Способ получения синтетического флюса для металлургических процессов выплавки чугуна и стали
Владельцы патента RU 2465342:
Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "БайкAL") (RU)
Изобретение относится к черной металлургии, к производству флюсов для выплавки чугуна и стали. Фторуглеродсодержащие отходы электролитического производства алюминия с крупностью частиц не более 1 мм, кальцийсодержащий компонент и воду смешивают, окусковывают с получением материала крупностью 10-100 мм и сушат. В качестве кальцийсодержащего компонента используют материал, содержащий активный оксид кальция или образующий его при выплавке чугуна или стали. Весовое соотношение Ca:F в смеси поддерживают равным 0,8-1,3. При этом используют мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы в виде пыли электрофильтров, или шлама газоочистки, или хвостов флотации угольной пены, или измельченной отработанной угольной футеровки, или в виде смеси отходов с содержанием фтора не менее 9 вес.%. В качестве кальцийсодержащего компонента на смешивание подают твердые отходы, образующиеся при производстве ацетилена из карбида кальция, или материал, содержащий карбонат кальция или содержащий гидроксид кальция с крупностью частиц не более 1 мм. Обеспечивается получение окускованного синтетического флюса оптимального компонентного состава с необходимой и достаточной крупностью и прочностью, повышается реакционная способность полученного флюса и эффективность его применения. 6 з.п. ф-лы, 4 табл., 5 пр.
Изобретение относится к черной металлургии, к производству флюсов для выплавки чугуна и стали.
Применение флюсов в металлургических переделах производства чугуна и стали необходимо для повышения качества продукции. Одним из направлений повышения технико-экономических показателей металлургических процессов является использование в составе флюсов техногенных отходов.
Известен комплексный синтетический легкоплавкий флюс для процессов черной металлургии, состоящий из 30-60% углерода, 5-30% оксида кальция, 25-65% фторидов натрия, алюминия, кальция и магния, 0,5-5% примесей, в т.ч. оксиды алюминия, железа, кремния, при следующем соотношении элементов в составе полезных компонентов флюса без примесей: натрий:алюминий:кальций:магний - (5-15):(1-4):(5-20):(0,1-1,0) (патент РФ №2321641, С21В 3/02, 2008 г., [1]). В составах флюса были использованы дробленая отработанная футеровка электролизеров и известь, а также шламы газоочистки электролизеров, дробленые огарки обожженных анодов и аспирационная пыль цеха обжига извести. Данный флюс повысил жидкотекучесть шлака, обеспечил высокую рафинирующую способность. Однако в случае загрузки флюса, содержащего крупнокусковые материалы, увеличивается время обработки расплава металла, достаточно сложно поддерживать соотношения элементов в составе полезных компонентов флюса. В случае использования в составе флюса мелкодисперсных материалов возрастают потери компонентов при загрузке и в процессе использования, снижается эффективность применения флюса.
Известен способ получения комплексных синтетических флюсов для металлургических процессов выплавки чугуна и стали, включающий смешивание фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, добавок и воды, в котором в качестве добавок используют известь, фторуглеродистые отходы электролитического производства алюминия дробят и/или сортируют, смешивают с водой и известью при следующем содержании компонентов, мас.%:
| фторуглеродистые отходы электролитического | |
| производства алюминия | 50-90 |
| известь | 4-20 |
| вода | 6-30, |
при этом в качестве фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия может быть использована отработанная углеродистая футеровка электролизеров, пыли и шламы системы газоочистки электролизеров и аспирационных устройств, может быть использована известь в виде известьсодержащих отходов крупностью 0,01-0,20 мм с содержанием активного оксида кальция (СаОакт.) 60-96% (патент РФ №2354707, С21 В 3/02, 2009 г., [2]).
По назначению, технической сущности, наличию сходных признаков данное решение выбрано в качестве ближайшего аналога. Присадка флюса обеспечила формирование жидкотекучего шлакового расплава и получение высокоактивного шлака, обладающего высокой рафинирующей способностью. Однако для обеспечения высокой эффективности при использовании данного флюса необходимо дополнительно загружать известь как при загрузке сырья, так и в процессе продувки чугуна, что ведет к повышенному расходу реагентов за счет пыле- и газоуноса, к снижению технико-экономических показателей.
