассыпанию.

После 2-часовой выдержки сливают шлаковый расплав на шлаковом отвале и извлекают из шлаковых чаш коржи осажденного сплава аналогично приведенному выше примеру.

По сравнению с известным способом предлагаемый способ обеспечивает достижение следующих показателей: экономию борного ангидрида в количестве 6 кг/т отвального шлака; извлечение из отвального шлака 5 кг ванадия на 1 т шлака; 100% -ную стабилизацию гранулометирческого состава отвального шлака и улучшение экологических условий производства.

Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого способа стабилизации гранулометрического состава отвального шлака феррованадиевого производства в условиях АК "Тулачермет" первысит 20 млн. руб. (56) 1. Изменение N 2 к технологической инструкции ТИ 127-Ф-06-89. Производство технической пятиокиси ванадия и феррованадия, Тула, 1989.

2. Прототип заявителя.

Формула изобретения

1. СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ОТВАЛЬНОГО ШЛАКА ФЕРРОВАНАДИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА, включающий его перевод в шлак, не способный к саморассыпанию при охлаждении путем ввода добавок, отличающийся тем, что отвальный шлак феррованадиевого производства смешивают с жидким шлаком доменного производства в массовом соотношении 1 : (1 - 3).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед смешением шлаковых расплавов в отвальный шлак феррованадиевого производства вводят кремнеземсодержащую добавку в количестве 0,05 - 0,15 от его массы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2