Спосіб отримання залізофлюсу

Реферат: Спосіб отримання залізофлюсу з використанням тепла сталеплавильних шлаків шляхом пошарової заливки суміші вуглецевмісних шламів рідким шлаком з наступним охолодженням і розбиранням масиву. UA 77593 U (12) UA 77593 U UA 77593 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії і може бути застосована для підготовки шламів, які призначені до утилізації в аглодоменному виробництві. Відомий спосіб отримання залізофлюсу шляхом змішування магнетитового концентрату (4050 %), вапняку (50-55 %) і тонкоподрібненого антрациту (6 %), зволоження суміші до 7,8-8,2 %, грудкування в чашовому обґрудковувачеві і спікання на аглострічці [1]. Спосіб не залежить від погодних умов і забезпечує отримання матеріалу задовільної якості з основністю 8,14. Проте необхідність використання значної кількості природного газу на роботу горна упродовж першої половини періоду спікання і високі ціни на енергоносії, виділення агломашини для отримання залізофлюсу, а також відсутність можливості використання вторинного тепла і дешевих відходів істотно підвищують вартість залізофлюсу. Відомий спосіб отримання залізофлюсу з використанням тепла сталеплавильних шлаків шляхом пошарового укладання вапняку, що чергується із заливкою рідким шлаком, з наступним охолодженням і розбиранням масиву [2]. Спосіб забезпечує отримання матеріалу необхідної якості, тепла рідкого шлаку вистачає як для випалення вапняку, так і для засвоєння обпаленого вапна. Цей спосіб сушіння економічний, оскільки дозволяє використовувати вторинне тепло. Пиління масиву при заливці шлаком помірне. В той же час отримуваний матеріал містить підвищену кількість флюсуючого компонента і знижене - залізистого, що обмежує можливості його використання. Тепломісткість шлаку використовується нераціонально, оскільки випалення вапна припиняється вже при 900 °C. Найбільш близьким аналогом до корисної моделі, що заявляється, є спосіб отримання залізофлюсу шляхом пошарової заливки матеріалу, що обробляється, - замасленої окалини рідким сталеплавильним шлаком з наступним охолодженням і розбиранням масиву [3, С 132]. Відомий спосіб отримання залізофлюсу дуже ефективний, оскільки вогняно-рідкі шлаки мають високу ентальпію, достатню для видалення вологи, випалювання масла, рівномірного розподілу і засвоєння окалини за усім обсягом шлаку. Збагачений окалиною застиглий шлак містить підвищену [до 35-40 % (по масі)] кількість залізистих з'єднань в порівнянні з початковим шлаком, тобто фактично є залізофлюсом. В той же час істотним недоліком цього способу обробки окалини у відкритих шлакових ямах є інтенсивне виділення в атмосферу шкідливих продуктів горіння і розкладання масел, що негативно позначається на стані довкілля. Нестача окалини, в т.ч. мало масляної, перешкоджає поширенню цього способу. Герметизація або апаратурна реалізація цього процесу не ефективна, оскільки пов'язана зі значними капітальними витратами. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб отримання залізофлюсу, в якому за рахунок використання нових матеріалів і умов обробки досягається задана якість залізофлюсу і максимальне використання тепла. Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання залізофлюсу з використанням тепла сталеплавильних шлаків шляхом пошарової заливки матеріалу, що обробляється, рідким шлаком з наступним охолодженням і розбиранням масиву, згідно з корисною моделлю, як матеріал, що обробляється, використовують суміш вуглецевмісних шламів вологістю 20-40 %. Забезпечення працездатності способу, що заявляється, повинне виконуватись з урахуванням наступних умов і особливостей. 1. Як оброблюваний матеріал використовують аглодоменні або сталеплавильні шлами, а також їх суміші, вологість яких складає 20-40 %. Вміст вуглецю в шламах складає 1,9-8,1 %, в середньому - 6 %. 2. Співвідношення вологого і гарячого компонентів визначають, виходячи з кількості, теплоємності і температури гарячого і оброблюваного компонентів, а також вологості останнього і нераціональних втрат тепла. 