Промивний брикет для доменного виробництва

Промивний брикет для доменного виробництва, що містить плавиковий шпат, який відрізняється тим, що містить плавиковий шпат у вигляді відпрацьованого синтетичного шлаку рафінування сталі та додатково містить вторинну окалину при такому співвідношенні компонентів, мас. %: відпрацьований синтетичний шлак рафінування сталі вторинна окалина Винахід відноситься до чорної металургії і може бути використаний, зокрема, для розрідження шлаку і промивання горна доменних печей. Відомий матеріал - агломерат для промивання доменних печей, у якому для поліпшення промивних властивостей у шихту, що спікається, вводять залізорудні не офлюсовані окатиші зі змістом кремнезему 11,2-13,9% у кількості 15-35%. [Патент СРСР № 1659504, МКІ 5 С22В1/16. Способ производства агломерата для промывки доменных печей / В.А. Сацкий, В.М. Минаев, И.М. Сальников и др. - 1991, БИ № 24.]. Недоліком відомого матеріалу є необхідність використання спеціально підготовленої сировини залізорудних не офлюсованих окатишів з високим змістом кремнезему (11,2-13,9%). Такий агломерат виявиться надмірно дорогим, оскільки включає значну кількість (15-35% від маси шихти) залізорудних окатишів, вартість яких перевищує витрати на виробництво агломерату. Ефект промивання позначається при тривалому використанні великих кількостей агломерату, що також знижує ефективність його використання. Крім того, відомий промивний матеріал брикет, що місить окалину, який включає 70-85% первинної окалини, 0-25% піску, 0-10 % глини на зв'язуючому - лігносульфонаті технічному в кількості 3 % (понад 100 %). [Новая технология брикетирования металлургических отходов / В.А. Осипов, JI.B. Миронова, В.А. Гостенин и др. // Сталь. - 2006. - № 3. - С. 88-89.]. Пісок, що знаходиться в брикеті, попереджає передчасне відновлення окалини. Наявність глини, на думку авторів, забезпечує брикетові міцність при підвищеній температурі. Недоліком відомого матеріалу є невисока міцність готового брикету (11,3-9,0МПа), особливо в сирому виді (0,8-1,3МПа), що приводить до великих втрат матеріалу при перевантаженнях і доставці до місця споживання. До того ж, використання в якості головного зв'язуючого органічного сполучного (лігносульфоната технічного) приводить до його піролізу і вигоряння вже на верхніх обріях доменної печі, що, незважаючи на наявність глини, приводить до руйнування брикетів і виносові з печі дрібної фракції, що утворюється. Найбільш близьким до винаходу відомим матеріалом, прототипом, є обгрудкований плавиковий шпат, який одержують змішуванням концентрату з комбінованим сполучним і 30-80 решт (19) UA (11) 82026 (13) C2 (21) a200703716 (22) 03.04.2007 (24) 25.02.2008 (72) ОЖОГІН ВОЛОДИМИР ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA (73) ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) SU, 802365, 07.02.1981 SU, 1659504, A1, 30.06.2003 RU, 2001119151, A, 20.06.2003 RU, 2011689, 30.04.1994 GB, 977262, 02.12.1964 Осипова В. А., Миронова Л. В., Гостенин В. А., 3 наступним випалом при 300-350°С. При цьому кількість зв'язуючого складає 20% від маси концентрату. [Патент РФ № 2011689, МКІ 322В1/16. Способ окускования плавикового шпата / Ю.Н. Ура-нов, Л.П. Молчанов, Л.М. Кузнецов и др.- 1994, БВКМ № 8.]. Перевагою такого матеріалу є використання в якості промивного компонента плавикового шпату, що забезпечує кращі промивні властивості, а також більш високу міцність у порівнянні з первинною сировиною - плавиковим шпатом, що при прожарюванні розтріскується і частково виноситься з доменної печі потоком газів. Однак даний матеріал містить первинний дорогий компонент - концентрат плавикового шпату, що робить нерентабельним його використання. Витрата дорогого газоподібного палива для випалу додатково здорожує виробництво даного матеріалу. Шматки неоднакової маси й обсягу, які вийшли в результаті