Задачами предлагаемого технического решения являются повышение технико-экономических показателей процессов выплавки чугуна и стали, улучшение качества выпускаемой продукции и снижение ее себестоимости.
Техническими результатами являются получение окускованного флюса оптимального компонентного состава с необходимой и достаточной крупностью и прочностью, повышение реакционной способности полученного флюса и эффективности его применения.
Технические результаты достигаются тем, что в способе получения синтетического флюса для металлургических процессов выплавки чугуна и стали, включающем смешивание фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, кальцийсодержащего компонента и воды, на смешение подают мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы с крупностью частиц не более 1 мм, в качестве кальцийсодержащего компонента используют материал, содержащий активный оксид кальция или образующий его при выплавке чугуна или стали, поддерживают в смеси весовое соотношение Са:F равным 0,8÷1,3, а полученный материал смеси окусковывают, с получением материала крупностью 10÷100 мм, и сушат.
Кроме того, могут быть использованы мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы с содержанием фтора не менее 9% вес. в виде пыли электрофильтров, или шлама газоочистки, или хвостов флотации угольной пены, или измельченной отработанной угольной футеровки, или в виде смеси отходов с различным соотношением компонентов, на смешение может подаваться кальцийсодержащий компонент крупностью не более 1 мм, а в качестве кальцийсодержащего компонента на смешение могут быть поданы твердые отходы, образующиеся при производстве ацетилена из карбида кальция, материал, содержащий карбонат кальция или гидроксид кальция.
Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с решением, выбранным в качестве ближайшего аналога, показывает следующее.
Предлагаемое решение и решение по ближайшему аналогу характеризуются сходными признаками:
- получение синтетического флюса для металлургических процессов выплавки чугуна и стали;
- смешивание фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, кальцийсодержащего компонента и воды;
- использование реагентов крупностью не более 1 мм;
- использование кальцийсодержащего компонента, содержащего активный оксид кальция.
Предлагаемое техническое решение также характеризуется признаками, отличными от признаков, характеризующих решение по ближайшему аналогу:
- на смешение подают мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы крупностью не более 1 мм;
- в качестве кальцийсодержащего компонента используют материал, содержащий активный оксид кальция или образующий его при выплавке чугуна или стали;
- поддерживают в смеси весовое соотношение Са:F равным 0,8÷1,3;
- полученный материал смеси окусковывают;
- полученный материал смеси окусковывают с получением материала крупностью 10÷100 мм;
- окускованный материал крупностью 10÷100 мм сушат.
Кроме того, могут быть использованы мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы с содержанием фтора не менее 9% вес. в виде пыли электрофильтров, или шлама газоочистки, или хвостов флотации угольной пены, или измельченной отработанной угольной футеровки, или в виде смеси отходов с различным соотношением компонентов; на смешение может быть подан кальцийсодержащий компонент крупностью не более 1 мм, а в качестве кальцийсодержащего компонента на смешение могут быть поданы твердые отходы, образующиеся при производстве ацетилена из карбида кальция, материал, содержащий карбонат кальция или гидроксид кальция.
Наличие в предлагаемом решении признаков, отличных от признаков, характеризующих решение по ближайшему аналогу, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения условию патентоспособности изобретения «новизна».
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем. Для достижения высоких технико-экономических показателей процессов выплавки чугуна и стали в предлагаемом техническом решении получают флюс, в котором при термической обработке синтезируется фторид кальция. Флюс также содержит энергетический компонент в виде углерода для интенсификации процесса флюсовой обработки. При этом исходным сырьем для получения флюса являются техногенные отходы - фторуглеродсодержащие отходы электролитического производства алюминия, а в ряде случаев твердые отходы, образующиеся при производстве ацетилена из карбида кальция, что снижает стоимость синтетического флюса. Кроме того, повышение потребительских и технологических свойств флюсового продукта достигается тем, что поддерживают необходимое и достаточное соотношение компонентов в смеси для обеспечения полноты взаимодействия между ними в процессе использования флюсового продукта, для получения активных реагентов, необходимых как для приготовления флюса (активный оксид кальция), так и при его использовании (активный фторид кальция). А для повышения реакционной способности компонентов, снижения потерь флюса при транспортировке, перегрузках и в процессе применения полученный после смешения материал окусковывают до крупности 10-100 мм и сушат до остаточной влажности 1-3%.
