СПОСОБ ОБРАБОТКИ ШЛАКОВОГО РАСПЛАВА Российский патент 1997 года по МПК C04B5/00 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для обработки шлакового расплава различными реагентами с получением особо ценных видов продукции.

Известен способ обработки шлакового расплава [1] включающий ввод легкоплавких добавок в струю шлакового расплава, а также предварительное расплавление в плавильной печи тугоплавких добавок и их ввод в жидком виде при температуре, превышающей температуру шлакового расплава, ванну-реактор, где перемешивание расплава осуществляют отходящими из плавильной печи газами с температурой 1700 1900^oC, подаваемыми со скоростью 100 150 м/с.

Недостатком этого способа является наличие ванны-реактора, в которой осуществляется перемешивание высокотемпературного шлакового расплава горячими газами, что приводит к быстрому разрушению футеровки и выходу ванны-реактора из строя.

Известен также способ обработки шлакового расплава [2] заключающийся во вводе в расплав шлака ферросплавов фракций 5-30 мм в количестве 3-10 мас. (прототип).

Недостатком этого способа является необходимость перелива обработанного реагентом расплава в специальный футерованный ковш. Так как обработанный ферросплавами шлаковый расплав имеет высокую температуру, футеровка ковша расплавляется, изменяя химический состав шлака, и ковш быстро выходит из строя.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа обработки шлакового расплава, который устраняет вредное разрушающее влияние на стенки емкости при введении реагентов, повышающих температуру расплава, который повышает стабильность технологического процесса и снижает энергозатраты на его осуществление (отсутствие продувки расплава).

Поставленная задача решается благодаря тому, что нефутерованный шлаковый ковш предварительно наполняют шлаковым расплавом, выдерживают в течение 1 3 ч, сливают жидкую фазу в ковш с образовавшимся гарнисажем на стенке, вновь наполняют шлаковым расплавом, вводя реагенты.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в качестве тугоплавкого реагента для обработки используют затвердевшую часть обрабатываемого шлакового расплава в виде гарнисажа, который частично расплавляясь при наполнении ковша жидким расплавом и в процессе обработки его реагентами, обогащает расплав ценными компонентами. При этом гарнисаж выполняет роль дорогостоящей специальной футеровки емкостей, используемой для указанного процесса. Исключается необходимость замены футеровки, ее ремонта и т.п.

Продолжительность выдержки шлакового расплава в ковше в интервале 1 3 ч обусловлена тем, что при меньшем времени толщина процесса при обработке расплава и защиты металлических стенок ковша от прогара.

При выдержке более 3 ч образуется избыточная толщина гарнисажа (более 200 мм), что затрудняет разделение продуктов реакции металлический сплав (лигатуру) и обогащенный ценными компонентами шлак, и резко уменьшается полезная вместимость ковша.

Таким образом, гарнисажный слой выступает в качестве дополнительного реагента, участвующего в обработке шлакового расплава. Причиной этого является избирательность кристаллизации многокомпонентных силикатных систем, к которым относятся шлаки, при их затвердевании в емкости. Кристаллизация происходит последовательно с изменением химического состава остающейся жидкой фазы. Вначале на периферии кристаллизуются наиболее тугоплавкие соединения. При обработке шлакового расплава реагентами в ковше с гарнисажем температура расплава повышается. Благодаря этому гарнисажный слой частично расплавляется и глинозем переходит в шлак, повышая его потребительские свойства (вплоть до получения глиноземистого цемента). С другой стороны, обогащенный глиноземом гарнисаж тугоплавок и при продолжительности его формирования в интервале 1-3 ч обладает достаточными теплозащитными свойствами, чтобы исключить прогорание ковша. Следовательно, предложенный способ обработки шлакового расплава обладает существенно новым признаком по сравнению с известным способом, принятым за прототип, и предложенное изобретение удовлетворяет критерию "новизна".

При анализе на критерий "изобретательский уровень" не обнаружено источников информации, указывающих на известность решения, использованного по функциональному назначению и поставленной задаче изобретения.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример. Стальной нефутерованный шлаковый ковш вместимостью 16 м³ наполнили шлаком от выплавки передельного чугуна, после чего ковш подали к траншее для производства шлакового щебня, выдержали 1,5 ч и слили жидкую фазу в траншею. На стенке ковша образовался шлаковый гарнисаж толщиной 70 120 мм. Ковш с гарнисажем на стенке вновь подали под доменную печь и наполнили шлаком от выплавки передельного чугуна, имеющим температуру около 1500^oC, одновременно вводя в ковш реагенты алюминиевую стружку и оксид железа (окалину). В результате алюмотермической реакции температура раствора поднялась до 1700^oC и образовался ферросилиций, который осел на дно ковша, образовавши металлический корж. При этом шлак в ковше обогатился глиноземом, в том числе и за счет частичного расплавления гарнисажа, что повысило его потребительские свойства. Ковш после затвердевания расплавов разгрузили на отдельной площадке и отделили корж ферросилиция от шлака. Ферросилиций использовали в металлургическом производстве, а шлак для получения глиноземистого цемента.

Таким образом, изобретение позволяет осуществить высокотемпературные процессы обработки шлакового расплава в нефутерованном ковше, что позволяет осуществить их с малыми затратами. Наряду с этим повышаются потребительские свойства шлака.

Изобретение может быть реализовано в промышленных условиях с использованием существующих металлургических агрегатов и без больших капитальных затрат.

Использование: в металлургии для получения особо ценных видов продукции. Сущность изобретения: обработка шлакового расплава осуществляется в нефутерованном шлаковом ковше, в котором предварительно наводится гарнисажный слой, служащий одновременно реагентной добавкой и защитным слоем металлического ковша. Технологический процесс протекает стабильно.

Способ обработки шлакового расплава, включающий введение реагентов, повышающих температуру расплава, отличающийся тем, что обработку расплава осуществляют в нефутерованном шлаковом ковше, при этом предварительно ковш наполняют шлаковым расплавом, выдерживают в интервале 1 3 ч, сливают жидкую фазу и ковш с образовавшимся гарнисажем на стенке вновь наполняют шлаковым расплавом, вводя реагенты.