Способ получения металлизованного агломерата для выплавки кремнистых чугунов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 548645

Союз Советских

Социалистических

Реслублж (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.09.75 (21) 2173020/02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.77. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 26.04.77 (51) М. Кл з С 22В 1/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 669.046.446 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. М. Шандюрко и Г. Н. Спиридонов (71) Заявитель

Череповецкий ордена Ленина металлургический завод им. 50-летия СССР (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЗОВАННОГО АГЛОМЕРАТА

ДЛЯ ВЫПЛАВКИ КРЕМНИСТЫХ ЧУГУНОВ

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано на аглофабриках для изготовления частично металлизованного агломерата для выплавки кремнистых малофосфористых чугунов с заданным содержанием кремния, в том числе литейных чугунов и доменного ферросилиция с понижснным относительным расходом скипового кокса.

Известен способ изготовления агломерата для производства ферросилиция, включающий приготовление и спекание аглошихты из углеродистого восстановителя, железосодержащего материала и кремнезема, Вспучивание компонентов шихты и их термообработка перед спеканием не предусматриваются (1).

Такая шихта способствует равномерному распределению железосодержащего материала в реакционной зоне дуговой электропечи и лучшему испольозванию газообразной S10.

Однако при таком способе необходим расход на восстановление кремния дефицитного и дорогостоящего углеродистого восстановителя (каменноугольного кокса), отмечается недостаточная степень дисперсности компонентов шихты и невысокая степень обеспечения контактов кварцита и кокса как в твердом, так и в размягченном состоянии, трудность точной дозировки углеродистого восстановителя при агломерации. Кроме того, наличие фосфора в каменном угле, в кварцитах и в кварцевом песке обуславливает переход до

80 — 85% этого элемента в кремнистый чугун.

Требуется ограничить содержание фосфора в этих материалах до 0,009%, что резко сужает сырьевую базу для выплавки кремнистых чугунов.

Известен способ получения металлизованного агломерата для выплавки кремнистых чугунов, включающий подготовку исходных ма10 териалов и спекание аглошихты из руды, топлива, известняка и возврата (2).

Однако при таком способе снижается производительность агломашины, отсутствуют в агломерате силициды железа, а также углеродистый восстановитель и достаточное количество глинозема, наблюдаются невысокая степень прямого восстановления и извлечения кремния из шихты, потери кремнезема в шлак с увеличением его выхода. Выплавка кремни20 стых чугунов из такого агломерата требует добавки в шихту железистых кварцитов, что обуславливают повышенный относительный расход скипового кокса, большие потери от перехода кремнезема в шлак, 25 Целью изобретения является интенсификация агломерационного и доменного процессов и снижение себестоимости кремнистых чугунов.

Это достигается тем, что по предлагаемому

30 способу процесс ведут в присутствии комплек548645

1«

2;)

40 .1

65 сной смеси из вспучивающихся шунгитовых материалов, стальной стружки и катализатора, подготовку смеси производят в безокислительной атмосфере двухступенчато с выдержками при 400 — 450 С в течение 10 — 15 мин и при

1100 — 1200 С в течение 15 — 30 мин.

В качестве вспучивающихся шунгитовых материалов используют смесь из шунгитовых сланцев, шунгитовых пород и/или промпродукта и негорелой породы от обогащения малофосфористых коксующихся углей. Соотношение в этой смеси аморфного углерода к тонкодисперсному кремнезему подбирается равным (1,0 — 1,2): 2, т. е. близким к стехиометрическому для восстановления свободных окислов железа и кремния.

Сырую комплексную смесь, состоящую из шунгитовых материалов, катализатора и металлодобавок хорошо перемешивают и в безокислительной атмосфере подвергают двухстадийной вспучивающе-метализующей термической обработке (например, в реакторе с

«кипящим» слоем) .

На первой стадии (предварительная термическая обработка) комплексную смесь нагревают до 400 — 450 С и для предотвращения растрескивания и раскалывания шунгитовых материалов при дальнейшем нагреве выдер>кивают при этой температуре в течение 10—

15 мин (для снятия внутренних напряжений).

На второй стадии (впучивающе-металлизующий обжиг) комплексную смесь нагревают до оптимальной температуры вспучивания смеси шунгитовых материалов в пределах 1100—

1200 С, и выдерживают материал в узком интервале температур вспучивания в течение

15 — 30 мин.

При выдержке комплексной смеси при температуре вспучивания в течение 15 — 30 мин помимо удаления гидратной влаги и улучшения физико-химических свойств в пемзоподобных гранулах происходит восстановление окислов железа до металлического железа и частичное восстановление кремнезема с образованием силицида железа.

