Шихта для производства ванадиевого чугуна

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к шихте для производства ванадиевого чугуна. Шихта содержит железорудное сырье, в качестве которого она содержит высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши, и доменный ванадийсодержащий железофлюс, металлодобавки, кокс и брикеты, содержащие металлопродукт в виде отвальных металлургических шлаков, содержащих пятиокись ванадия, в количестве 90 %, в количестве 3,0-75,0 кг/т чугуна. Соотношение компонентов в шихте следующее, мас.%: металлодобавки - 0,5–8,0; кокс - 13,0–21,0; брикеты - 0,1–2,5; железорудное сырье - остальное. Изобретение обеспечивает снижение расхода железорудного сырья, снижение расхода кокса, увеличение производительности доменных печей. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

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

Известна шихта для производства чугуна [1] (патент на изобретение РФ №2369639, МПК⁸ С21В 5/02, 2006, Опубликовано: 10.10.2009, Бюл. №28), содержащее железорудное сырье, металлодобавки, промывочные материалы, кокс, известняк и/или известь, ванадийсодержащую шлакометаллооксидную смесь (ШМОС) с содержанием V₂O₅ равным 8-25% в количестве 0,2-1,0% от массы шихты. В качестве ванадийсодержащей ШМОС использованы конвертерный ванадийсодержащий скрап, ванадиевые отходы. При этом соотношение компонентов составляет, мас.%: металлодобавки - 1,4-3,5; промывочные материалы - 0,3-1,2;кокс - 18,0-28,0; известняк и/или известь - 2,0-4,0; ванадийсодержащая шлакометаллооксидная смесь - 0,2-1,0; железорудное сырье - остальное.

Недостатком указанной шихты является использование в качестве топлива только кокса - без возможности снижения его расхода и вдувания пылеугольного топлива, а также необходимость использования дополнительных материалов (известняка, промывочных материалов), которые при определенной композиции шихтовых материалов не используются.

Наиболее близким по технической сущности является шихта для производства ванадиевого чугуна [2] (Патент на изобретение РФ, № 2515709, МПК⁶ С21В 5/00, 2006, Опубликовано: 20.05.2014 Бюл. № 14), содержащая высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши, доменный ванадийсодержащий железофлюс, металлургический кокс, пековый кокс, железо и ванадийсодержащие добавки. При этом соотношение компонентов составляет, мас.%: железосодержащие добавки 0,3- 2,0; ванадийсодержащие добавки 0,20 1,5; металлургический кокс 15-20; пековый кокс 0,1 – 2,0; доменный ванадийсодержащий железофлюс 6,0 – 12,0; высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши - остальное, при этом отношение пекового кокса к металлургическому коксу составляет 1:(7,5-200).

Недостатком такой шихты является обязательное использование в качестве топлива пекового кокса совместно с металлургическим коксом, без возможности использования пылеугольного топлива.

Техническим результатом, на достижении которого направлено данное изобретение, является снижение расхода железорудного сырья (неофлюсованных окатышей и/или высокоосновного агломерата), снижение расхода кокса, увеличение производительности доменных печей.

Технический результат достигается тем, что шихта для производства ванадиевого чугуна, содержащая железорудное сырье, металлодобавки и кокс, дополнительно содержит брикеты доменные в количестве 3,0-75,0 кг/т чугуна при следующем соотношении компонентов, мас.%:

металлодобавки – 0,5 – 8,0

кокс – 13,0 – 21,0

брикеты доменные – 0,1 – 2,5

железорудное сырье – остальное

При этом в качестве железорудного сырья используют высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши, и/или доменный ванадийсодержащий железофлюс, а в качестве топлива используют кокс и пековый кокс или кокс и пылеугольное топливо (ПУТ).

Кроме того, в качестве металлодобавок используют продукты переработки отходов (шлак, скрап, отсев, окалина, шлак десульфурации и др.) доменного, сталеплавильного, прокатных и других металлургических производств и/или продукты и смеси на их основе, в виде фракционного состава или брикетов.