Использование фторуглеродсодержащих отходов крупностью не более 1 мм (и предпочтительно кальцийсодержащего компонента крупностью не более 1 мм) обусловлено необходимостью обеспечения хорошего контакта между реагентами, плотной упаковки реагентов в окускованном материале и обеспечением необходимой и достаточной прочности окускованного материала (в пределах 50÷100 кг/см2). Кроме того, снижаются потери фтора в газовую фазу за счет более полного реагирования фторалюминатов натрия (криолита, хиолита) с оксидом кальция с образованием термически устойчивого фторида кальция. При крупности фторуглеродсодержащих отходов более 1 мм снижается механическая прочность окускованного материала, увеличиваются его непроизводительные потери.
Поддержание в смеси соотношения Са:F равным 0,8÷1,3 обусловлено необходимостью максимального связывания фтора из криолита (Na3AlF6) и хиолита (Na5Al3F14) во фторид кальция (CaF2) по реакциям:
При весовом соотношении Са:F менее 0,8 часть фтора остается несвязанным в термически устойчивый фторид кальция, что приводит к необоснованным потерям фтора. При весовом соотношении Са:F более 1,3 - необоснованный перерасход кальцийсодержащего компонента.
Полученную смесь окусковывают с получением материала крупностью 10÷100 мм. При крупности окускованного материала менее 10 мм увеличивается пылевынос синтетического флюса при получении стали продувкой чугуна кислородом, что повышает расход флюса, а также ухудшается газопроницаемость шихты в доменном процессе. При крупности окускованного материала более 100 мм возрастает время реагирования материала с жидким металлом и шлаком.
При содержании фтора во фторуглеродсодержащих отходах менее 9,0% повышается расход синтетического флюса, снижается эффективность его использования.
Предлагаемые параметры получения окускованного синтетического флюса обеспечивают его высокое качество по содержанию рафинирующих и шлакообразующих компонентов, оптимальное содержание углерода для растворения флюса в шлаковом расплаве.
Предпочтительно применение в составе смеси в качестве кальцийсодержащего компонента материала, содержащего активный оксид кальция или образующий его при выплавке чугуна или стали. Это приводит к образованию активного фторида кальция, а следовательно, повышает реакционную способность полученного флюса и эффективность его применения.
Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с другими известными решениями в данной области техники и в смежных областях выявил следующее.
1. Известно совместное применение пылевидных отходов производства алюминия и извести в составе шлакообразующих смесей:
- шлакообразующая смесь содержит, мас.%:
| аморфный графит | 10-20 |
| известь | 20-30 |
| пылевидные отходы производства ферросилиция | 30-40 |
| пылевидные отходы производства алюминия | 20-30 |
(патент РФ №1702696, С21С 5/54, 1996 г., [3]);
- шлакообразующая смесь содержит, мас.%:
| пыль газоочисток производства алюминия | 20,0-23,0 |
| пыль газоочисток производства ферросилиция | 28,0-32,0 |
| пыль газоочисток производства извести | 20,0-24,0 |
| графит | 3,0-8,0 |
| феррохромовый самораспадающийся сепарированный шлак | 18,0-24,0 |
(патент РФ №2025197, С21С 5/54, 1994 г., [4]);
- шлакообразующая смесь содержит, мас.%:
| микрокремнезем | 36-40 |
| пылевидные отходы производства алюминия | 19-23 |
| пылевидные отходы производства извести | 39-43 |
(патент РФ №2356687, B22D 11/111, С21С 5/54, 2009 г., [5]).
2. Известно использование кальцийсодержащих компонентов для извлечения фтора из фторсодержащих соединений и связывания его в термически устойчивый фторид кальция:
- в способе выделения безводного сульфата натрия из оборотных растворов газоочистки алюминиевых электролизеров, включающем абсорбцию фторсодержащих газов процессов электролиза алюминия содовым раствором, выделение из раствора газоочистки вторичного криолита и известковую каустификацию маточного раствора варки криолита, известь на каустификацию дозируют в количестве 100÷110% активной СаО от стехиометрически необходимого на реакцию с содой и фторидом натрия, смешанный осадок кальцита СаСО3 и флюорита CaF2 отделяют от раствора, а полученный сульфатно-каустический раствор упаривают до содержания каустической щелочи Na2Оку=150÷200 г/л с выделением безводного сульфата натрия (патент РФ №2316473, C01D 5/00, 2008 г., [6]);
- в способе получения фторида кальция преимущественно из растворов криолитового производства, включающем обработку фторсодержащих растворов гидроокисью кальция, обработку фторсодержащих растворов гидроокисью кальция ведут при массовом соотношении Са:F=(2-4):1 (а.с. СССР №1747385, C01F 11/22, 7/54, 1992 г., [7]);
- в способе удаления фтора из фторсодержащих растворов, включающем обработку раствора кальцийсодержащим реагентом, имеющим крупность частиц 5÷15 мкм, обработку проводят при соотношении реагентов, обеспечивающем массовое соотношение кальция и фтора, равном (1÷1,8):1, в качестве кальцийсодержащего реагента используют карбонат кальция, который предварительно нагревают до 100÷400°С путем импульсного истирания (патент РФ №2042626, C01F 11/22, С01 В 33/10, 1995 г., [8]).
