Спосіб одержання магнезіального модифікатора та магнезіальний модифікатор

Реферат: Винахід належить до галузі металургії, зокрема до складу модифікаторів (флюсів) та способу його одержання, і може бути використаний для нанесення жужільного гарнісажу (захисного шару) на футерівку металургійних агрегатів і наведення (модифікації) шлаку у період плавки. Спосіб одержання магнезіального модифікатора включає змішування продуктів, що містять сполуки магнію та/або вуглецевий компонент, що формують газоподібний агент при нагріванні, обпаленого в обертовій та/або шахтній печі магнезіальні компоненти й сполучні матеріали, UA 106093 C2 (12) UA 106093 C2 змішані початкові компоненти брикетують або гранулюють, при цьому, на стадії змішування до складу шихти додатково вводять необпалений кальцієвмісний компонент, а щонайменше, один з обпалених магнезіальних компонентів вводять у вигляді фракції менше 0,088 мм, для чого один з обпалених компонентів повністю або частково змелюють або його вловлюють в аспіраційних системах агрегатів випалу. Брикети або гранули сушать. Винахід забезпечує підвищення стійкості вогнетривкої футерівки металургійних агрегатів, підвищення ступеня очищення сталі або чавуну при їх плавленні з залученням вказаного модифікатора за рахунок збільшення його швидкості розчинення в шлаку. UA 106093 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі металургії, зокрема до складу модифікаторів (флюсам), і може бути використаний для нанесення жужільного гарнісажу (захисного шару) на футерівку металургійних агрегатів і наведення (модифікації) шлаку у період плавки. Відомий спосіб одержання модифікатора металургійного шлаку магнезіального складу, що включає змішання компонентів шихти шляхом їхнього спільного помелу, огрудкування меленої суміші й виділення цільової фракції, як шихту використовують природний магнезит і кальцинований магнезит, фракції 8-0 мм, які змішують у масовому співвідношенні (30:70-70:30) шляхом їхнього спільного сухого помелу. Додатково, огрудкування меленої суміші виконують у грануляторі з використанням води в кількості 15-25 мас. %, після чого витримують огрудкований матеріал у стаціонарних умовах протягом 15-40 хвилин до утворення гранул розміром 5-40 мм. У шихту перед змішанням її компонентів може додатково бути введений вуглець у вигляді коксика в кількості 5-15 % від її загальної маси. (RU 2244017, C21C 5/36). Недоліком цього модифікатора є виділення водню за рахунок вмісту води в складі до 20 мас. %, перевищення припустимої об'ємної частки водню в газах, що відходять, може привести до утворення вибухонебезпечної суміші в газовідвідному тракті. Також до недоліків даного модифікатора шлаку належить сухий помел всіх компонентів шихти, що значно дорожчає його виробництво. Відомий винахід, який належить до способу одержання кондиціонуючої добавки для шлаку, що включає стадії підготовки, розраховуючи на масу суміші, з відсортованих по розміру агрегатів і від 2 мас. % до 30 мас. % зв'язувальної речовини для зв'язування агрегатів, при цьому згадана суміш включає від 40 мас. % до 80 мас. % обпаленого до повного спікання магнезиту, до 40 мас. % легко обпаленого магнезиту, від 5 мас. % до 50 мас. % вуглецю, вибраного із групи, що включає вугілля, антрацит, кокс, графіт і нафтовий кокс, і пресування суміші під досить високим тиском для одержання форм розміром щонайменше 30×30×10 мм (RU 2404264, C21С 5/00, 2005 р). Недоліком даного способу одержання кондиціонуючої добавки для шлаку є низька швидкість його засвоювання кінцевим шлаком через застосування в складі великого відсотка обпалених агрегатів, високі енерговитрати на виробництво, пов'язані з їхнім випалом. Найбільш близьким за технічною суттю до заявленого способу є спосіб одержання флюсу (модифікатора), згідно з яким змішують обпалені в обертовій печі магнезіальновмісні й сполучні матеріали, брикетують отриману масу з додатковим уведенням до складу шихти алюмовмісних відходів від виробництва алюмінію, а також вуглецевмісних матеріалів, або природних магнезиту та/або бруситу (RU 2374327, C21C 5/36, 2007 р). Недоліком є введення до складу модифікатора алюмовмісних відходів. До складу відходів входять галогеніди лужних металів, які, взаємодіючи зі шлаком, у процесі розчинення флюсу, утворюють легкоплавкі сполучення, у першу чергу натрію й калію, що легко проникають у вогнетривкий матеріал футерівки й виявляють кородуючий вплив на оксидну складову вогнетривкої футерівки, прискорюючи процес зношування. Крім того, присутні в шлаку хлор і фтор в іонній формі є окиснювачами для вуглецю-компонента вогнетриву, що так само сприяє прискоренню зношування вогнетривкої футерівки. Технічний результат пропонованого винаходу полягає в збільшенні стійкості вогнетривкої футерівки