Кроме этого в качестве брикетов доменных используют смесь металлопродукта в количестве 90% и связующего в количестве 8-10%, при этом в качестве металлопродукта используют отвальные металлургические шлаки, а в качестве связующего стекло жидкое натриевое.

Введение в шихту брикетов доменных, в количестве 3,0-75,0 кг/т чугуна (0,1-2,5 т в подачу) позволяет снизить расход железорудного сырья, улучшить технико-экономические показатели (снизить расход кокса, увеличить производительность доменных печей).

Брикеты доменные изготавливают на установке брикетирования путем смешивания металлопродукта со связующим, с последующим прессованием и сушкой.

В качестве металлопродукта для изготовления брикетов доменных используют отвальные металлургические шлаки в количестве 90%.

При использовании металлопродукта менее 90% уменьшается приход железа и пятиокиси ванадия в шихту доменной плавки, а при использовании более 90% невозможно формование брикета из-за недостатка связующего.

В качестве связующего для изготовления брикетов доменных использовали стекло жидкое натриевое ГОСТ 13078-81 с силикатным модулем 2,8 и плотностью 1,47 г/см. куб. в количестве 8-10% в жидком виде или в количестве 4-5 % в пересчете на сухое вещество.

При использовании связующего менее 8% в жидком виде формование брикетов не происходит из-за недостаточного смачивания поверхности частиц металлопродукта, брикет в сыром виде разрушается сразу после формования на прессе, а при использовании более 10% в жидком виде, брикет разрывает после формования из-за избыточного внутреннего напряжения, обусловленного силами гидравлической упругости. Также при избыточном количестве связующего происходит забивание (залипание) формующих ячеек.

При использовании брикетов доменных более 75,0 кг/т влечет сверхдопустимый приход оксидов щелочных металлов в доменную плавку, а при расходе менее 3 кг/т - отсутствует эффективность его использования.

При использовании брикетов доменных более 2,5% влечет сверхдопустимый приход оксидов щелочных металлов в доменную плавку, а при расходе менее 0,1% - отсутствует эффективность его использования.

Металлодобавки вводятся в состав шихты для сокращения доли железорудного сырья, а также для корректировки содержания химических элементов в продуктах доменной плавки до требуемых значений, причем при использовании металлодобавок менее 0,5% эффективность добавок невысокая, а при расходе более 8,0 % - возникает необходимость вывода из состава шихты других составляющих, что не позволяет с максимальным эффектом использовать их преимущества.

В качестве металлодобавок используются продукты переработки отходов (шлак, скрап, отсев, окалина, шлак десульфурации и др.) доменного, сталеплавильного, прокатных и других металлургических производств или продукты и смеси на их основе, в виде фракционного состава или брикетов.

Пределы содержания металлодобавок 0,5 – 8,0 %, брикетов доменных - 0,1 – 2,5 % получены опытно-экспериментальным путем, т.к. именно при таких соотношениях были получены наилучшие показатели выплавки качественного ванадиевого чугуна.

Кокс в шихте используют в качестве основного топлива, а использование с пековым коксом, и/или с пылеугольным топливом (ПУТ) – это углеродсодержащие добавки, которые частично замещают дорогостоящий кокс, что в конечном итоге уменьшает себестоимость чугуна.

Пределы содержания кокса и/или кокса и пекового кокса, и/или кокса и пылеугольного топлива (ПУТ) 13,0-21,0% получены опытно-экспериментальным путем. При использовании кокса и/или кокса и пекового кокса, и/или кокса и пылеугольного топлива (ПУТ) менее 13,0% не обеспечивается ровный ход доменных печей из-за ухудшения газопроницаемости столба шихты, а при содержании кокса и/или кокса и пекового кокса, и/или кокса и пылеугольного топлива (ПУТ) в шихте более 21,0% снижается экономическая эффективность работы доменных печей.

В качестве железорудного сырья используют высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши, и/или доменный ванадийсодержащий железофлюс.

В качестве примера осуществления изобретения приводятся показатели доменной плавки ванадиевого чугуна в условиях АО «ЕВРАЗ Нижнетагильского металлургического комбината».