В результате сравнительного анализа предлагаемого технического решения с другими известными решениями в данной области и в смежных областях не выявлено технических решений, характеризующихся аналогичной с предлагаемым решением совокупностью признаков, использование которой позволяет достигать аналогичные технические и технико-экономические результаты. Не выявлено технических решений, в которых на смешение подают мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы крупностью не более 1 мм, в качестве кальцийсодержащего компонента используют материал, содержащий активный оксид кальция или образующий его при выплавке чугуна или стали, поддерживают в смеси соотношение Са:F равным 0,8-1,3, а полученный материал смеси окусковывают с получением материала крупностью 10-100 мм, который сушат.
На основании вышеизложенного сделан вывод о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Предлагаемый способ получения синтетического флюса для металлургических процессов выплавки чугуна и стали реализуется следующим образом.
Пример 1
Сравнение с ближайшим аналогом.
Изготовили две партии синтетического флюса по известной и предлагаемой технологиям. В качестве фторуглеродсодержащего материала в обоих случаях использовали мелкодисперсные отходы со шламового поля алюминиевого завода с содержанием фтора 13,6% и углерода 55,7%. В качестве кальцийсодержащего материала применяли:
- по известной технологии - известьсодержащие отходы обжига известняка с содержанием СаОакт.=~76,0%;
- по предлагаемой технологии - кальцийсодержащие отходы с содержанием СаО~75,7%, образующиеся при производстве ацетилена из карбида кальция по реакции:
СаС2+2H2O→С2Н2↑+Са(ОН)2
Соотношение фторуглеродсодержащих отходов, кальцийсодержащего материала и воды в смесях, приготовленных по известной и предлагаемой технологиям, составляло соответственно, % вес.: 70:17,6:12,4. При этом соотношение Са:F в смесях близко к ~1:1.
По предлагаемой технологии приготовленную смесь брикетировали на валковом прессе в брикеты чечевичной формы размером 60×40×40 мм и подсушили естественным образом до остаточной влажности 1-3%.
Смесь, полученную по известной технологии, высушили естественным образом до остаточной влажности 1-3%. При этом получили агломераты неправильной формы с размером от нескольких мм до 130 мм.
Партии синтетического флюса использовали при конвертерной выплавке стали. Испытания проводили в 350-тонных конвертерах с верхним кислородным дутьем. В пустой конвертер загружали металлолом, известь и синтетический флюс. Режим присадки извести на всех плавках был одинаковым: 30-50% от общего расхода давали на лом до заливки чугуна, остальное - в первой половине продувки.
Присадку в конвертер синтетического флюса осуществляли по графику: ~40% флюса давали в завалку, а остальное количество присаживали в ходе продувки. Во всех плавках количество загруженного в конвертер флюса было одинаковым и составляло ~2,12 т. Также во всех плавках выдерживали близкими количество металлолома, температуру, состав и количество жидкого чугуна, расход кислорода, продолжительность продувки кислородом.
