Шихта для производства ванадиевого чугуна

Авторы патента:

Халифа Ахмед Абделазим Элсайед Ибрагим Абду (RU)

C21B5/00 - Получение чугуна в доменной печи

Владельцы патента RU 2758701:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» (RU)

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, металлургический кокс, пековый кокс, железо- и ванадийсодержащие добавки и красный шлам, в состав которого входит, %: Fe₂О₃ 45,0-55,0, V₂O₅ 0,4-1,0, Al₂O₃ 14,0-18,0, TiO₂ 4,0-7,0, СаO 8,0-13,0, SiO₂ 7,0-11,0, CaO/SiO₂ 1,15-1,20. Соотношение компонентов следующее, 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; красный шлам - 1,5-2,5; высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши - остальное. Шихта обладает повышенной газопроницаемостью, равномерностью спекания, повышенной стойкостью к саморазрушению высокоосновного агломерата при его охлаждении, при ее использовании достигается увеличение производительности доменной печи, уменьшение расхода кокса. 2 табл., 4 пр.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к шихте для производства ванадиевого чугуна.

Известна шихта для производства ванадиевого чугуна (патент RU№ 2124563,опубл. 10.01.1999г.), которая содержит окатыши, офлюсованный агломерат, ванадийсодержащий шлак и демпферный агломерат. В качестве ванадийсодержащего шлака используют шлаки сталеплавильного производства основностью 4,0-5,2 в качестве демпферного агломерата - ванадиевый агломерат основностью 0,7-2,2.Соотношение компонентов, мас.%: ванадийсодержащие шлаки сталеплавильного производства - 2-10;демпферный ванадиевый агломерат - 1-10;окатыши - 30-70;офлюсованный агломерат - остальное.

Недостаток такой шихты заключается в том, что предполагает использование ванадиевых отходов только одного типа - ванадиевых шлаков сталеплавильного производства.

Известна шихта для производства чугуна (патент RU №2369639, опубл.10.10.2009 г.) которая содержит железорудное сырье, металлодобавки, промывочные материалы, кокс, ванадийсодержащую шлакометаллооксидную смесь, известняк и/или известь.

Недостаток указанной шихты заключается в том, что используется металлургический кокс и дополнительные материалы (известняк), без которых можно обойтись, при определенной композиции шихтовых материалов.

Известна шихта для производства ванадиевого чугуна (патент RU № 2712792,опубл: 31.01.2020), содержащая мас.%: металлодобавки и флюсы 0,5-8,0, кокс 13,0-21,0, шлак десульфурации 0,1-4,0, железорудное сырье остальное.

Недостатками такой шихты являются необходимость применения металлодобавок, которые ухудшают экологию из-за выброса в атмосферу сернистых газов, выделяющихся из-за применения шлаков десульфурации.

Известна шихта для производства ванадиевого чугуна (патент RU№ 2515709, опубл. 20.05.2014), принятый за прототип, которая содержит железорудное сырье, кокс, металлодобавки, флюс, шлакдесульфурации.

Недостатком указанной шихты является низкое качество железофлюса из-за плохого усвоения находящегося в составе шихты кальция, которые под влиянием паров воды воздуха превращается в гидроксид кальция с увеличением объема на 10%. Возникающие внутренние напряжения разрушают железофлюс с образованием большого количества мелочи 0-5мм и пыли.

Техническим результатом является получение безопасного в применении состава, обладающего повышенной газопроницаемостью, равномерностью спекания, повышенной стойкостью к саморазрушению высокоосновного агломерата при его охлаждении.

Технический результат достигается тем, что она дополнительно содержит красный шлам, в состав которого входит, %: Fe₂О₃ 45,0-55,0, V₂O₅ 0,4-1,0, Al₂O₃ 14,0-18,0, TiO₂ 4,0-7,0, СаO 8,0-13,0, SiO₂ 7,0-11,0, CaO/SiO₂ 1,15-1,20, при следующем соотношении компонентов, 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
красный шлам	1,5-2,5
высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши	остальное

Желелезофлюс используемый в предлагаемой шихте, это железованадийкальциевый высокоосновный агломерат.

