Состав рудной части шихты для выплавки чугуна в доменной печи

Авторы патента:

Александров Александр Александрович (RU)

C21B5/00 - Получение чугуна в доменной печи

Владельцы патента RU 2669962:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) (RU)

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к шихте для выплавки чугуна в доменной печи. Состав рудной части шихты для выплавки чугуна в доменной печи включает железосодержащее сырье, марганецсодержащее сырье и известняк, при этом он дополнительно включает отвальный шлак силикотермической плавки металлического марганца. Снижается удельный расход марганецсодержащего сырья и известняка, сокращается содержание фосфора в чугуне, повышается полезное использование марганца из отвального шлака силикотермической плавки металлического марганца, улучшается экологическая обстановка в районе металлургического предприятия, выплавляющего металлический марганец силикотермическим способом. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам получения чугуна, и может быть использовано для выплавки чугуна в доменной печи.

Целью изобретения является снижение удельного расхода марганецсодержащего сырья (руды, концентратов) и известняка при выплавке чугуна.

Для получения чугуна в доменной печи известен состав шихты, рудная часть которой включает железосодержащие сырье, марганецсодержащее сырье и известняк (Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев А.Н., Юсфин Ю.С., Курунов И.Ф., Пареньков А.Е., Черноусое П.И. Металлургия чугуна. М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. 774 с.). В зависимости от состава железосодержащего сырья (руды или концентрата) на получение 1 т чугуна расходуется 1700-1800 кг железосодержащего сырья, 20-25 кг марганецсодержащего сырья, 150-200 кг известняка.

Приведенный состав рудной части шихты при выплавке чугуна в доменной печи выбран в качестве прототипа. Постоянное удорожание марганецсодержащего сырья требует изыскания методов снижения удельного расхода марганецсодержащего сырья (руды, концентратов). Техническим результатом, достигаемым в изобретении, является снижение удельного расхода марганецсодержащего сырья и известняка.

Технический результат достигается тем, что рудная часть шихты для получения чугуна, помимо железосодержащего сырья, марганецсодержащего сырья и известняка, содержит отвальный шлак процесса выплавки металлического марганца силикотермическим способом, мас.%:

отвальный шлак силикотермической плавки
металлического марганца	0,1-5,0
железосодержащее сырье	88-93
известняк	5-10
марганецсодержащее сырье	остальное

Отвальный шлак процесса выплавки металлического марганца силикотермическим способом содержит, масс. %: 15-25 MnO; 0,002-0,005 Р; 25-30 SiO₂; 40-50 СаО; 1-5 Al₂O₃; 1-5 MgO; 0,1-0,5 FeO; 0,1-0,5% S. Процесс выплавки металлического марганца этим способом характеризуется высокой кратностью шлака (3-4), значительными потерями марганца со шлаком (шлак содержит 12-18% Mn), большим содержанием в шлаке оксида кальция (40-50% СаО) и весьма низким содержанием фосфора (0,002-0,005% Р). Поскольку шлак этого процесса отвальный, с ним безвозвратно теряется до 30% марганца, заданного с шихтой при выплавке металлического марганца (Лякишев Н.П., Гасик М.И., Дашевский В.Я. Металлургия ферросплавов. Ч. 1. М.: Учеба. 117 с.).

Повышенное содержание марганца в шлаке силикотермической плавки металлического марганца, весьма низкое содержание фосфора и высокое содержание оксида кальция позволяют рассматривать его как перспективный шихтовой материал для выплавки чугуна.

При введении в шихту для выплавки чугуна шлака силикотермической плавки металлического марганца возможно не только полезно извлечь большую часть марганца из шлака, которая безвозвратно теряется, но и за счет этого снизить или полностью исключить расход марганецсодержащего сырья - руды или концентратов при выплавке чугуна. Содержание фосфора в марганецсодержащем сырье (руде, концентратах) составляет 0,2-0,3% и более. Поскольку снизится количество марганецсодержащего сырья в шихте для выплавки чугуна, снизится и количество фосфора, вносимого этим сырьем, и, следовательно, снизится содержание фосфора в чугуне, т.к. шлак силикотермической плавки металлического марганца содержит 0,002-0,005% Р. Высокое содержание оксида кальция (40-50%) в шлаке силикотермической плавки металлического марганца при вводе его в шихту для выплавки чугуна позволит сократить расход известняка.