спікання, не забезпечують рівномірність його розчинення, що негативно позначається на ефективності процесу, який споживає даний матеріал. В основу винаходу поставлена задача створення такого промивного матеріалу, у якому за рахунок використання нових матеріалів досягається задовільна міцність і розчинність і виключаються дорогі компоненти. Поставлена задача вирішується тим, що промивний брикет для доменного виробництва, який містить плавиковий шпат, відрізняється тим, що він додатково містить вторинну окалину, а плавиковий шпат введений у виді відпрацьованого синтетичного шлаку рафінування сталі при наступному співвідношенні компонентів, % (мас): відпрацьований синтетичний шлак рафінування стали 30-80 вторинна окалина інше. Промивний матеріал одержують звичайним змішуванням компонентів, їх зволоженням, пресуванням і природним сушінням протягом 3-5 діб при температурі 10-30°С і вологості повітря менш 98%. Таке виробництво не викликає великих витрат і є високорентабельним. Основні реакції зміцнення в брикеті здійснюються протягом першої доби, інший час потрібно для додаткового зміцнення і видалення надлишку вологи. Наявність у промивному брикеті відпрацьованого синтетичного шлаку зв’язано тим, що він містить значну кількість плавикового шпату (CaF2 10-12%), що розріджує в'язкі шлаки, які захаращують горн, і сприяє їх кращому видаленню. Промивна дія окалини заснована на тім, що закис заліза, що утримується в окалині, не встигає відновитися в шахті печі і попадає в горн, де спалює коксовий дріб'язок, що зібрався. Крім того, закис заліза має знижену температуру плавлення; при її нагріванні промивний матеріал втрачає зайву гарячу міцність, руйнується і краще засвоюється матеріалом, який захаращує горн. По фракційному складу відпрацьований синтетичний шлак і вторинна окалина являють собою здрібнені матеріали зі змістом фракції -3 мм у кількості більш 96 %. Найбільш раціональним 82026 4 способом обгрудкування таких відходів є брикетування. У якості мінерального зв'язуючого, що має високі міцностні характеристики, використовується вапняно-глиноземисте сполучне типу nСаО.Аl2О3, що утворюється при реакції компонентів, які утримуються у відпрацьованому синтетичному шлаку. Надлишок цих компонентів у брикетованому промивному матеріалі може привести до того, що цей матеріал, незважаючи на значний зміст плавикового шпату і кремнезему, буде повільніше розчинятися і засвоюватися в горні печі. Для зниження температури розм'якшення даного матеріалу використовують окалину, яка містить значну кількість закису заліза. Відпрацьований синтетичний шлак і окалина не дефіцитні, тому що маються на багатьох підприємствах чорної металургії. Вибір цих матеріалів, що відносяться до класу відходів, визначається їхньою низькою вартістю, поширеністю і високим змістом корисних компонентів, див. табл. 1. Таблиця 1 Хімічний склад компонентів промивного матеріалу Хімічний склад, % Матеріал Аl2 Са Mg Ca Fe Fe2 в.п. Si О3 О O F2 O O3 п. O2 Відпрацьова 13, 21, 51, 10, ний 1,1 1,3 0,5 синтетичний 3 5 3 0 шлак Вторинна 46, до 0,6 8,0 1,0 35,3 3,1 окалина 7 3,5 Примітка, в.п.п. - втрати при прогартуванні. Оптимальний склад промивного матеріалу повинний забезпечувати наступні умови. 1. Міцність на роздавлювання придатних промивному брикетів повинна складати не менш 20МПа, тому що менша міцність брикетів приводить до збільшення утрат від їхньому руйнуванні при збереженні і перевантаженнях. 2. Температура початку розм'якшення промивних брикетів повинна складати 11501260°С, тому що температура початку розм'якшення нижче 1150°С приводить до передчасного розплавлювання брикету і погіршенню газопроникності, а температура вище 1260°С істотно погіршує розчинність брикетів у горні. Для визначення оптимального складу промивного брикету на гвинтовому механічному пресі були виготовлені зразки брикетів циліндричної форми діаметром 30мм і висотою 20мм. Розмір брикетів відповідає вимогам по фракційному складі, пропонованому до доменної сировини. 