3. При заливці шламу рідким шлаком має місце не лише сушіння шламу, його спікання і часткове відновлення оксидів заліза Fe2O3 і Fe3O4 до FeO вуглецем, що міститься в аглодоменних шламах, але й засвоєння частини шламу рідким шлаком з отриманням спека, збагаченого залізом. Матеріал фракції 60-10 мм, що отримується після розбирання масиву, має властивості залізофлюсу і може бути використаний в доменному і сталеплавильному виробництві як оборотний продукт. Дрібниця фракції - 10 мм, що утворюється при витяганні і дробленні залізофлюсу, включаючи висохлий шлам, що не засвоївся, доцільно використовувати в агловиробництві як матеріал, що покращує структуру обгрудкованої шихти і економію первинної сировини. 4. Як обов'язкові умови, що служать критеріями вибору параметрів процесу, прийняті наступні. Максимально можливе використання тепла гарячих шлаків, максимально можливий обсяг виробництва, що забезпечує якнайповнішу утилізацію шламів і мінімальна тривалість 1 UA 77593 U 5 охолодження масиву, яка з урахуванням пропускної спроможності траншей встановлюється на рівні 20 діб. Максимальне використання тепла забезпечує мінімальна середня температура масиву після завершення заповнення ями. 5. Наявні ресурси, властивості використовуваних матеріалів і хімічний склад використовуваних компонентів і залізофлюсів, що отримуються, характеризуються наступними даними, які представлені у табл. 1 і 2. Таблиця 1 Задані характеристики початкових матеріалів, продукту і процесу Найменування матеріалу, показника Од. вим. Суміш аглодоменних і сталеплавильних шламів при середній тис. т вологості 26,7 % Те ж, в сухій масі тис. т Шлак сталеплавильний тис. т Температура шлаку °С Залізофлюс фракції 60-10 мм, не менше тис. т Тривалість охолодження масиву доб. Значення 300 210 500 1450 460 20 Таблиця 2 Хімічний склад початкових компонентів і залізофлюсів, що отримуються на їх основі Найменування матеріалу Концентрат Шлам аглодоменний Шлам конвертерний Суміш шламів Окалина первинна Окалина вторинна Суміш окалини Вапняк Вапно Шлак конвертерний Залізофлюс-1 Залізофлюс-2 Залізофлюс-3 Залізофлюс-4 10 15 20 25 Feобщ 63,5 47,2 48,3 47,6 70,0 60,1 65,1 1,3 1,4 20,0 37,0 15,9 25,9 30,1 FeO 26,8 9,6 34,7 18,0 57,4 45,5 51,5 15,1 9,9 11,8 19,8 26,1 Fe2O3 60,9 56,8 30,5 48,0 36,2 35,3 35,8 1,8 2,0 11,8 41,9 9,7 14,9 14,0 Хімічний склад, % SiO2 СаО 9,4 0,9 8,6 8,4 2,9 22,3 6,7 13,0 2,0 1,7 3,1 8,0 2,6 4,9 1,8 52,7 1,7 86,8 17,6 44,7 4,8 39,1 13,7 53,9 15,6 39,5 14,8 36,3 С 8,1 1,9 6,0 0,2 в.пп. 0,5 6,8 5,5 6,4 3,5 1,8 41,8 7,3 2,2 1,6 0,2 1,0 W 10,6 20,0 40,0 26,7 4,7 14,0 9,4 1,3 10,2 Примітки до табл. 2. Склад "Залізофлюс-1" відповідає аналогу № 1 з основністю 8,14, "Залізофлюс-2" - аналогу № 2 з основністю 3,93, "Залізофлюс-3" - аналогу № 3 з основністю 2,53 і "Залізофлюс-4" - способу, що заявляється, з основністю 2,45; в.пп. - втрати при прожарюванні (без урахування вмісту вуглецю); W - вологість матеріалу, %. Для підтвердження наявності істотних переваг і величини позитивного ефекту виконано дослідження працездатності запропонованого способу отримання залізо-флюсу в досліднопромислових умовах. У шлаковій траншеї виробляли пошарове укладання шламів з мінімальною і максимальною вологістю, що чергується із заливкою гарячим рідким шлаком в різних процентних співвідношеннях "шлам: шлак", що забезпечують якнайповніше використання шламів і тепла шлаку, а також максимальний вихід залізофлюсу з високим вмістом заліза. Після заповнення траншеї і охолодження масиву залізофлюс витягали, дробили і розсіювали на дві фракції 10-60 мм і -10 мм. При охолодженні масиву тривалість охолодження не збільшилася, масив добре розтріскувався і розбирався. Пиління масиву при розбиранні не перевищувало існуючого рівня. Вологість матеріалу складала 0 %. Всього виконано 7 дослідів, у т.ч.: дослід № 1 (базовий) є існуючий спосіб охолодження шлаку водою; дослід № 2 моделює умови головного аналога; 2 UA 77593 U досліди № 3-7 являють собою варіанти охолодження шлаків шламом різної вологості. Отримані дані в перерахунку на річний вихід представлені в табл. 3. Таблиця 3 Технічні характеристики варіантів отримання залізофлюсу Компонент показник Охолоджувач шлаку Вологість шламу Шлам вологий те ж, в сухій масі те ж, від маси суміші Номер досвіду Од. вим. 1 2 3 4 5 вода окалина шлам шлам шлам % 19,0 20,0 30,0 тис. т 300,0 300,0 300,0 тис. т 243,0 240,0 210,0 % 0 0 32,7 32,4 29,6 тис. т 50,0 тис. т 47,5 % 0 8,7 0 0 0 тис. т 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 % 100,0 