Спосіб одержання комплексного вуглецевого залізофлюсу

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно, к способам получения комплексного железофлюса для сталеплавильного производства. Известен способ получения окатышей диаметром 20мм за счет того, что прокатную окалину (60 - 70%) смешивают с 30 - 40% обожженной извести или гидрата окиси кальция, увлажняют и окомковуют, после чего укладывают на колосниковую решетку и в течение 5 - 10 минут обрабатывают отходящим газом от доменных воздухонагревателей (Патент ГДР №6921, кл. C21C, опубл. 05.11.69). Недостатком данного способа являются, с одной стороны отсутствие углерода в железофлюсе, что приводит к снижению выхода годного при выплавке стали в процессе его плавления в печах, а с другой - низкая прочность материала из-за нерегулированного его нагрева при сушке. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения углеродистого железофлюса, включающий складирование, смешивание, окускование и сушку. В данном способе окатыши получают из тонкоизмельченных железорудных концентратов, коксика и извести. Технологический процесс их получения включает: раздельное измельчение шихтовы х материалов с одновременной сушкой, гашение извести, дозирование, смешивание на сухую, гранулирование с вводом 0,05 - 0,02% раствора катализатора. Гранулы, имеющие влажность 7 - 10% направляют на подсушку, а затем при влажности 2 - 3% обрабатываются дымовыми газами, содержащими 20 - 25% Процесс упрочнения гранул идет за счет образования мелкокристаллической структуры карбоната кальция (Канавец П.И., Гесс Б.А., Мелентьев К.Н. и др. Безобжиговый химикокаталический метод окомкования тонкоизмельченных материалов // Новые методы подготовки топливных и топливорудных материалов и их металлургическая переработка. М.: Изд-во АН СССР, 1963. - Т.XXII. - С.5 - 30). Рассматриваемый способ по сравнению с аналогом обладает рядом преимуществ, а именно, окатыш содержит твердое топливо, которое позволяет частично повысить выход годного в процессе их использования в сталеплавильном производстве. Однако данному способу присущи также недостатки как, с одной стороны, раздельное измельчение материалов не позволяет интенсифицировать процесс восстановления при использовании окускованного сырья в мартеновском и конвертерном производствах, а также при таком измельчении возрастает опасность взрыва материалов. С другой, наличие стадии гашения извести до ввода ее в шихту, не позволяет в значительной степени увеличить прочность гранул, а также использовать тепло гашения в процессе получения сырья. Целью изобретения является увеличение прочности углеродистого железофлюса и выхода годного при выплавке стали. Указанная цель достигается за счет того, что в способе получения комплексного углеродистого железофлюса из железосодержащих отходов, например окалины, извести и твердого топлива, включающий складирование, измельчение, дозирование, смешивание, окускование и сушку, часть извести и твердое топливо совместно измельчают и смешивают с железосодержащими отходами, после чего полученную смесь увлажняют до соотношения масс воды и смеси при смешивании до 1,0 : (0,28 - 0,23), а затем подают в смесь оставшуюся часть извести до соотношения масс воды и смеси 1,0 : (0,22 - 0,14), брикетируют и сушат за счет термостабилизации полученного железофлюса до соотношения масс воды и смеси 1,0 : (0,6 : 0,05). Предлагаемая совокупность признаков позволяет увеличить прочность углеродистого железофлюса и повысить выход годного при выплавке стали по сравнению с прототипом благодаря тому, что часть извести и твердое топливо измельчают совместно, постепенно снижают соотношение масс воды и смеси, а также используют тепловой эффект процесса гашения извести при сушке, что позволяет кроме всего прочего снизить затраты, связанные с удалением избытка влаги. При этом способе создание прочности связи начинается уже при смешивании железосодержащих отходов и известьтопливной смеси. В дальнейшем процесс упрочнения материала при гидратационном твердении складывается из следующих периодов: 1. Период растворения части извести, прореагировавшей с водой и растворившейся до образования насыщенного раствора. В этот период негашенная молотая известь в результате химической реакции гидротации на поверхностях зерен образует гидрат окиси кальция, который переходит в раствор, расщепляясь на ионы Известь малорастворима в воде и (1,3г и, учитывая малое количество воды при гашении, на образование насыщенного раствора расходуется малая доля извести, в то время главная масса остается еще химически непрореагировавшей с водой. Поэтому на этой стадии вводится только часть извести. 