Шихта для отримання залізофлюсу з відходів металургійного виробництва

Корисна модель стосується чорної металургії, зокрема, утилізації металургійних відходів, які можуть бути використані як сировина для доменного виробництва. Відома шихта для виробництва залізофлюсу, [див. А.С. СРСР №630301, МКВ3 С22В1/14, заявл. 06.11.75р., опубл.15.09.78], яка містить колошниковий пил та окалину, що додатково містить сталеплавильний і доменні шлами, сталеплавильний шлак і вапно при наступному співвідношенні компонентів (в % на суху масу): сталеплавильний шлам 10-30% доменний шлам 20-40% колошниковий пил 20-40% окалина 5-15% сталеплавильний шлак 5-15% вапно 5-20% Недоліком зазначеного технічного рішення є висока коливність хімічного складу залізофлюсу, що приводить до погіршення якості залізорудної оку скованої сировини. Недоліком є також і недостатньо високий вміст вуглецю в ши хті, використання якого обмежується використанням його як джерела тепла, необхідного для спікання аглошихти, і яке не дозволяє використовувати шихту вказаного складу для виробництва залізофлюсу більш прогресивними методами. Найбільш близькою за технічною суттю та те хнічним результатом, який досягається, до корисної моделі, яка заявляється, є шихта для виробництва залізофлюсу, відома з А.С. СРСР №713919, МКВ 3 С22В1/24, заявл. 20.05.77, опубл. 15.02.80, що містить шлак сталеплавильного виробництва та залізовмісні добавки, яка у якості залізовмісних добавок містить окалину та відсів агломерату при наступних співвідношеннях компонентів, ваг.%: сталеплавильний шлак 30-50% окалина 10-20% відсів агломерату та обкотишів фракції 0,1-3,5мм решта Суттєвими ознаками прототипу, які збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, яка заявляється, є те, що відома шихта для виробництва залізофлюсу містить рідкий сталеплавильний шлак та залізовмісні добавки. Недоліком відомої шихти для виробництва залізофлюсу є складність у здійсненні рівномірного змішування компонентів шихти, яке виконують у спеціальній ємності з центральним отвором. Крім того, використання запропонованої шихти вимагає додаткового підігріву ємності в зоні випускного отвору за рахунок додаткового тепла, отриманого при згорянні масла окалини. Проте, кількість масла в окалині складно контролювати, бо вона може змінюватися в широких межах. Це вимагає забезпечення додержання температури шлакового розплаву не менш за 1520° та його в'язкості - 2-6П. Отримання шлаку з високою температурою, наприклад, в кисневому конвертері, негативно позначається на якості сталі, а збільшення присадок у шлак спеціальних розріджуючих флюсів з метою зменшення його в'язкості, при масовій виплавці вуглецеви х сталей економічно недоцільне. При отриманні в сталеплавильному агрегаті шлаків з більш низькими показниками температури та в'язкості, для виробництва ши хти за прототипом буде потрібний додатковий підігрів шлаків, що знизить економічність технології виплавки сталі, або вимагатиме додаткових витрат тепла. В основу корисної моделі поставлено задачу створення оптимального складу шихти для виробництва залізофлюсу однорідного складу шляхом з'єднання сталеплавильного шлаку з вуглецевмісними компонентами, які забезпечують спінення шихти, за рахунок чого відбувається інтенсивне її перемішування, що підвищує однорідність залізофлюсу, забезпечує підвищення ступеня утилізації відходів металургійного виробництва, отримання речовини з високою основністю та вмістом заліза. Поставлена задача вирішується тим, що шихта для отримання залізофлюсу з відходів металургійного виробництва, яка містить рідкий сталеплавильний шлак та залізовмісні добавки, згідно корисної моделі додатково містить дрібнозернисте паливо, а у якості залізовмісної добавки вона містить колошниковий пил доменних печей, при наступному співвідношенні компонентів, ваг.