Таблица 1 - химический состав красного шлама %

Fe₂О₃	V₂O₅	Al₂O₃	TiO₂	СаO	SiO₂	CaO/SiO₂
45,0-55,0	0,4-1,0	14,0-18,0	4,0-7,0	8,0-13,0	7,0-11,0	1,15-1,20

Преимущества предлагаемой шихты для производства ванадиевого чугуна:

- ввод модифицированного красного шлама в состав исходной шихты и окатышей повышает их механическую прочность за счет лучшего окомкования шихты, повышает газопроницаемости шихты, улучшает равномерность спекания и способствует стабилизации высокотемпературной модификации двухкальциевого силиката, который предотвращает самопроизвольное саморазрушение высокоосновного агломерата при его охлаждении.

- железофлюс приобретает свойства сопротивляемости против разрушения при нагреве и восстановлении в шахте доменной печи на 20-40%

- повышается эффективность использования железофлюса в сравнении с прототипом

- уменьшение расхода кокса;

- увеличение производительности доменной печи.

Составы шихты (в сравнении с прототипом) определены экспериментально и приведены в табл. 2.

Недостатком железофлюса является саморазрушение при хранении из-за избытка неусвоевшейся извести, которая гидратируется с увеличением объема. Ввод в шихту красного шлама снижает температуру взаимодействия минеральной части шихты с CaO, сокращая количество неусвоевшейся извести.

Пример 1. При производстве ванадиевого чугуна, добавляли 0,1% красного шлама в общий состав шихты. Кроме этого, в состав шихты входили: доменный ванадийсодержащий железофлюс – 6%, железосодержащие добавки – 0,3%; ванадийсодержащие добавки – 0,85%; кокс металлургический – 15,0%; кокс пековый – 2,0%; агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – 75,75%.

При таком составе шихты, производительность составила 6050 тонн чугуна в сутки, а средний расхода кокса на 1 тонну чугуна -407 кг.

Пример 2. При производстве ванадиевого чугуна, 5% красного шлама добавляли в доменный ванадийсодержащий железофлюс, общее содержание которого составляло 6,0% от общего состава шихты. Кроме этого, в состав шихты входили: железосодержащие добавки – 0,3%; ванадийсодержащие добавки – 0,85%; кокс металлургический – 15,0%; кокс пековый – 2,0%; агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – 70,75%.

При таком составе шихты, производительность составляет 6000 тонн чугуна в сутки, а средний расхода кокса на 1 тонну чугуна - 412 кг.

Пример 3. При производстве ванадиевого чугуна, 1,5% красного шлама добавляли в доменный ванадийсодержащий железофлюс, общее содержание которого составляло 6,0% от общего состава шихты. Кроме этого, в состав шихты входили: железосодержащие добавки – 0,3%; ванадийсодержащие добавки – 0,85%; кокс металлургический – 15,0%; кокс пековый – 2,0%; агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – 74,35%.

При таком составе шихты, производительность составляет 6080 тонн чугуна в сутки, а средний расхода кокса на 1 тонну чугуна - 402 кг.

Пример 4. При производстве ванадиевого чугуна, 2,5% красного шлама добавляли в доменный ванадийсодержащий железофлюс, общее содержание которого составляло 6,0% от общего состава шихты. Кроме этого, в состав шихты входили: железосодержащие добавки – 0,3%; ванадийсодержащие добавки – 0,85%; кокс металлургический – 15,0%; кокс пековый – 2,0%; агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – 73,35%.

При таком составе шихты, производительность составляет 6085 тонн чугуна в сутки, а средний расхода кокса на 1 тонну чугуна - 400 кг.