2. Период коллидации (схватывания), характеризующийся высокой степенью "раздробления" частиц, превращением из них коллоидных частиц, которые совместно с водой образуют клеющее минеральное вещество. При образовании насыщенного раствора извести и прекращения дальнейшего растворения гидрата окиси кальция действие воды на непогасившуюся известь проявляется в образовании коллоидных частиц, образующи х коллоидную систему в форме геля. В это т период вводится основная часть извести. При ее вводе происходит гидратация этой части извести, при которой в результате химического и адсорбционного диспергирования образуются мельчайшие центры катализации При этом из-за сильного экзотермического эффекта реакции наблюдается повышение температуры, в результате чего скорость реакции возрастает. 3. Период кристаллизации или твердения, во время которого вяжущее вещество из коллоиднодисперсного состояния переходит в кристаллическое состояние. В описанном режиме твердения на каждом его этапе особое значение приобретает соотношение масс воды и смеси. На первом этапе это соотношение равно 1,00 : (0,28 : 0,23). При увеличении его выше 1,00 : 0,28 приводит к неполной гидротации введенной извести и, как следствие, снижению прочностных свойств материалов. При снижении соотношения масс воды и твердого в смеси ниже 1,0 : 0,23 наблюдается резкое снижение растворимости в воде, замедление процесса перекристаллизации извести с образованием каркаса. На втором этапе увеличение соотношения масс воды и смеси выше 1,0 : 0,25 приводит к образованию в смеси извести - пушонки, что оказывает отрицательное влияние на конечную прочность материала, а при снижении соотношения ниже 1,00 : 0,14 образуется известковое тесто, что оказывает аналогичное влияние на прочностные свойства железофлюса. Регламентирование соотношения масс воды и смеси в конечном продукте определяется требованиями, сталеплавильным производством, а также затратами на процесс термостабилизации при сушке железофлюса. Увеличение соотношения масс воды и твердого в материале выше 1,0 : 0,06 приводит к дополнительным затратам при сушке комплексного углеродистого железофлюса, Снижение соотношения ниже 1,0 : 0,05 нежелательно, так как приводит к разрушению материала в сталеплавильном агрегате. Анализ предлагаемого решения с точки зрения его соответствия "существенные отличия" позволяет сделать следующий вывод, что новая совокупность признаков является отличительной по отношению к прототипу и в существенных решениях не выявлена. Признак соответствуе т критерию "существенные отличия" и обладает новизной. Отсутствие одного из указанных признаков не позволит достичь заявляемого эффекта. Из вышесказанного можно сделать вывод, что предлагаемая совокупность признаков отвечает критериям изобретения и, в частности, обладает существенными отличиями по сравнению с известными в науке и технике решениями. На чертеже (фиг.) приведена схема получения комплексного углеродистого железофлюса из железосодержащих отходов. Способ получения комплексного углеродистого железофлюса из железосодержащих отходов был приведен в условиях НТЗ им.К. Либкнехта г.Днепропетровска. Способ сопоставлялся с прототипом в идентичных опытно-промышленных условиях. Для получения комплексного железофлюса использовались шихтовые материалы, химический состав которых приведен в табл.1. Из каждого приведенного в табл.1 железосодержащего материала, антрацитового штыба и негашенной извести по заявляемому способу и прототипу изготавливался комплексный углеродистый железофлюс. Технологическая схема получения комплексного железофлюса включала в себя следующие операции: складирование, измельчение, дозирование, смешивание, увлажнение, окускование и сушку. Причем измельчение, увлажнение, дозирование и сушка осуществлялась как по прототипу, так и по предлагаемому способу, Исследования влияния пределов параметров заявляемого способа и прототипа проводились в три этапа. В табл.2, 3, 4 приведены полученные на первом, втором и третьем этапах значения контролируемых параметров при варьировании значений отношений масс воды и смеси как на стадии получения, так и в готовой продукции, как указанных в формуле изобретения пределах, так и вне их. Из табл.2 3, 4 следует, что отклонение величин граничных значений заявляемых параметров как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения приводит к ухудшению показателей процесса получения комплексного углеродистого железофлюса и снижению выхода годного при его использовании в сталеплавильном производстве. По сравнению с прототипом предлагаемый способ имеет преимущества, которые позволяют увеличить прочность углеродистого железофлюса на 40% и выход годного при выплавке стали на 4%.