Гарнісажеутворюючий брикет

1. Гарнісажеутворюючий брикет, що містить титанвміcну складову і цементну зв'язку гідросилікатного типу, який відрізняється тим, що титанвмісна складова містить концентрат ільменіту, а 3 57684 перовскіту, а флюсова складова є сполучним компонентом і складається в основі з алюмосилікатів кальцію і титаніту або водних сполук алюмосилікатів, силікатів кальцію і алюмофериту кальцію, при наступному співвідношенні структурних складових об. %: зерна ільменіту й /або псевдобрукіту й/ або перовскіту 51-60 флюсова зв'язка 15-35 пори інше У відомому технічному рішенні титанвміщуючий компонент є основою. Внаслідок цього, для утворення захисного шару гарнісажу немає необхідності вводити гарнісажеутворюючу добавку протягом тривалого часу, не порушується шлаковий режим і в шихту не потрапляють небажані компоненти. До недоліків відомого технічного рішення слід віднести складність перевірки заявленої структури матеріалу, яка мусить забезпечувати гарнісажеутворюючу здатність і необхідну міцність матеріалу, в процесі технологічного контролю якості одержуваного матеріалу при його виробництві, що позначиться на надійному забезпеченні гарнісажеутворюючої здатності і необхідної міцності матеріалу. Крім того, згідно одного з варіантів мінералогічного складу - мінерал ільменіт 51 % об (вміст ТіО2 - 31,6 % мас), мінімальний вміст ТіО2 у відомому гарнісажеутворюючому матеріалі складає 16,11 % мас. Практика свідчить, що вміст ТіО2 у гарнісажеутворюючому матеріалі менший за 25 % не забезпечує надійне ефективне утворення гарнісажу, тобто відомий гарнісажеутворюючий матеріал не забезпечує надійного ефективного гарнісажеутворення в усих заявлених співвідношеннях структурних складових. Задачею цього корисної моделі є створення гарнісажеутворюючого брикету співвідношення компонентів якого технологічно легко перевіряється і надійно забезпечує гарнісажеутворюючу здатність і необхідну міцність матеріалу. Поставлена задача вирішується тим, що в гарнісажеутворюючому брикеті, що містить титанвміщуючу складову і цементну зв'язку гідросилікатного типу, згідно з технічним рішенням, що заявляється, титанвміщуюча складова містить концентрат ільменіту, а цементна зв'язка є продуктом отвердіння портландцементу і наповнювача з 4 відсівів шлаку виробництва чорної металургії з розміром частинок до 10 мм при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: концентрат ільменіту 40-85 продукт твердіння портландцементу 15-25 наповнювач інше В якості наповнювача гарнісажеутворюючий брикет може містити відсів шлаку мартенівського виробництва. Суть технічного рішення, що заявляється, полягає в тому, що склад і співвідношення компонентів гарнісажеутворюючого матеріалу надійно гарантує високі якісні параметри - гарнісажеутворюючу здатність і міцність. Ільменітовий концентрат, який входить у якості титанвміщуючої складової має стабільний високий вміст ТіО2 (65,1 %). Це забезпечує стабільну гарнісажеутворюючу здатність матеріалу. Продукт отвердіння портландцементу з наповнювачем забезпечує необхідну міцність матеріалу, при цьому скорочується, у порівнянні з найближчим аналогом, час схоплювання й знижується вартість зв'язуючого. Це пояснюється тим, що в процесі твердіння (брикетування) за допомогою цементного зв'язуючого гідросилікатного типу велике значення має контактна зона. У технічному рішенні, що заявляється, контактна зона утворюється в результаті взаємодії продуктів гідратації портландцементу з відсівами шлаків мартенівського виробництва з розміром часток до 10 мм, які виконують роль активної підкладки, що полегшує процес кристалізації новотворів, у результаті чого частки ільменітового концентрату зі зв'язуючим утворюють міцний брикет. При цьому, в результаті епітаксії (зрощування) продуктів гідратації і підкладки утворюється міцний міжфазний контакт. Крім того, деякі компоненти відсівів шлаку