Брикет доменный производили на установке брикетирования ЗАО «Стройкомплекс». Вначале смешивали металлопродукт в количестве 90 % из отвальных металлургических шлаков со связующим стекло жидкое натриевое по ГОСТ 13078-81 с силикатным модулем 2,8 и с плотностью 1,47 г/см. куб в количестве до 8-10 % в жидком виде. Затем готовую смесь прессовали на валковом прессе ПБВ -700/400-200 и при температуре 220-250 ⁰С осуществляли сушку брикетов в течение 25 минут. Подготовленный брикет доменный в количестве от 3-75 кг/т использовали для предложенной шихты для производства ванадиевого чугуна.

Конкретные составы шихты определены опытно-экспериментальным путем в результате доменных плавок на печи большого объема (на доменной печи № 5 АО «ЕВРАЗ НТМК»). Опытная плавка с содержанием шлака брикеты доменные (предлагаемая шихта для производства ванадиевого чугуна) в сравнении с базовым периодом приведена в таблице 1.

Таблица 1

№ п/п	Состав шихты, мас.%	Средний расход кокса, кг/т	Производство чугуна, т/сутки	Средний расход железа с ЖРС, кг/т
1.	Базовый период Металлодобавки – 3,8; Кокс – 17,6; Брикеты доменные – 0,0; Железорудное сырье – остальное.	340,3	7276,5	947,4
2.	Опытный период Металлодобавки – 3,1; Кокс – 17,5; Брикеты доменные – 0,7; Железорудное сырье – остальное.	330,9	7324,1	933,1

Таблица 1 показывает, что наиболее рациональным является состав опытного периода 2., т.к. он позволяет снизить расход кокса, повысить производство чугуна, уменьшить расход железа с железорудным сырьем.

Сопоставительный анализ приведенных результатов испытаний показывает, что наиболее рациональными при выплавке ванадиевого чугуна с использованием предлагаемых материалов является состав плавки № 2, т.к. он позволил снизить расход на 14,3 кг/т чугуна, а также повысить производительность доменной печи и снизить расход кокса.

Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».

Анализ патентов и научно-технической информации выявил отсутствие признаков, сходных с признаками, которые присуще в предлагаемом техническом решении, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «изобретательский уровень».

Использование заявленной шихты с использованием брикета доменного позволяет обеспечить:

1) снижение расхода железорудного сырья (неофлюсованных окатышей и/или высокоосновного агломерата);

1) снижение расхода кокса;

3) увеличение производительности доменных печей.

Опытная проработка и использование предлагаемого технического решения на АО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат» подтверждает соответствие критерию «промышленная применимость изобретения».

Источники информации

[1] Патент на изобретение РФ № 2369639, МПК⁸ С21В 5/02, 2006, Опубликовано: 10.10.2009 Бюл. № 28.

[2] Патент на изобретение РФ, № 2515709, МПК⁶ С21В 5/00, 2006Опубликовано: 20.05.2014 Бюл. № 14.

1. Шихта для производства ванадиевого чугуна, содержащая железорудное сырье, в качестве которого она содержит высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши, и доменный ванадийсодержащий железофлюс, металлодобавки и кокс, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит брикеты, содержащие металлопродукт в виде отвальных металлургических шлаков, содержащих пятиокись ванадия, в количестве 90%, в количестве 3,0-75,0 кг/т чугуна при следующем соотношении компонентов, мас.%:

металлодобавки	0,5–8,0
кокс	13,0–21,0
брикеты	0,1–2,5
железорудное сырье	остальное

2. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве металлодобавок она содержит продукты переработки отходов в виде шлака, скрапа, отсева, окалины, шлака десульфурации доменного, сталеплавильного и прокатного производств и/или продукты и смеси на их основе, в виде фракционного состава или брикетов.

3. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что брикеты содержат связующее в количестве 10%.

4. Шихта по п. 3, отличающаяся тем, что в качестве связующего использовано стекло жидкое натриевое.