%: колошниковий пил 10-50 дрібнозернисте паливо 1-10 рідкий сталеплавильний шлак решта Причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Введення до складу шихти для отримання залізофлюсу колошникового пилу, дозволяє підвищити ефективність утилізації цього виду відходів металургійного виробництва за рахунок того, що вуглець при змішуванні з рідким сталеплавильним шлаком, що міститься в колошниковому пилу, забезпечує збільшення температури розплаву в приймальній ємності і появу газу усередині шару шлаку. Це супроводжується спіненням шлаку і дозволяє одержувати однорідний за складом залізофлюс. З метою інтенсифікації процесу змішування і отримання залізофлюсу однорідного складу до ши хти додають дрібнозернисте паливо. Введення до шихти дрібнозернистого палива дозволяє використовувати сталеплавильні шлаки при будь-яких значеннях температури і в'язкості, можливих у практиці. Це розширює можливості утилізації колошникового пилу і сталеплавильних шлаків. Вуглець колошникового пилу витрачається на взаємодію з киснем повітря, яке потрапляє разом з твердими компонентами всередину шару рідкого шлаку, а також на процеси відновлення оксидів заліза. Хімічні реакції, що відбуваються при цьому, приводять до спінення шару рідкого шлаку, високо турбулентного руху і інтенсивного змішування компонентів шихти, що забезпечує отримання однорідного залізофлюсу. Запропонований склад шихти забезпечує більш ефективне, рівномірне змішування компонентів шихти та розширює можливості використання сталеплавильних шлаків, оскільки розширює діапазон можливих значень температури і в'язкості цих шлаків. Аналіз відомих складів шихт показує, що деякі речовини, введені до шихти, яка заявляється, відомі. Наприклад, колошниковий пил і дрібнозернисте паливо. Проте, їх використання в поєднанні з іншими компонентами не забезпечує одержаним речовинам такі властивості, які вони проявляють в шихті, що заявляється, а саме, збільшення однорідності речовини, підвищення ступеня утилізації відходів металургійного виробництва, отримання речовини з високою основністю та вмістом заліза. При введенні до шихти менш 10% колошникового пилу, склад одержуваного продукту істотно не відрізняється від вихідного конверторного шлаку. Відбувається лише незначне збільшення вмісту Feзаг. (з 12 до 14%) та Feмет. (з 0,5 до 2%). Необхідність введення до шихти не менше 1% дрібнозернистого палива, пояснюється тим, що при збільшенні вмісту колошникового пилу в ши хті до 10-50%, тепломісткість шлаку і теплоти, що виділяється в результаті використання вуглецю колошникового пилу, недостатнє для інтенсивного змішування компонентів шихти та спінення шару залізофлюсу. Крім того, вуглець, що вводиться з дрібнозернистим паливом, частково газифікується у рідкому продукті змішування компонентів ши хти, сприяючи металізації і переходу ви щи х оксидів заліза в низькі. Газифікація вуглецю, який міститься в колошниковому пилу, а також вуглецю палива, сприяє інтенсивному спіненню шару шлаку і змішуванню компонентів шихти у високо турбулентному режимі. Інтенсивність змішування при цьому залежить від температури і в'язкості сталеплавильних шлаків незначно, оскільки змішування здійснюється під дією декількох чинників; енергії струменя шлаку, енергії потоку колошникового пилу, енергії руху газу крізь шар шлаку. Додаткова теплота для підвищення температури та зниження в'язкості сталеплавильного шлаку вноситься за рахунок введення вуглецю з колошниковим пилом. На відміну від цього, вміст масла в окалині при виробництві залізофлюсу відповідно технічному рішенню за прототипом, змінюється в широких межах і не контролюється. Таким чином усувається недолік прототипу. В процесі взаємодії компонентів шихти відбувається сублімація з'єднань цинку, свинцю і лужних металів, які містяться в колошниковому пилу і паливі, що є важливою перевагою технічного рішення, яке заявляється. Встановлено, що введення в шихту більш 50% колошникового пилу недоцільне, оскільки при цьому не