мартенівського виробництва характеризуються пористою поверхнею, яка дозволяє інтенсивно розвивати в зоні їх контакту з в'яжучим процес дифузії новоутворень в пори, що робить ще більш сильний вплив на зростання міцності, ніж епітаксії. Вплив компоненту наповнювача - відсіву шлаку мартенівського виробництва на міцність брикету відображена у таблиці 4. При стабільному вмісті портландцементу параметр механічної міцності зменшується при зменшенні вмісту відсіву шлаку. Таблиця 1 Найменування Ільменітовий концентрат Шлак Портландцемент ТіО2 65,1 Feобщ 19,5 21,2 1,5 Хімічний склад, % мас FeO Fe2O3 27,86 9,3 19,95 2,14 SiO2 1,75 46,5 22,3 CaO 23,4 63,1Таблиця 2 Найменування Ільменіт Портландцемент Шлак Шихта № 1 40,0 24,0 36,0 Витрата шихтових матеріалів, % мас. Шихта № 2 60,0 24,0 16,0 Шихта № 3 85,0 15,0 0 5 57684 6 Таблиця 3 Найменування Шихта № 1 Шихта № 2 Шихта № 3 ТіО2 26,04 39,06 55,34 Хімічний склад брикетів, % Feобщ FeO Fe2O3 SiO2 15,79 3,35 18,84 22,72 15,45 1,49 20,42 13,84 16,8 24,0 4,83 CaO 23,62 18,95 9,55 Основність CaO/ SiO2 1,04 1,37 1,98 Таблиця 4 ТіО2 = 25 % Найменування Ільменіт Шлак Портландцемент Середнє значення ТіО2 = 40 % Вміст, % Механічна міцність, кг/ см2 Вміст, % Механічна міцність, кг/ см2 39,0 37,0 24,0 198 184 192 62,0 14,0 24,0 148 155 144 191,3 Співвідношення компонентів, що заявляється, забезпечує з одного боку необхідну міцність брикету, з іншого боку достатню гарнісажеутворюючу здатність сбрікетованого матеріалу. Так, при вмісті ільменітового концентрату в брикеті менше 40 %, вміст основного гарнісажеутворюючого компонента концентрату - Ті O2 знаходиться в межах 25-26 %. Більш низький вміст цього компонента не забезпечує ефективне утворення гарнісажу. Вміст ільменітового концентрату вище 85 % відповідно зменшує вміст зв'язки, що веде до зниження міцності брикету. Таким чином, ефективність гарнісажеутворення і міцність гарнісажеутворюючого брикету, згідно технічного рішення, що заявляється, забезпечена складом його компонентів і їх співвідношенням. При цьому склад і співвідношення легко перевірити відомими методами, які є частиною технологічного процесу одержання гарнісажеутворюючого брикету. Це підтверджується прикладами отримання брикетів з властивостями, що заявляються. Для підтвердження вищевказаних закономірностей були виготовлені три промислові партії титанвміщуючих брикетів з використанням методу холодного вібропресування. В якості шихтових матеріалів використовувався концентрат ільменітовий, портландцемент, відсів мартенівського шлаку фракції 0 - 10 мм після магнітної сепарації. Всі шихтові матеріали, які використовуються проходять вхідний контроль за хімічним складом і вологістю. Хімічний склад шихтових матеріалів, що використовуються при виробництві брикетів наведено в таблиці 1. Брикети виготовлялися на автоматизованій лінії з використанням вібропресу KR 293. Послідовність операцій була наступною: Початкові шихтові матеріали завантажувалися в приймальні бункери лінії для брикетування. Кожен компонент шихти завантажувався в окремий бункер, оснащений ваговим пристроєм і механізмом подачі матеріалу на транспортерну стрічку. 149,0 ТіО2= 50 % Механічна Вміст, % міцність, кг/ см2 77,0 118 92 23,0 103 104,3 Зважені початкові матеріали по транспортерній стрічці потрапляли в скіп, який вивантажував шихту в змішувач. У змішувач подавалася дозована кількість води і шихта перемішувалася до отримання однорідної маси. Після змішувача шихта поступала в приймальний бункер вібропресу, звідки за допомогою живильника шихтою заповнювалася пресформа. Брикети формувалися методом вібропресування. Після вібропресування брикети завантажувалися в касети, а потім поступали на ділянку сушки брикетів. Після закінчення часу сушки касети подавалися на розпалубку і брикети відвантажувалися на склад або споживачеві. Були виготовлені три партії брикетів з витратою