Спосіб виготовлення пуцоланових в’яжучих для цементної промисловості зі стальних шлаків з використанням відновлювальної ванни металу

Винахід стосується способу виготовлення пуцоланових або гідравлічних в'яжучих для цементної промисловості з основних оксидних шлаків. З патенту ЕР 66930 В1 відомий спосіб, згідно з яким сталеві шлаки відновлюють із застосуванням чавуна, зокрема вуглецю, який міститься в чавуні, що, по-перше, обумовлює окислювання ванни з розплавленим чавуном, і одночасно відновлення оксиду заліза зі сталевого шлаку до заліза і попадання його до ванни розплавленого металу. Оксидні шлаки і, особливо, шлаки сталеплавильних цехів мають у залежності від вмісту оксидів металів і їхньої основності більш-менш високу в'язкість, внаслідок чого необхідні відносно високі температури, щоб підтримувати відповідний рідко-текучий стан шлаку. Якщо такі шлаки, крім цього, за допомогою відповідних в'яжучи х речовин довести до складу, який має інтерес для цементної промисловості, то це найчастіше будуть шлаки, які при звичайних температурах внаслідок утворення великої кількості CO з вуглецю ванни схильні до посиленого спінення. Якщо виникаючі таким чином піни стабільні, то це приводить до зменшеного обміну речовин між металом і шлаком і тим самим до помітного зниження швидкості реакції, внаслідок чого істотно збільшується час обробки. Якщо одночасно працюють з відносно високим вмістом вуглецю у ванні розплавленого металу, то це може привести до особливо бурхливи х реакцій на поверхні розподілу, що може обумовити сильне спінення, а також небажаний викид шлаків. Метою винаходу є зниження початкової швидкості реакції і часу обробки при переробці таких основних оксидних шлаків і одночасно надійне і швидке перетворення, зокрема, відновлення металів у шлаку при більш низьких температурах. Суть способу для вирішення цієї задачі згідно з винаходом полягає в тому, що за допомогою добавок кислих присадок, як, наприклад, кварцового піску та/або доменних шлаків та/або коригувальних речовин, що містять SiO2, до відновлення встановлюють значення основності рідких шлаків, що на 0,1 до 0,5 нижче значення основності (CaO/SiO2) кінцевого продукту. Внаслідок зниження основності рідких шлаків до порівняно низьких значень і особливо значень більш низьких, ніж бажані для застосування у технології виробництва цементу, рідко-текучий шлак, у якого схильність до спінення невелика, може бути безпосередньо отриманий і при більш низьких температурах. У результаті зниження основності і зв'язаним з цим зниженням в'язкості в залежності від температури швидкість реакції помітно підвищується, і тим самим досягається більш швидке перетворення, при якому особливо оксиди заліза і марганцю швидко відновлюються до металевого заліза і металевого магнію. Так само відновлюються оксиди хрому, нікелю, ванадію та інших металів. При зменшенні вмісту оксидів металів зменшується природно і перетворення вуглецю, так що небезпека спінення шлаків істотно знижується. Коли додають відповідні кількості Аl2О3, додатково знижується в'язкість, і достатньо меншого зниження основності для досягнення бажаної швидкості реакції. Перевагою способу згідно з винаходом є те, що процес проводять так, що наприкінці фази відновлення або поблизу неї встановлюють бажану цільову основність шлаків між 1,1 і 1,5. У результаті зменшеного перетворення вуглецю і зменшеної внаслідок цього схильності до спінення, наприкінці реакції можна встановити кращу для технології виробництва цементу цільову основність, причому цю добавку можна вводити у конвертер, у якому відбувається відновлення сталевих шлаків. Для встановлення кращого для технології виробництва цементу складу шлаків поряд із встановленням цільової основності на значення між 1,1 та 1,5, бажано, як правило, і підвищення вмісту Аl2О 3, причому для цього можна додавати, наприклад, боксит. Для швидкого перетворення у фазі відновлення вигідно, коли і в'яжучі, що містять Аl2О3, додаються також на початку обробки, причому переважно це здійснюється таким чином, щоб в'яжучі, що містять Аl2О3, такі, як, наприклад, боксит, щонайменше частково додавалися до початку відновлення шлаків. Завдяки