виходить однорідний залізофлюс, тому що частина пилу не перемішується з шлаком і знаходиться в шлаковій чаші відособлено, крім того, не забезпечується переважний перехід вищих оксидів заліза в низькі, а також надмірно знижується основність залізофлюсу (практично, до основності агломерату). Введення до шихти більш 10% дрібнозернистого палива не є необхідним і приводить до погіршення якості залізофлюса, тому що збільшується вміст сірки в залізофлюсі (за рахунок високого вмісту сірки в дрібнозернистому паливі) та знижується економічна ефективність виробництва залізофлюсу внаслідок відносно високої вартості палива. Процес подальшої підготовки залізофлюсу до доменної плавки не відрізняється від процесу підготовки сталеплавильних шлаків для цієї мети. Проте, при цьому унаслідок наявності крупних пор в масі залізофлюсу істотно полегшується його дроблення, знижуються енерговитрати на підготовку цієї сировини до доменної плавки. Приклад реалізації корисної моделі наводиться для умов металургійного заводу ім.Петровського (м.Дніпропетровськ). При виробництві залізофлюсу використовували компоненти шихти наступного складу, ваг.% Конверторний пил Колошниковий шлак СаО 44-52 8-14 SiO2 18-22 14-19 Аl2О 3 2-4 1-3 MgO 6-8 2-4 NnO 4-7 0,5 -4,0 Fe 14-16 45-52 S 0,1-0,15 0,1-0,5 С 14-17 У якості дрібнозернистого палива застосовують коксівний дрібняк (фракція 0-5мм). Технічний аналіз коксівного дрібняка наступний, ваг.% зола 9,8-10,2 летючі 0,9-1,1 волога 3,5-4,0 сіра 1,7-2,0 вуглец ь решта Колошниковий пил просушують, наприклад, в бункерах за допомогою газових пальників, або використовують незволожений пил, забезпечуючи герметичність транспортуючих пристроїв і бункерів. Вагу шлаку кожної конверторної плавки визначають заздалегідь, на підставі шихти і виходу шлаку. В таблиці 1 наведений хімічний склад залізофлюсу, одержаного при різному співвідношенні компонентів шихти. Таблиця 1 №№ п/п 1 Конверторний шлак 90 Склад суміші, ваг, % Колошниковий Дрібнозернисте пил паливо 10,3 0,7 Хімічний склад залізофлюсу, ва г. % CaO SiO2 Аl2О 3 МgО MnO 44 22 3 5,0 4,0 2 3 4 5 6 7 8 91 89 79 65 40 38 35 8 10 20 30 50 50 55 1 1 1 5 10 12 10 44 41 38 29 24 23 20 22 20 18 16 15 14 15 3 3 2 2 2 2 2 5,5 5,0 5,0 5,0 4,5 4,5 4,0 5,0 4,5 5,0 4,0 3,5 3,5 3,0 Продовження таблиці 1 №№ п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 FeO 12 13 14 19 19 16 8 8 Fe2O3 7 2 3 3 7 12 18 20 Хімічний склад залізофлюсу, ва г.% Feмет S С 1 0,1 0,0 2 0,2 0,3 6 0,1 0,4 8 0,1 0,5 10 0,1 6,0 12 0,2 8,0 11 0,4 10,0 11 0,5 10,0 Решта 2,9 3,0 3,0 1,4 1,9 2,8 5,6 6,5 Fезаг 15 14 19 25 30 33 30 34 Основність CaO/SiO2 2,1 2,0 2,0 2,1 1,8 1,6 1,6 1,3 Ефективність впровадження шихти, склад якої наведено вище, обумовлена тим, що відходи доменного виробництва (колошниковий пил) утилізували з використанням теплової енергії відходів сталеплавильного виробництва (рідких шлаків). При цьому аглофабрики частково звільняються від необхідності підготовки колошникового пилу до використання у аглошихті. Отримання високоосновного виду залізовмісної сировини дозволить знизити кількість вапняку, що використовується в доменних печах при введенні в шихту низькоосновних обкатишів або агломерату. Важливим чинником є отримана макроструктура залізофлюсу. В доменній плавці прискориться обробка залізофлюсу газом внаслідок наявності великої кількості пор у цьому виді сировини, в порівнянні з вапняком, або залізофлюсом, одержаним з використанням технічного рішення за прототипом. Результати випробувань міцнісних властивостей залізофлюсу, одержаного згідно корисної моделі, показали, що руйнуючі напруги стиснення складають 80-100кг/см 2, тобто за міцністю цей вид сировини не поступається сировині, одержаній за допомогою технічного рішення за найближчим аналогом, але наявність великого числа пор забезпечуватиме більш високу ефективність використання пропонованого виду сировини в доменних печах.