шихтових матеріалів, приведених в таблиці 2. Витрата шихтових матеріалів приведена у відсотках по масі завантажуваних матеріалів в заміс. Масова витрата шихтових матеріалів на лінії для брикетування, контролювалась ваговими пристроями. Були виготовлені брикети з вмістом ільменіту в шихті 40,0 %, 60,0 % і 85,0 %. При виготовленні брикетів з вмістом концентрату ільменіту в шихті 40 % і 60 % для підтримки холодної міцності брикета на заданому рівні, витрата портландцементу ПЦ-500 залишалася постійною і складала 24,0 % мас. Для контролю якості брикетів від кожної партії відбиралася показна проба брикетів, яка подрібнювалася, усереднювалася і квартувалася для проведення контролю на вміст і співвідношення компонентів, згідно з співвідношенням, що заявляється. Контроль здійснювали шляхом хімічного аналізу отриманих брикетів. При цьому масовий вміст концентрату ільменіту в брикеті контролюється за змістом ТіО2 (таблиця 3), а масовий вміст цементної зв'язки, що складається з продуктів твердіння портландцементу з наповнювачем з відсіву шлаку з розміром часток до 10 мм контролюється за вмістом SiO2 в брикеті. 7 57684 Гарнісажеутворюючі властивості брикета визначаються наявністю і співвідношенням цих хімічних елементів. Крім того, для контролю на міцність, частина з відібраних брикетів проходила випробування на механічну міцність. При розмірах брикета 78x84x85 мм питоме граничне навантаження на брикет в перерізі 78x84 мм склало: Шихта №1 - 186кг/см2 Шихта №2 - 147кг/см2 Шихта №3 - 103 кг/см2 Такі показники міцності є оптимальними для забезпечення транспортування брикетів і навантаження на брикети при їх завантаженні в доменну піч і просуванню до місця гарнісажеутворення. Дані по хімічному складу виготовлених брикетів приведені в таблиці 3. Для проведення випробувань гарнісажеутворюючої здатності титанвмісних брикетів були проведені дослідні плавки в доменній печі з використанням виготовлених брикетів в доменних печах Єнакіївського металургійного заводу і комбінату "Азовсталь". Для отримання достовірних результатів доменної плавки з використанням в шихті титанвмісних брикетів, виготовлених з різним вмістом ТіО2, плавки в печах проводилися на протязі п'яти діб. Питома витрата титанвмісних брикетів при наявності в них ТіО2 26 % складав 35- 40 кг/т чавуну. Необхідно вказати, що питома витрата титанвмісних брикетів залежить не лише від гарнісажеутворюючої здатності брикетів виходячи з їх хіміч Комп’ютерна верстка Л. Купенко 8 ного складу, але і від фактичного стану футеровки горна і лещаді доменної печі. При переході за межі вказаного діапазону відбувається наступне: Під час переходу верхньої межі за вмістом ільменіту, тобто більше, ніж 85 % можливе введення менше 15 % цементу без додавання відсіву шлаку. При цьому сильно падає механічна міцність брикета і при перевантаженнях вони розсипаються. При вмісті менше 40 % ільменіту в брикетах (ТіО2 - 26 % в брикеті) вже економічно не вигідно використовувати ці брикети, оскільки 75 % маси брикета складають шлаки, які в доменній печі вимагають витрат коксу, а головне, порушують шлаковий режим печі. Таким чином, гарнісажеутворюючі брикети, що заявляються, за своїми властивостями відповідають поставленій задачі створення гарнісажеутворюючого брикету співвідношення компонентів якого технологічно легко перевіряється і надійно забезпечує гарнісажеутворюючу здатність і необхідну міцність матеріалу. Застосування відсіву шлаку дозволяє збільшити холодну міцність брикетів за рахунок введення в шихту більш крупних часток в порівнянні з цементом і концентратом ільменіту і, крім того, зменшити час твердіння брикетів. Застосування відсівання шлаку дозволяє зменшити витрати на виробництво за рахунок зменшення витрат цементу, при цьому зменшується тривалість виготовлення брикетів і збільшується їх міцність. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601