Таблица 2 - Технико-экономические показатели

№ п/п	Состав шихты, мас. %	Средний расход кокса, кг/т чугуна	Производство, т чугуна/сутки
1	Прототип Железосодержащие добавки – 0,3 Ванадийсодержащие добавки – 0,85 Кокс металлургический – 15 Кокс пековый – 2,0 Железофлюс доменный ванадийсодержащий – 6,0 Агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – остальное.	407	6050
2	Железосодержащие добавки – 0,3 Ванадийсодержащие добавки – 0,85 Кокс металлургический – 15 Кокс пековый – 2,0 Железофлюс доменный ванадийсодержащий– 6,0 Красный шлам - 0,1 Агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – остальное.	407	6050
3	Железосодержащие добавки – 0,3 Ванадийсодержащие добавки – 0,85 Кокс металлургический – 15 Кокс пековый – 2,0 Железофлюс доменный ванадийсодержащий– 6,0 Красный шлам - 5,0 Агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – остальное.	412	6000
4	Железосодержащие добавки – 0,3 Ванадийсодержащие добавки – 0,85 Кокс металлургический – 15 Кокс пековый – 2,0 Железофлюс доменный ванадийсодержащий– 6,0 Красный шлам - 1,5 Агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – остальное.	402	6080
5	Железосодержащие добавки – 0,3 Ванадийсодержащие добавки – 0,85 Кокс металлургический – 15 Кокс пековый – 2,0 Железофлюс доменный ванадийсодержащий – 6,0 Красный шлам - 2,5 Агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – остальное.	400	6085

Таблица 2 показывает, что наиболее рациональными при выплавке ванадиевого чугуна с использованием предлагаемых материалов являются составы между 4 и 5, т.к. они позволяют иметь наибольшую производительность доменной печи - 6080-6085 т чугуна в сутки и минимальный расход кокса - 400-402 кг/т чугуна.

Из анализа результатов, приведенных в таблице, следует, что при использовании предлагаемой шихты, обладающей повышенной газопроницаемостью, равномерностью спекания, повышенной стойкостью к саморазрушению высокоосновного агломерата при его охлаждении, достигается увеличение производительности доменной печи, уменьшение расхода кокса.

Шихта для производства ванадиевого чугуна, содержащая высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши, доменный ванадийсодержащий железофлюс, металлургический кокс, пековый кокс, железо- и ванадийсодержащие добавки, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит красный шлам, в состав которого входит, %: Fe₂О₃ 45,0-55,0, V₂O₅ 0,4-1,0, Al₂O₃ 14,0-18,0, TiO₂ 4,0-7,0, СаO 8,0-13,0, SiO₂ 7,0-11,0, CaO/SiO₂ 1,15-1,20, при следующем соотношении компонентов, 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
красный шлам	1,5-2,5
высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши	остальное

Изобретение относится к способу получения угля и его использования в установке по производству железа и установке для осуществления процесса производства железа. Способ включает сушку отходов с использованием сушильного газа, содержащего отходящий газ из агломерационной установки, обжиг высушенных отходов, использование полученного угля в качестве сырья, вводимого в процесс производства железа.

Способ загрузки исходных материалов в доменную печь // 2742997

Изобретение относится к способу загрузки исходных материалов в доменную печь, содержащую бесконусное загрузочное устройство с множеством основных бункеров и вспомогательным бункером в верхней части печи с образованием слоя смеси мелкофракционного кокса и руды в печи, активируя реакцию восстановления руды при одновременном предотвращении уменьшения размера частиц кокса в тотермане.

Способ выплавки чугуна в доменной печи // 2734215

Изобретение относится к способу производства чугуна в доменной печи. Способ включает завалку железорудного сырья и древесного угля в качестве топлива в доменную печь, при этом древесный уголь перед завалкой насыщают метаном путем адсорбции из природного газа с обеспечением десорбции метана в верхних слоях шахты при плавке.

Доменная печь с энергонезависимым контролем вдувания углерода // 2710486

Изобретение относится к доменной печи. Доменная печь содержит стенки с отверстиями, через которые в рабочее пространство поступает горячий воздух, и кольцевой трубопровод горячего воздуха, окружающий стенки печи.

Способ ведения доменной плавки // 2709318

Изобретение относится к ведению доменной плавки. Осуществляют периодическую загрузку в доменную печь рудных материалов и кокса, контроль состава и количества рудных материалов и кокса, расходов дополнительного топлива, вдуваемого через фурмы в горн печи, дутья, химического состава колошникового газа и продуктов плавки, температуры чугуна, фактического содержания углерода в чугуне.