металургійних агрегатів і підвищенні ступеня очищення металу від шкідливих домішок, а також у зниженні часу роздмухування шлаку за рахунок збільшення швидкості розчинення модифікатора в шлаку. Зазначений технічний результат досягається в результаті того, що в способі одержання магнезіального модифікатора, що включає змішування продуктів, що містять сполуки магнію та/або вуглецевий матеріал, що формують газоподібний агент при нагріванні, обпаленого в обертовій та/або шахтній печі магнезіального компонента й сполучних матеріалів, брикетування або гранулювання, згідно з винаходом, на стадії змішування до складу шихти додатково вводиться необпалений кальцієвмісний компонент, а щонайменше один з обпалених магнезіальних компонентів вводиться у вигляді фракції менше 0,088 мм для чого повністю або частково зазнає змелювання, або вловлюється в аспіраційних системах агрегатів випалу. Брикет або гранулят зазнає сушіння. Запропоноване технічне рішення характеризується новою сукупністю ознак, що приводять до одержання зазначеного технічного результату. Відмінністю способу, що заявляється, одержання модифікатора є введення на стадії змішування необпаленого кальцієвмісного компонента й використання обпаленого в обертовій та/або шахтній печі магнезіального компонента у вигляді фракції менше 0,088 мм, одержуваного в процесі помелу або що вловлюється в аспіраційних системах агрегатів випалу магнезиту, бруситу, дуніту й т.п. 1 UA 106093 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Як вихідні компоненти шихти, що містять сполуки магнію, які формують газоподібний агент при нагріванні, пропонується використовувати природний магнезит, брусит. Як вуглецевий матеріал, що формує газоподібний агент при нагріванні, пропонується використовувати природний кокс, кам'яне вугілля, нафтовий пек. Сполуки магнію, що складають основу модифікатора, які розкладаються при низькій температурі з високою швидкістю, а так само - необпалений кальцієвмісний компонент, забезпечують швидкий розпад модифікатора і його розчинення в шлаку без додаткових енергетичних витрат. Вуглецевий компонент пропонується вводити при веденні процесів з малорухомими шлаками для зниження охолодного ефекту від уведення модифікатора й для зниження окиснення шлаку (окиснений шлак має найбільший вплив на футерівку). Обпалений в обертовій та/або шахтній печі магнезіальний компонент являє собою матеріал основного складу з вмістом MgO більше 45 мас. %. Для випалу можуть бути використані наступні матеріали: магнезит, доломіт, дуніт, олівін, і т.п., випал здійснюється при температурі більше 1000 °C. Обпалений при зазначеній температурі матеріал за рахунок меншої швидкості розчинення в шлаку не встигає повністю взаємодіяти зі шлаком на початковій стадії контакту зі шлаком. Тому, після випуску плавки при роздмухуванні цього шлаку утворюється стійкий жужільний гарнісаж за рахунок гетерогенності шлаку, що забезпечує захист футерівки металургійного агрегату в період виплавки металу протягом наступної плавки. Формується термостійкий захисний шар (гарнісаж), основна частина фаз якого має більш високу температуру плавлення, ніж температура виплавки металу. Відповідно до заявленого винаходу пропонується щонайменше один з обпалених магнезіальних компонентів використовувати у вигляді фракції менше 0,088 мм. Використання зазначеної фракції сприяє збільшенню міцності модифікатора в процесі виготовлення брикету (гранул), а також швидкості розчинення його в шлаку. Як сполучні матеріали можуть використовуватися органічні або водорозчинні зв'язувальні речовини, у тому числі лігносульфонати, меляса, рідке водорозчинне скло і т.д. Особливістю запропонованого способу одержання магнезіального модифікатора є, те, що на стадії змішування до складу шихти додатково вводиться необпалений кальцієвмісний компонент (вапняк, крейда, доломіт, мармур, кальцит). Оксид кальцію перебуває в модифікаторі в карбонатній формі, інтенсивно руйнується при контакті з високою температурою, формуючи субмікроскопічні частинки CaO, легко засвоювані кондиціонованим шлаком, що прискорює шлакоутворення й сприяє процесу видалення сірки й фтору з сталі або чавуну. Крім того, при подачі модифікатора на плавку (при завалці металобрухту або в період плавки) за рахунок вмісту в ньому карбонатних форм відбувається часткове спінення шлаку, спінений модифікований шлак закриває футерівку, тим самим, обмежуючи контакт кисню з вуглецевмісною футерівкою металургійних агрегатів, перешкоджаючи окисненню вуглецю в останній. Збільшення обсягу шлаку у результаті його спінення дозволяє сформувати в зоні найбільш інтенсивного зношування футерівки металургійних агрегатів захисне покриття (гарнісаж). Спосіб одержання магнезіального модифікатора, що