Усредненные исходные данные и результаты опытов представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||
| Показатели | Известная технология | Предлагаемая технология | |
| Химический состав чугуна, % | |||
| кремний | 0,62 | 0,61 | |
| марганец | 0,45 | 0,46 | |
| фосфор | 0,25 | 0,25 | |
| сера | 0,028 | 0,027 | |
| Температура чугуна, °С | 1395,0 | 1393,9 | |
| Расход материалов на плавку, т | |||
| чугун | 245,5 | 246,0 | |
| скрап | 103,1 | 102,9 | |
| известь | 24,9 | 24,4 | |
| синтетический флюс | 2,12 | 2,12 | |
| Длительность продувки, мин | 18,7 | 18,5 | |
| Расход кислорода на продувку, м3 | 18024 | 18013 | |
| Температура металла после продувки, °С | 1623,1 | 1630,5 | |
| Химический состав металла после | 0,11 | 0,09 | |
| продувки, %: | углерод | ||
| марганец | 0,11 | 0,12 | |
| фосфор | 0,021 | 0,019 | |
| сера | 0,022 | 0,020 | |
| Степень дефосфорации, % | 91,6 | 93,6 | |
| Степень десульфурации, % | 20,2 | 25,3 | |
| Химический состав шлака, %: | |||
| СаО | 50,55 | 51,13 | |
| SiO2 | 17,74 | 18,13 | |
| FeOобщ. | 20,7 | 18,6 | |
| CaO/SiO2 | 2,85 | 2,82 |
Сравнение с ближайшим аналогом показало, что предлагаемое техническое решение обеспечивает более высокие показатели по степени дефосфорации (93,6% против 91,6%), десульфурации (25,3% против 20,2%), остаточному содержанию FeOобщ. в шлаке (18,6% против 20,7%) и температуре металла после продувки (1630,5 против 1623,1°С).
Пример 2.
Обоснование крупности частиц фторуглеродсодержащих отходов.
Приготовили 3 партии брикетов смешиванием влажных фторуглеродсодержащих отходов (пыли электрофильтров, шлама газоочистки, измельченной отработанной угольной футеровки) с содержанием фтора 16% вес. и кальцийсодержащего компонента на основе продукта разложения карбида кальция водой с последующим прессованием в цилиндрические образцы диаметром ~60 мм и высотой ~60 мм. Содержание фторуглеродсодержащих отходов и кальцийсодержащего компонента в брикетах составило соответственно 75% и 25% вес. Партии брикетов отличались гранулометрическим составом фторуглеродсодержащих отходов и кальцийсодержащего компонента.
Высушенные брикеты испытывали на:
- предел прочности при сжатии;
- потери фтора в газовую фазу в результате обжига брикетов при 1100°С в течение 1 ч.
Исходные данные и результаты опытов представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||
| № | Крупность частиц, мм | Весовое соотн. Ca:F в брикетах | Предел прочности при сжатии, кг/см2 | Потери фтора, % вес. (абс.) | |
| Фторуглеродсо-держ. отходы | Кальцийсо-держ. комп. | ||||
| 1 | 100% менее 1,0 | СаО менее 2,0 | 1,0 | 55,4 | 0,39 |
| 2 | 100% менее 1,0 | СаО менее 1,0 | 1,0 | 63,3 | 0,35 |
| 3 | 100% менее 2,0 | СаО менее 1,0 | 1,0 | 47,2 | 0,52 |
Из приведенных в таблице 2 результатов следует, что с повышением крупности частиц фторуглеродсодержащих отходов снижается механическая прочность брикетов и увеличиваются потери фтора в газовую фазу. Это приводит к увеличению удельного (на 1 т металла) расхода синтетического флюса. Причем предпочтительным является использование кальцийсодержащего компонента с крупностью частиц менее 1,0 мм.
Пример 3.
Обоснование оптимального весового соотношения Са:F в смеси.
Приготовили 5 партий брикетов смешиванием влажных фторуглеродсодержащих отходов (пыли электрофильтров, шлама газоочистки, измельченной отработанной угольной футеровки) с содержанием фтора 15% вес. и кальцийсодержащего компонента на основе извести-пыловки с последующим прессованием в цилиндрические образцы диаметром ~60 мм и высотой ~60 мм. Партии брикетов отличались весовым соотношением Са:F в смеси.
Высушенные брикеты обжигали на воздухе при 1100°С в течение 1 ч. Охлажденные брикеты взвешивали и анализировали на содержание фтора. По результатам анализа определяли потери фтора в газовую фазу.