Способ доменной плавки цинкосодержащей шихты // 2709179

Заявлен способ доменной плавки цинксодержащей шихты. Осуществляют загрузку шихты, ее проплавку в доменной печи и выдачу продуктов плавки, контроль содержания оксидов цинка в шихтовых материалах, колошниковом газе и продуктах плавки.

Мелкодисперсный уголь и система, устройство и способ для его сбора и использования // 2707740

Изобретение раскрывает способ сбора мелкодисперсного угля, который включает обезвоживание суспензии жидких отходов обогащенного угля, имеющей содержание твердых частиц 30% по массе или меньше, для получения мелкодисперсного угля, имеющего размер частиц 1000 мкм или меньше и водосодержание от приблизительно 5% до приблизительно 20% по массе, причем обезвоживание суспензии жидких отходов обогащенного угля включает в себя центрифугирование суспензии в центрифуге со сплошным ротором, при этом центрифуга содержит вращающийся ротор, вращающийся шнек и переливную перегородку, где мелкодисперсный уголь содержит по меньшей мере 95% по массе твердых частиц, содержащихся в суспензии жидких отходов обогащенного угля.

Способ работы доменной печи // 2706935

Изобретение относится к металлургии, а именно к доменному производству. Предложен способ вдувания пылеугольного топлива в доменную печь через фурмы, включающий следующие этапы: формирование модифицированного пылеугольного топлива, имеющего удельную поверхность в диапазоне от 2 м2/г или более до 1000 м2/г или менее, низшую теплоту сгорания, составляющую 27170 кДж/кг или более, и содержание летучих веществ в диапазоне от 3 мас.% или более до 25 мас.% или менее, регулированием содержания влаги и летучих веществ в угле; и вдувание через фурмы доменной печи пылеугольного топлива, в котором содержание модифицированного пылеугольного топлива составляет 10 мас.% или более.

Способ загрузки доменной печи // 2700977

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах. Способ доменной плавки включает загрузку шихты, содержащей агломерат, окатыши, коксовый орешек фракции 10-25 мм, марганцевую руду и скиповый кокс, и ее выгрузку в колошниковую зону при помощи лотка бесконусного загрузочного устройства.

Способ эксплуатации шахтной печи, в частности доменной печи // 2696987

Изобретение относится к металлургии, в частности к доменному производству. Способ подачи газов в шахтную печь, в частности доменную печь, включает подачу в печь по меньшей мере одного газа с созданием ударных волн, при этом создают ударные волны, которые распространяются с прогрессирующей скоростью, которая больше скорости звука находящейся в спокойном состоянии перед ударной волной среды, причем ударные волны инициируют открыванием снова закрываемого клапана, который открывают за менее чем 6 мс, в частности за менее чем 4 мс.

Способ производства передельного чугуна в доменной печи с применением гранул, содержащих термопластичные и целлюлозные материалы // 2762458

Изобретение относится к способу производства передельного чугуна в доменной печи с использованием в качестве восстанавливающего агента и источника энергии гранул в неизмельченной форме в количестве более 10 кг/т железа, содержащих один или более термопластичных материалов в количестве более 40 мас.% в расчете на общую сухую массу гранул и один или более целлюлозных материалов в количестве более 20 мас.% в расчете на общую сухую массу гранул. Способ включает этапы загрузки доменной печи железной рудой и коксом, вдувания восстанавливающего агента в доменную печь на уровне одной или более фурм в зоне горения доменной печи, подачи горячего воздуха в зону горения доменной печи и получения передельного чугуна в лещади доменной печи. Изобретение позволяет использовать в качестве частичной замены кокса гранул, имеющих более низкую теплоту сгорания, чем полностью пластмассовые гранулы, из которых получают повышенное количество восстанавливающего газа. Гранулы имеют высокую прочность при раздавливании в холодном состоянии, что приводит к незначительному образованию мелких фракций на складе и хорошей устойчивости против распада во время транспортировки. Также обеспечивается возможность подачи гранул в доменную печь без их измельчения, в связи с чем отсутствует необходимость применения дополнительного устройства для пульверизации. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.