91,3 67,3 67,6 70,4 тис. т 500,0 545,0 706,0 703,0 674,0 тис. т 360,6 392,4 503,4 502,6 481,2 % 72,1 72,0 71,3 71,5 71,4 Окалина вологістю 5 % теж, в сухій масі те ж, від маси суміші Шлак сталеплавильний (вогняно-рідкий) Усього залізофлюсу Вихід основного продукту фракції 60-10 мм Середня температура °С масиву після заповнення Тривалість охолодження діб масиву 5 6 шлам 40,0 300,0 180,0 26,5 0 500,0 73,5 646,0 461,2 71,4 7 шлам 41,0 300,0 177,0 26,1 0 500,0 73,9 643,0 457,8 71,2 320 720 330 320 310 305 300 23 34 21 20 19,5 20 20,5 У табл. 4, складеної за даними табл. 3, представлений вплив вологості шламів на ефективність процесу. Таблиця 4 Вплив вологості шламів на ефективність процесу менше 20,0 Шлами вологістю менше 20 % використовувати недоцільно у зв'язку з перевищенням нормативної тривалості охолодження масиву 20 діб і зниженням повноти використання тепла. Висновок. Мета корисної моделі не досягається. 10 15 20 Вологість шламів, % від 20 до 40 Шлами вологістю 20-40 % забезпечують заданий обсяг виходу основного продукту - залізофлюсу 461,2-502,6 тис. т при заданому 460 тис. т, тривалість охолодження масиву 20 діб і менше, що дорівнює заданому, та якнайповніше використання тепла шлаків. Висновок. Мета корисної моделі досягнута. більше 40,0 Шлами вологістю більше 40 % призводять до зниження об'ємів виходу основного продукту залізофлюсу фракції 60-10 мм, а також до деякого перевищення заданої тривалості охолодження масиву на половину доби. Висновок. Мета корисної моделі не досягається. Таким чином, з табл. 4 витікає, що при вологості шламів, що обробляються, 20-40 % тепло шлаку використовується максимально, а вихід заданого матеріалу фракції 60-10 мм складає 461,2-502,6 тис. т при заданому об'ємі 460 тис. т. Спосіб отримання залізофлюсу здійснюють таким чином. На дно траншеї як перший шар заливають рідкий шлак шляхом його зливу з шлакових чаш в прийнятому порядку. Це необхідно для запобігання викидам вогняно-рідкого шлаку із-за активного пароутворення у разі заливки шлаку на вологий шлам. Потім на гарячий шар шлаку автомобільним дисковим розкидувачем, який використовують для розкидання піску і солі на слизьких дорогах, наносять шлам середньою вологістю 26,7 % доти, поки не припиниться бурхливе пароутворення. При необхідності досягнення більшого засвоєння шламу, загальну товщину шару шламу зменшують. Нанесення шламу припиняють з таким розрахунком, щоб чергову заливку шлаку можна було проводити погоджено у міру надходження чергової партії шлаку з конвертерного цеху до 3 UA 77593 U 5 10 15 20 25 моменту завершення випару вологи і прогрівання шламу. Це сприяє кращому засвоєнню шламу шлаком. Вказані операції повторюють до повного заповнення шлакової траншеї. Після заповнення траншеї і охолодження масиву залізофлюс витягають, дроблять і розсіюють на задані фракції 10-60 мм і -10 мм, які також включають не засвоєний висохлий шлам. Куски більше 60 мм піддають повторному дробленню. Кількість тепла, що міститься в 1 т вогняно-рідких шлаків, складає близько 3 ГДж, що дозволяє економити на сушці і офлюсуванні шламів до 90 кг у. п. Джерела інформації: 1. Логинов В.И. Опытно-промышленное спекание железофлюса / В.И. Логинов, В.И. Левченко, Г.М. Платонов и др. // Металлургия и коксохимия: Респ. межвед. науч. техн. сб.-1982. - Вып. 75. - С. 20-24 2. Получение железофлюса металлургической шихты на основе шлаков сталеплавильного производства / В.А. Беспалов, А.А. Алѐшин, Г.З. Гизатулин // Всесоюзная науч. техн. конф. "Проблемы теории и технологии подготовки железорудного сырья для доменного процесса и бескоксовой металлургии": Тез. докл. - Днепропетровск, ДМетИ, 1990. - С. 136-137. 3. Толочко А.И. Утилизация пылей и шламов в чѐрной металлургии / А.И. Толочко, В.И. Славин, Ю.М. Супрун. и др.- Челябинск: Металлургия, 1990.-152 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб отримання залізофлюсу з використанням тепла сталеплавильних шлаків шляхом пошарової заливки матеріалу, що обробляється, рідким шлаком з наступним охолодженням і розбиранням масиву, який відрізняється тим, що як матеріал, що обробляється, використовують суміш вуглецевмісних шламів вологістю 20-40 %. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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