Исходные данные и результаты опытов представлены в таблице 3.
| Таблица 3 | ||||
| № | Крупность частиц, мм | Весовое соотн. Ca:F в брикетах | Потери фтора, % вес.(абс.) | |
| Фторуглеродсо-держ. отходы | Кальцийсодерж. компонент | |||
| 1 | 100% менее 1,0 | СаО менее 1,0 | 0,7 | 0,77 |
| 2 | 0,8 | 0,55 | ||
| 3 | 1,0 | 0,41 | ||
| 4 | 1,3 | 0,39 | ||
| 5 | 1,4 | 0,38 |
Из приведенных в таблице 3 результатов следует, что оптимальное весовое соотношение Ca:F в смеси находится в пределах 0,8-1,3. При весовом соотношении Са:F в смеси меньше 0,8 абсолютные потери фтора возрастают в 1,4-1,9 раза. При увеличении весового соотношения Са:F в смеси более 1,3 наблюдается непроизводительный расход кальцийсодержащего реагента.
Пример 4.
Обоснование оптимальных размеров окускованного синтетического флюса.
В барабанном грануляторе изготовили промышленную партию окатышей синтетического флюса из мелкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства (пыли электрофильтров, шлама газоочистки, хвостов флотации угольной пены, измельченной отработанной угольной футеровки) с содержанием фтора 13% вес. и кальцийсодержащего компонента на основе смеси, состоящей из продукта разложения карбида кальция водой с известняком. Полученные окатыши высушили и рассеяли на 5 фракций:
-10 мм;
+10 мм - 25 мм;
+25 мм - 50 мм;
+50 мм - 100 мм;
+100 мм - 120 мм.
Из полученных фракций сформировали 3 партии окатышей синтетического флюса: партия 1: - 10% фракций (- 10 мм) и 90% фракций (+10 мм - 100 мм);
партия 2 - 100% фракций (+10 мм - 100 мм);
партия 3 - 90% фракций (+10 мм - 100 мм) и 10% фракций (+100 мм - 120 мм).
Партии окатышей использовали при конвертерной выплавке стали в качестве разжижителя металлургического шлака. Испытания проводили в 350-тонных конвертерах с верхним кислородным дутьем. В пустой конвертер загружали металлолом, известь и синтетический флюс. Режим присадки извести на всех плавках был одинаковым: 30-50% от общего расхода давали на лом до заливки чугуна, а остальное - в первой половине продувки.
Присадку в конвертер фракционированных партий синтетического флюса в виде окатышей во время опытных плавок осуществляли по идентичному графику: 40% флюса давали в завалку, а остальное количество присаживали в ходе продувки. Во всех плавках количество загруженного в конвертер флюса было одинаковым и составляло ~2,07-2,08 т. Также во всех плавках выдерживались одинаковым: количество скрапа, температура, состав и количество жидкого чугуна, расход кислорода, продолжительность продувки.
Усредненные исходные данные и результаты опытов представлены в таблице 4.
| Таблица 4 | ||||
| Показатели | Партия 1 | Партия 2 | Партия 3 | |
| Химический состав чугуна, % | ||||
| кремний | 0,59 | 0,60 | 0,59 | |
| марганец | 0,56 | 0,53 | 0,54 | |
| фосфор | 0,27 | 0,28 | 0,26 | |
| сера | 0,0205 | 0,0210 | 0,0207 | |
| Температура чугуна, °С | 1376,3 | 1365,9 | 1380,0 | |
| Расход материалов на плавку, т | ||||
| чугун | 246,1 | 250,0 | 247,7 | |
| скрап | 105,8 | 102,9 | 103,0 | |
| известь | 23,7 | 24,1 | 23,5 | |
| синтетический флюс | 2,07 | 2,07 | 2,08 | |
| Длительность продувки, мин | 19,18 | 19,75 | 19,83 | |
| Расход кислорода на продувку, м3 | 18113 | 18164 | 18157 | |
| Температура металла после продувки, °С | 1620,1 | 1623,3 | 1623,0 | |
| Химический состав металла после продувки, %: углерод | 0,098 | 0,100 | 0,111 | |
| марганец | 0,13 | 0,12 | 0,13 | |
| фосфор | 0,0296 | 0,0218 | 0,0238 | |
| сера | 0,0175 | 0,0160 | 0,0160 | |
| Степень дефосфорации, % | 89,04 | 92,2 | 90,45 | |
| Степень десульфурации, % | 14,75 | 23,84 | 22,55 | |
| Химический состав шлака, %: | ||||
| СаО | 48,05 | 48,13 | 48,3 | |
| SiO2 | 15,74 | 16,13 | 15,9 | |
| FeOобщ. | 21,8 | 19,1 | 20,6 | |
| CaO/SiO2 | 3,05 | 2,98 | 3,04 |
При идентичных условиях проведения промышленных плавок с использованием синтетического флюса разного гранулометрического состава получены следующие результаты:
1. Лучшие показатели по степени дефосфорации (92,2%), десульфурации (23,84%), остаточному содержанию FeOобщ. в шлаке (19,1%) и температуре металла после продувки (1623,3°С) получены при использовании флюса из партии 2, 100% гранул которого имеют размер от 10 до 100 мм.