заявляється, реалізовуваний в умовах діючого виробництва вогнетривів. Співвідношення вихідних компонентів відповідно до пропонованого винаходу: компоненти, що містять сполуки магнію, що формують газоподібний агент при нагріванні, - до 60 мас. %, вуглецевий матеріал, що формує газоподібний агент при нагріванні - до 10 мас. %, обпалений магнезіальний компонент (у тому числі фракції менше 0,088 мм) - 20-85 мас. %, необпалений кальцієвмісний компонент - 5-30 мас. %, зв'язувальний матеріал - 4-16 мас. %. Заявлені величини (межі) вихідних компонентів підібрані експериментальним шляхом. Далі наведений приклад конкретного виконання, що не виключає інші варіанти в межах формули пропонованого винаходу. Необхідна кількість вихідних компонентів (таблиця) змішували в бігунковому змішувачі. Після змішування маса подавалася в приймальний бункер брикетуючого валкового преса. Після преса брикет транспортерним конвеєром через пересипні пристрої, обладнані ґратами для відсівання осипу, подається в сушило безперервної дії. Сушіння проводиться при температурі 130-2000 °C. Варіант застосування модифікатора: по закінченні продувки здійснювали випуск металу, скачування й залишення в конвертері рідкого шлаку близько 10 тонн. На шлак вводиться модифікатор в об'ємі від 300 до 1500 кг. Час роздмухування 2-4 хвилини. Отриманий магнезіальний модифікатор при потраплянні на шлак починає взаємодіяти з останнім, частково 2 UA 106093 C2 переводячи легкоплавкі сполучення в тугоплавкі, й при роздмухуванні аргоном розміщається на поверхні футерівки, захищаючи останню в наступні періоди виплавки. Таблиця Вихідні компоненти Природний магнезит Природний брусит Кокс Обпалений брусит (магнезит) Обпалений дуніт Обпалений магнезит (брусит) фр. менше 0,088 мм Природний доломіт Вапняк (мармур) Зв'язувальний матеріал, понад 100 % Межа міцності при стиску, МПа Вихід придатного брикету, % 5 10 15 20 25 30 Вміст, мас. % 1 2 3 4 55 32 - 10 5 10 5 10 - 40 - 10 20 40 10 31 25 15 - 22 - 30 25 5 16 7 6 7 28 12 15 12 95 90 92 91 5 10 35 40 15 5 10 90 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб одержання магнезіального модифікатора, у якому змішують продукти, що містять сполуки магнію та/або вуглецевий компонент, що формують газоподібний агент при їх нагріванні, обпалені в обертовій та/або шахтній печі магнезіальні компоненти й сполучні матеріали, потім змішані початкові компоненти брикетують або гранулюють, який відрізняється тим, що на стадії змішування до складу шихти додатково вводять необпалений кальцієвмісний компонент, а щонайменше один з обпалених магнезіальних компонентів вводять у вигляді фракції менше 0,088 мм, для чого повністю або частково зазнає змелювання або його вловлюють в аспіраційних системах агрегатів випалу. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що одержані брикети або гранули сушать. 3. Магнезіальний модифікатор, що включає продукти, які містять сполуки магнію та/або вуглецевий компонент, що формують газоподібний агент при їх нагріванні, опалені магнезіальні компоненти, сполучні матеріали, який відрізняється тим, що він додатково містить необпалений кальцієвмісний компонент, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: продукти, які містять сполуки магнію, що формують газоподібний агент при нагріванні до 60 продукти, які містять вуглецевий компонент, що формують газоподібний агент при нагріванні до 10 опалений магнезіальний компонент 20-85 необпалений кальцієвмісний компонент 5-30 сполучне 4-16. 4. Магнезіальний модифікатор за п. 3, який відрізняється тим, що як продукти, які містять сполуки магнію, що формує газоподібний агент при нагріванні, використовують природний магнезит та/або брусит. 5. Магнезіальний модифікатор за п. 3, який відрізняється тим, що як продукти, які містять вуглецевий компонент, що формує газоподібний агент при нагріванні, використовують природний кокс та/або кам'яне вугілля, та/або нафтовий пек. 6. Магнезіальний модифікатор за п. 3, який відрізняється тим, що як обпалений магнезіальний компонент використовують матеріал основного складу з вмістом MgO більше 45 мас. %. 7. Магнезіальний модифікатор за п. 3, який відрізняється тим, що необпалений кальцієвмісний компонент вибирається з групи, яка включає: вапняк, крейду, доломіт, мармур, кальцит. 8. Магнезіальний модифікатор за п. 6, який відрізняється тим, що обпалений магнезіальний компонент вибирається з групи, яка включає: обпалений магнезит, обпалений доломіт, обпалений дуніт, обпалений брусит. 3 UA 106093 C2 9. Магнезіальний модифікатор за п. 6, який відрізняється тим, що як обпалений магнезіальний компонент використовують вловлений пиловинос в аспіраційних системах агрегатів обпалення магнезиту, бруситу, дуніту. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4