додаванню частини кількості присадок, необхідних для регулювання вмісту Аl2О 3 перед відновленням, досягається надійне перемішування в шлаку при одночасному зниженні в'язкості шлаків під час процесу реакції, причому бажано, щоб ця частина складала від половини до трьох чвертей необхідних добавок, що містять присадки Аl2О3. Особливо просто можна встановити цільове значення основності шляхом додавання негашеного вапна та/або коригувальних речовин, що містять СаО. Зниження в'язкості до значень, близьких до нейтральної точки, перед відновленням дає особливі переваги щодо терміну служби неосновного вогнетривкого облицювання. Перевагою способу згідно з винаходом є те, що процес проводять так, що цільову основність регулюють від моменту часу, коли вміст оксидів металів і особливо сума вмістів оксидів заліза, марганцю, хрому, нікелю і ванадію в шлаку стає нижче 3,5% мас. Після зниження вмісту оксидів металів до значень нижче 3,5% мас, як згадано вище, внаслідок істотно меншого перетворення вуглецю у ванні, можна практично уникнути спінення, так, що починаючи з цього моменту, можна додавати присадки, що потрібні для регулювання основності і складу, необхідного для технології виробництва цементу, без негативних наслідків для здійснення цього даного способу. Нижче винахід докладніше роз'ясняється на основі прикладу здійснення способу. Приклад 1. У конвертер до 10 тонн чавуна завантажили 3 тонни шлаку такого складу: Шлак СаО SiO2 Аl2О 3 MgO ТіО2 FeO мас. % 45,1 15,6 3,3 6,7 1,1 25,7 MnO 2,5 CaO/SiO2 2,9 На ванну з металом під час процесу відновлення подали вуглець у формі носіїв вуглецю. Шля хом додавання вугілля і кисню забезпечували температуру, необхідн у для підтримки рідкого стану шлаку, і встановлювали необхідний потенціал відновлення. Основність шлаків знижували шляхом вдування 770кг кварцового піску до значення 1,1 і додали 494кг бокситу. При цьому утворився шлак, що на початку відновлення розплаву мав такий склад: Склад шлаку перед відновленням розплаву мас. % СаО 35,5 SiO2 32,2 Аl2О 3 9,4 MgO 5,5 ТіО2 0,4 FeO 15,4 MnO 1,6 CaO/SiO2 1,1 Наприкінці фази відновлення, у якій вміст Fe можна було знизити від 15,4% мас. до значень нижче 1% мас. і вміст оксиду марганцю зменшити наполовину, бажаний склад шлаків установлювали шляхом додавання 265кг негашеного вапна і 330кг бокситу. У цілому відносно низький вміст оксидів металів, приблизно 1,7% мас, і низький ступінь перетворення вуглецю у ванні у монооксид вуглецю і діоксид вуглецю наприкінці фази відновлення перешкоджали у цей момент спіненню до кінця обробки. Склад отриманого шлаку, що відрізняється винятковими властивостями для технології виробництва цементу, був такий: Склад шлаку після відновлення розплаву мас. % СаО 44,7 SiO2 34,5 Аl2О 3 14,5 MgO 4,3 ТіО2 0,3 FeO 0,8 МnО 0,9 CaO/SiO2 1,3 Тим самим у цілому в рамках цього способу основність шлаків знижувалася до значення на 0,2 нижче цільової основності, завдяки чому надійно запобігалося спінення і небажаний викид шлаків. Приклад 2: У конвертер до 10 тонн чавуна завантажили 4 тонни шлаку такого складу: Шлак СаО SiO2 Аl2О 3 MgO ТiO2 FeO МnО Сr2О3 мас. % 47,8 26,3 5,9 8,9 1,3 1,7 1,4 6,7 CaO/SiO2 1,8 Вказаний шлак шляхом введення вугілля і кисню використали у процесі відновлення розплаву. Однак перед цим хімію шлаку змінювали таким чином, щоб знизилася в'язкість. Це здійснювали шляхом добавки 867кг кварцового піску і 980кг бокситу. Одночасно завдяки контакту шлаку, що містить оксиди металів, з ванною розплавленого заліза, що містить вуглець, відбувалася реакція відновлення. Обидва ефекти (встановлення основності і вмісту Аl 2О3 , а також відновлення, яке починалось) призводили до такого складу перед початком власне відновлення розплаву: Склад шлаку перед відновленням розплаву СаО SiO2 Аl2О 3 MgO ТіО2 FeO МnО Сr2О3 мас. % 35,6 35,8 14,1 6,7 1,4 1,3 1,0 4,1 CaO/SiO2 1,0 Після закінчення фази відновлення необхідний кінцевий склад шлаків отримували шляхом додавання 828кг негашеного вапна і 237кг бокситу. Склад отриманого шлаку був таким: Склад шлаку після відновлення розплаву мас. % CaO 45,0 SiO2 31,4 Al2O 3 14,4 MgO 5,9 TiO2 1,3 FeO 1,1 MnO 0,8 Cr2O3 0,03 CaO/SiO2 1,4