В связи с высокой основностью шлака (CaO/SiO₂=1,5÷2,0) оксиды кальция и кремния находятся в нем в виде соединения 2CaO⋅SiO₂. При остывании шлака производства металлического марганца в температурном интервале 600-400°С происходит полиморфное превращение ортосиликата кальция β-2CaO⋅SiO₂ → γ-2CaO⋅SiO₂, которое сопровождается увеличением объема на 12%, что приводит к рассыпанию шлака. Шлаковые отвалы, содержащие этот шлак, являются источником загрязнения окружающей среды, поскольку порошкообразный шлак разносится ветром, что существенно нарушает экологическую обстановку в регионе.

При выплавке чугуна с использованием предлагаемого состава рудной части шихты традиционные компоненты шихты загружают в доменную печь через колошник, а порошкообразный шлак силикотермической плавки металлического марганца вдувают через фурмы. В ряде случаев при выплавке металлического марганца в шихту вводят добавки, стабилизирующие шлак и предотвращающие его рассыпание. В этом случае твердый шлак дробят и загружают в доменную печь через колошник вместе с другими компонентами шихты.

По результатам проведенных исследований выбранное количество шлака силикотермической плавки металлического марганца в шихте для выплавки чугуна улучшает технико-экономические показатели процесса производства чугуна: снижает удельный расход марганецсодержащего сырья и известняка, а также снижает содержание фосфора в металле.

Снижение количества шлака силикотермической плавки металлического марганца в шихте ниже 0,1% практически не обеспечивает достижения поставленной цели. Показатели выплавки чугуна в этом случае не лучше таковых для случая использования только марганецсодержащего сырья (руды, концентратов). Количества шлака силикотермической плавки металлического марганца в шихте выше 5,0% может быть использовано, когда необходимо выплавить чугун с более высоким содержанием марганца, чем стандартное.

Количество известняка с учетом содержания СаО в шлаке силикотермической плавки металлического марганца взято из расчета получения в процессе выплавки чугуна шлака оптимальной основности В=(CaO+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃)=1,0÷1,2, обеспечивающей высокие технико-экономические показатели процесса.

Пример. При выплавке чугуна из известной и предлагаемой шихты использовали железную руду (53,35% Fe; 0,08% Mn; 0,050% Р; 12,49% SiO₂; 9,46% СаО; 2,36% Al₂O₃; 0,47% MgO), марганцевую руду (38,61% Mn; 3,52% Fe; 0,22% Р; 20,07% SiO₂; 2,54% СаО; 6,13% Al₂O₃; 0,34% MgO), известняк (53,56% СаО) и шлак силикотермической плавки металлического марганца (17,34% Mn; 0,22% Fe; 0,002% Р; 25,82% SiO₂; 48,14% СаО; 2,35% Al₂O₃; 1,56% MgO). Шихту составляли из расчета получения в чугуне ~1% Mn. Обычные компоненты шихты в указанном ниже соотношении смешивали и загружали в доменную печь через колошник, а шлак силикотермической плавки металлического марганца вдували в доменную печь через фурмы. Процесс вели непрерывно, периодически выпуская металл и шлак. Результаты выплавки чугуна на шихте, известного и предлагаемого состава, приведены в таблице. Как видно из таблицы, преимуществом использования для выплавки чугуна предлагаемой шихты является возможность снижения удельного расхода марганецсодержащего сырья, снижения удельного расхода известняка, снижения содержания фосфора в чугуне, извлечение марганца из отвального шлака силикотермической плавки металлического марганца.

Оптимальным вариантом предлагаемой шихты является вариант 3, при выплавке чугуна по этому варианту достигается снижения удельного расхода марганецсодержащего сырья на 100% и снижения удельного расхода известняка на 20%. Содержания фосфора в чугуне составляет 0,0080%, что ниже на ~10 отн. %, чем в случае выплавки чугуна с использованием только марганецсодержащего сырья. Из отвального шлака силикотермической плавки металлического марганца извлекается 55% марганца, который в настоящее время безвозвратно теряется.

Технико-экономические преимущества предлагаемой шихты заключается в том, что ее использование позволяет снизить удельный расход марганецсодержащего сырья и известняка, снизить содержание фосфора в чугуне, повысить полезное использование марганца за счет возврата значительной части марганца, содержащегося в отвальном шлаке силикотермической плавки металлического марганца, который в настоящее время безвозвратно теряется. Помимо ресурсосбережения, использование шлака силикотермической плавки металлического марганца при выплавке чугуна в доменной печи позволит существенно улучшить экологическую обстановку в районе металлургического предприятия, выплавляющего металлический марганец силикотермическим способом.