2. При использовании партии 1 с содержанием мелкой фракции флюса (-10 мм) снижение технико-экономических показателей произошло в результате пылевыноса мелких гранул флюса струей кислорода при продувке.
3. При использовании партии 3 с содержанием крупной фракции флюса (-100+120 мм) снижение технико-экономических показателей произошло в результате неполного взаимодействия крупных брикетов флюса с расплавом шлака и металла.
Пример 5.
Испытания синтетического флюса в доменном процессе.
Изготовили партию синтетического флюса по предлагаемой технологии. В качестве фторуглеродсодержащего материала использовали мелкодисперсные отходы со шламового поля алюминиевого завода с содержанием фтора 14,2% и углерода 53,6%. В качестве кальцийсодержащего материала применяли кальцийсодержащие отходы с содержанием СаО ~75,7%, образующиеся при производстве ацетилена из карбида кальция. Соотношение Са:F в смесях составляло ~1:1.
Приготовленную смесь брикетировали на валковом прессе в брикеты чечевичной формы размером 60×40×40 мм и подсушили естественным образом до остаточной влажности 1-3%.
Полученные брикеты синтетического флюса вводили в состав шихты доменной печи. Расход флюса составил 5,5 кг/т жидкого чугуна. В результате плавки получены: чугун состава, % вес.: Si=0,61; Mn=0,45; P=0,23; S=0,019; и шлак состава, % вес.: SiO2=29,85%; CaO=40,11; Al2O3=17,23; MgO=9,95; FeO=0,23; S=0,45. Основность шлака CaO:SiO2=1,34.
Использование синтетического флюса улучшило жидкотекучесть доменного шлака, его десульфуризующую способность и хорошую дренажную способность горна.
Таким образом, предлагаемый способ получения синтетического флюса для металлургических процессов выплавки стали и чугуна позволяет получить окускованные синтетические флюсы, обладающие высокой рафинирующей и шлакообразующей способностью, обеспечивающие оптимальный температурный режим шлакообразования с повышенными технико-экономическими показателями.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент РФ №2321641, С21В 3/02, 2008 г.
2. Патент РФ №2354707, С21В 3/02, 2009 г.
3. Патент РФ №1702696, С21С 5/54, 1996 г.
4. Патент РФ №2025197, С21С 5/54, 1994 г.
5. Патент РФ №2356687, B22D 11/111, С21С 5/54, 2009 г.
6. Патент РФ №2316473, C01D 5/00, 2008 г.
7. А.С. СССР №1747385, C01F 11/22, 7/54, 1992 г.
8. Патент РФ №2042626, C01F 11/22, С01 В 33/10, 1995 г.
1. Способ получения синтетического флюса для металлургических процессов выплавки чугуна и стали, включающий смешивание фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, кальцийсодержащего компонента и воды, отличающийся тем, что на смешивание подают мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы с крупностью частиц не более 1 мм, в качестве кальцийсодержащего компонента используют материал, содержащий активный оксид кальция или образующий его при выплавке чугуна или стали, поддерживают в смеси весовое соотношение Ca:F равным 0,8-1,3, а полученный материал смеси окусковывают с получением материала крупностью 10-100 мм и сушат.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы с содержанием фтора не менее 9 вес.%.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы в виде пыли электрофильтров, или шлама газоочистки, или хвостов флотации угольной пены, или измельченной отработанной угольной футеровки, или в виде смеси отходов с различным соотношением компонентов.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на смешивание подают кальцийсодержащий компонент с крупностью частиц не более 1 мм.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего компонента на смешивание подают твердые отходы, образующиеся при производстве ацетилена из карбида кальция.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего компонента на смешивание подают материал, содержащий карбонат кальция.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего компонента на смешивание подают материал, содержащий гидроксид кальция.