5 Брикетування вели під питомим тиском 50МПа, що забезпечує більшість типів вальцьових пресів. Сушіння брикетів здійснювали в захищеному від атмосферних опадів приміщенні протягом 4 діб при середньодобовій температурі 18°С і вологості повітря 85%, що забезпечують ефективний спосіб зміцнення, не потребуючих дорогих витрат тепла. Міцність зразків визначали іспитами тільки на роздавлювання, оскільки ударна міцність таких брикетів набагато вище міцності агломерату, визначеної по барабанній пробі і складає 78-85%. Температуру початку розм'якшення визначали на приладі конструкції МІСІС [Доменное производство: Справочное издание. В 2-х т. Т. 1. Подготовка руд и доменный процесс. / Под ред. Вегмана Е.Ф. - М.: Металлургия, 1989. - 496 с]. Склади брикетів і результати іспитів на роздавлювання і розм'якшення представлені в табл. 2. 82026 м'якшення складає припустимої 1150°С. 6 менш знаходиться в заданих межах 1150-1260°С. З табл. 2 і 3 видно, що промивні брикети мають необхідну міцність на роздавлювання більш 20МПа при змісті відпрацьованого синтетичного шлаку в кількості 30% і більш. При змісті відпрацьованого синтетичного шлаку в кількості менш 30% міцність брикетів виявляється нижче припустимої. До того ж температура початку розм'якшення складає менш припустимої 1150°С. Для одержання заданої температури початку розм'якшення промивних брикетів нижче 1260°С зміст відпрацьованого синтетичного шлаку повинний складати менш 80 %. При змісті відпрацьованого синтетичного шлаку в кількості більш 80% температура початку розм'якшення складає вище 1260°С, що погіршує плавлення брикетів, а їхня розчинність виявляється недостатньою. Таким чином, наявність у промивному брикеті Таблиця 2 відпрацьованого синтетичного шлаку в кількості 30-80%, дозволяє цілком вирішити задачу, Склад шихти і механічні характеристики поставлену перед винаходом. При цих умовах експериментальних брикетів міцність промивних брикетів на роздавлювання і їх розм'якшення достатні, щоб використовувати Номер досліду зазначені склади в якості повноцінного промивного Показник матеріалу. 2 3 4 5 6 7 Очікувана економія Е0 від використання 1 т 1 промивних брикетів, що містять 80мас.% 1. Компонент, відпрацьованого синтетичного шлаку і 20% % вторинної окалини, складає: 7,1 8,3 відпрацьований E 0 = 1986 × + 320 × - 210 = 46,5 100 85 80 50 30 25 0 синтетичний 76,6 36,7 грн., шлак де 1986 - вартість 1 т обгрудкованого плавикового вторинна 0 15 20 50 70 75 100 шпату, грн; окалина 320 - вартість 1 т окалиновмісних брикетів, Разом 100 100 100 100 100 100 100 грн..; 2. Міцність на 210 - вартість 1 т промивних брикетів, грн..; роздавлювання, 39,7 39,0 37,6 29,5 20,0 16,8 2,1 7,1 - зміст плавикового шпату в промивних брикетах, %; sp ,% 76,6 зміст плавикового шпату в 3. Температура обгрудкованому плавиковому шпаті, %; початку 8,3 - зміст FeO в промивних брикетах, %; 1300 1285 1260 1220 1150 1110 850 розм'якшення, 36,6 - зміст FeO в окалиновмісних брикетах, °С %. Виходячи з цих даних, визначаємо граничні кількості добавок. У табл. 3 описаний вплив уведення відпрацьованого синтетичного шлаку на механічні характеристики промивних брикетів. Таблиця 3 Вплив уведення відпрацьованого синтетичного шлаку на механічні характеристики промивних брикетів Зміст відпрацьованого синтетичного шлаку, % менш 30 від 30 до 80 більш 80 Брикети мають недостатню Брикети мають міцність на Брикети мають високу міцність s sp s міцність на роздавлю вання p роздавлювання вище на скидання p = 37,6-39,7 МПа. < 20 МПа, що нижче заданої заданої, тобто 20 МПа. Однак при цьому температура міцності, що складає не менш 20 Температура початку початку розм'якшення складає МПа. Температура початку роз розм'якшення брикетів вище припустимої 1260°С.