Состав рудной части шихты для выплавки чугуна в доменной печи, включающий железосодержащее сырье, марганецсодержащее сырье и известняк, отличающийся тем, что он дополнительно включает отвальный шлак силикотермической плавки металлического марганца при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отвальный шлак силикотермической плавки
металлического марганца	0,1-5,0
железосодержащее сырье	88-93
известняк	5-10
марганецсодержащее сырье	остальное

Изобретение относится к способу обработки серосодержащих остатков процесса нефтепереработки, в котором указанные остатки превращаются в кокс в коксовой печи. Описан способ обработки нефтяного угля, в котором указанный нефтяной уголь превращается в кокс в коксовой печи, в котором указанный нефтяной уголь перед коксованием измельчают и смешивают с карбонатом кальция; отличающийся тем, что полученную смесь перед коксованием уплотняют, и тем, что часть карбоната кальция вместе с частью серы, содержащейся в указанном нефтяном угле, превращается при последующем коксовании в сульфид кальция.

Способ эксплуатации доменной печи и способ производства расплавленного чугуна // 2613007

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения расплавленного чугуна в доменной печи восстановлением железооксидного материала. Способ включает первый этап, на котором регулируют расход загружаемого кокса при контроле температуры Ttop верхней части печи, второй этап, на котором регулируют расход вдуваемого пылевидного угля при контроле кажущейся скорости u печного газа и температуры Ttop верхней части печи, третий этап, на котором регулируют степень обогащения кислородом обогащенного кислородом воздуха при контроле температуры Tf горения в фурме и температуры Ttop верхней части печи и четвертый этап, на котором определяют необходимость регулирования расхода вдуваемого обогащенного кислородом воздуха на основе значения кажущейся скорости u печного газа.

Способ ведения доменной плавки // 2608004

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу доменной плавки. Способ включает загрузку шихты из железорудных материалов и кокса подачами, заданное их размещение на колошнике доменной печи, нагрев, восстановление, плавление, выпуск продуктов плавки.

Способ определения полноты истечения расплава при доменной плавке // 2558840

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к аглококсодоменному переделу, и может быть использовано для аттестации пригодности к доменной плавке компонентов железорудной части доменной шихты и коксов.

Способ утилизации замасленной окалины // 2541217

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству. Способ включает измельчение замасленной окалины, смешивание измельченной окалины с жидкими углеводородами и водой, обработку смеси с получением композитного топлива, его нагрев, которые осуществляют одновременно в гидроударной кавитационной установке, содержащей лопастное рабочее колесо с периферийной кольцевой стенкой и рядом выполненных по ее окружности выходных отверстий, статор с расположенной коаксиально относительно рабочего колеса стенкой и образованной периферийной кольцевой стенкой рабочего колеса и коаксиальной стенкой статора кольцевой резонансной камерой.

Способ производства чугуна с использованием кислорода и богатого водородом газа и оборудование для его осуществления // 2535103

Изобретение относится к способу производства чугуна с использованием кислорода и богатого водородом газа. Согласно способу осуществляют прямой перенос высокотемпературного кокса, горячего агломерата и горячих окатышей в печь для производства чугуна, вдувание кислорода и богатого водородом горючего газа заданной температуры в печь посредством расположенных в печи кислородной и газовой фурм.

Способ доменной плавки щелочесодержащих материалов // 2533239

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано в доменном производстве при плавке щелочесодержащих шихт. Способ доменной плавки включает загрузку в печь через колошник железорудной части шихты, кокса и добавок, нагрев, восстановление и плавление шихты, периодический выпуск чугуна и шлака, контроль состава чугуна и основности шлака.

Способ одновременного получения железа и содержашего со и н2 неочищенного синтеза-газа // 2531211

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу одновременного получения железа и содержащего СО и Н2 неочищенного синтез-газа с использованием доменной печи, в которую загружают железные руды и углеродсодержащие восстановители.

Шихта для производства ванадиевого чугуна // 2515709

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к шихте для производства ванадиевого чугуна. Шихта содержит высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши, доменный ванадийсодержащий железофлюс, железо - и ванадийсодержащие добавки, металлургический и пековый кокс, при этом отношение пекового кокса к металлургическому коксу составляет 1:(7,5-200), а указанные компоненты содержатся в следующем соотношении, мас.%: железосодержащие добавки - 0,3-2,0, ванадийсодержащие добавки - 0,2-1,5, металлургический кокс - 15-20, пековый кокс - 0,1-2,0, доменный ванадийсодержащий железофлюс - 6,0-12,0, высоокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши - остальное.

Способ подачи природного газа в доменную печь // 2514234

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменной печи. Способ включает предварительный подогрев природного газа до ввода в воздушную фурму путем охлаждения элементов фурменного прибора за счет использования природного газа в качестве охлаждающей среды.