Полученную после двухстадийной термической обработки зернистосыпучую комплексную смесь направляют в горячем виде, например с горячим воздухом, в шихту для агломерации, где ее частицы в виде изюмин запекают в агломератт.

Объемное соотношение металлодобавок и пемзоподобных гранул до вспученно-металлизованной комплексной смеси будет равным примерно 1: (6 — 10) .

Введение в шихту для спекания раскаленной вспученно-металлизованной комплексной смеси (без ее охлаждения) выгодно не только с теплотехнической, но и с технологической точки зрения, так как охлаждение комплексной смеси перед запеканием в агломерат может привести к частичному ее окислению.

Спекание стандартной аглошихты (из руды, топлива, известняка и возврата) со вспученно-металлизованной комплексной смесью повышает теплопроводность, пористость и газопроницаемость аглошихты и увеличпваст IIpoизводительность агломашин (на 2 — 4О/о на каждый весовой процент добавленной в шихту для спекания вспучеппо-металлизованной комплексной смеси) .

В процессе спеканпя, хотя и развиваются высокие температуры, до 1400 С, в подвижной зоне спекания, 10 время нахождения при этих температурах (около двух минут) недостаточно для развития процессов восстановления кремния.

В результате термической подготовки комплексной смеси с повышенной реакционной способностью аморфного углерода увеличивается поверхностная активность внутри вспученных и частично металлизованных шунгитовых

«изюмин» агломерата, что обеспе 1ивает более высокие скорости образования карбида и силицида железа по сравнению с традиционной шихтой.

Частично металлизова1гный агломерат отличается постоянством химического состава и физико-механических свойств. При загрузке его в доменную печь запеченные в агломерате вспученные шунгитовые «изюмины», имея малую теплопроводность (на два порядка меньшую, чем у кокса), при опускании в шихте доменной печи нареваютсгя медленно. Наличие металлодобавок увеличивает теплопроводность частично металлнзованпого агломерата и скорость его прогрева.

При наличии закрытых пор и плотной минеральной корочки шунгитовых «изюмин», в шахте печи практически исключается газификация содержащегося в них аморфного углерода при взаимодействии с печной атмосферой.

Аморфный углерод гранул-песчинок в доменной печи используется как восстановитель, а не как топливо.

Как углеродистые шунгитовые породы, так и малоуглеродистые шунгитовые сланцы Bell) чиваются при нагреве до 1100 — 1200 С, имеют средний коэффициент вспучива11ия 6 — 7, с колебаниями 4 — 10, что позволяет отнести их к хорошо вспучивающимся природным материалам.

Вспучивающим элементом здесь является конституционная вода хлорита (слюдоподобные минералы из сложных ал1омссиликатов).

Из 1 т молотой смеси шунгитовых пород и сланцев можно получить 2,5 — 4 м вспучеHHoго пемзоподобного песка, в котором каждая песчинка исходного сырья увеличивается в объеме в несколько раз и превращается в легкую пемзу.

Предложенный способ обеспечивает увеличение производительности агломашин на 10—

15О/о за счет увеличения теплопроводности, пористости и газопроницаемостп комплексной шихты для спекания и снижение себестоимости кремнистых чугунов.

548645

Формула изобретения

Составитель А. Кальницкий

Тсхред Л. Гладкова Корректор Л. Денискина

Редактор 3. Ходакова

Заказ 784j4 Изд. № 349 Тираж 799 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретешш и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

1. Способ получения металлизованного агломерата для выплавки кремнистых чугунов, включающий подготовку исходных материалов, спекание аглошихты из руды, топлива, известняка и возврата, отличающийся тем, что, с целью интенсификации агломерационного и доменного процессов и снижения себестоимости кремнистых чугунов, процесс ведут в присутствии комплексной смеси из вспучивающихся шунгитовых материалов, стальной стружки и катализатора, подготовку которой осуществляют термообработкой в безокислительной атмосфере двухступенчато с выдержками при 400 — 450"С в течение 10—

15 мин и при 1100 — 1200 С в течение 15—

30 мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вспучивающихся шунгитовых материалов используют смесь из шунгитовых сланцев, шунгитовы.; пород н/или промпродукта и негорелой породы от обогащения малофосфористых коксующихся углей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США М 3704114, кл. 75 — 3, 1972.

2. Авт. св. Ne 403732, кл. С 22В 1/1б, 1974.