СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРИТНО-КАЛЬЦИЕВОГО КОМПЛЕКСНОГО ФЛЮСА Российский патент 2002 года по МПК C22B1/16 C21B3/02 C21C5/28 

Изобретение относится к области подготовки сырья для металлургического производства, в частности для доменной плавки, и может быть использовано при производстве ферритно-кальциевого комплексного флюса (ФКФ).

Известен /патент РФ 2087557, МКИ С 22 В 1/16, С 21 С 5/06, опубл. БИ 23, 1997/ способ получения ферритно-кальциевого флюса из шихты, включающей железосодержащие отходы или смесь отходов, известняк, доломит и топливо. Причем железосодержащие отходы или их смесь характеризуются отношением Fe/SiO₂≥11, а содержание SiO₂ ограничено интервалом 0,5-5,0%(мас.). Производство ферритно-кальциевого флюса из указанной шихты осуществляется на ленточных агломашинах.

Способ позволяет получить ферритно-кальциевый флюс с повышенным содержанием железа (Fe_общ≥50%, 11-18% СаО и 3,5% SiO₂), пригодный для использования в доменном процессе, но процесс агломерации сопровождается значительными выбросами технологических газов с повышенным содержанием вредных газовых компонентов (SO₂, CO, NO_x и др.) и высокой остаточной запыленностью (100 мг/м³), что обусловлено использованием твердого топлива.

Процесс производства ФКФ без твердого топлива возможен только во вращающихся печах за счет сжигания газообразного топлива.

Известен /а. с. СССР 1254021, МКИ С 21 С 5/36, опубл. БИ 32, 1986, прототип/ способ производства ФКФ путем термической обработки смеси известняка и железосодержащего флюса с использованием газообразного топлива во вращающихся печах.

Шихта, используемая в способе-прототипе, состоит из известняка и ферритной добавки, в которой молярное отношение Fe₂О₃/СаО=2-3, содержание SiO₂ равно 1-3%, а масса ее составляет 20-30% от общей массы загружаемого в печь флюса. В качестве ферритной добавки могут быть использованы, в частности, шламы сталеплавильного производства.

Недостаток технологии заключается в том, что из-за низкого содержания железа (2,76-10,1% Fе_общ) и высокого содержания СаО (81-85%) получаемый флюс пригоден только для использования в кислородно-конвертерном процессе. Попытки авторов увеличить содержание железа во флюсе, увеличивая присадку ферритной добавки, не дали желаемого результата, так как использование в трубчатых печах многокомпонентной шихты с разной плотностью составляющих связано в большими сложностями.

Целью настоящего изобретения является получение ферритно-кальциевого комплексного флюса с повышенным содержанием железа при сокращении вредных газовых выбросов.

Поставленная цель достигается тем, что предложен способ получения ферритно-кальциевого комплексного флюса, включающий загрузку во вращающуюся печь шлама сталеплавильного производства и обжиг с использованием газообразного топлива, отличающийся тем, что флюс получают обжигом шлама сталеплавильного производства, содержащего не менее 48% Fe_общ, 0,5-3,5% SiO₂ и соотношение CaO/MgO=1,5-6,0.

В качестве газообразного топлива может быть использован как природный газ, так и конвертерный, коксовый, доменный газы. Температура факела горения может меняться от 1200^oС до 1500^oС и зависит от химического состава шлама, используемого в качестве шихты.

Использование шлама, отвечающего указанным условиям, позволяет добиться оптимального режима работы вращающихся трубчатых печей, получить флюс с повышенным содержанием железа и уменьшить вредные газовые выбросы.

Увеличение содержания SiO₂ в шламе приводит к избыточному образованию двухкальциевого силиката и тугоплавких соединений железистых силикатов. Увеличение отношения CaO/MgO приводит к образованию излишне легкоплавкого раствора, что ухудшает физико-химические параметры протекания процесса.

Высокая удельная поверхность сталеплавильных шламов (4,0-8,0 м²/г) улучшает эффективность грануляции и способствует интенсификации процесса спекания флюса во вращающихся печах, а интенсивное образование СаО•Fе₂О₃ при нагреве конвертерного шлама сопровождается равномерным распределением температуры в спекаемом слое, улучшением физико-химических свойств первичного расплава и повышением механической прочности ФКФ.

Кроме того, использование для получения ФКФ моношихты, состоящей из шлама сталеплавильного производства (конвертерного, мартеновского, электросталеплавильного), приводит к удалению до 70-80% цинка в процессе спекания, что открывает возможность решения проблемы утилизации цинксодержащих сталеплавильных шламов.

Использование заявляемого способа позволяет получить ФКФ с содержанием Fе_общ≥50% и SiO₂≤3,5, который, например, без дополнительного применения железосодержащих и карбонатных флюсов пригоден для использования в доменном производстве.

На практике, для загрузки в трубчатую вращающуюся печь в соответствии с заявляемым способом используют шламы, имеющие следующий химический состав (мас. %): 55-62 Fе_общ; 32-36 FeO; 8-11 CaO; 3-4 MgO; 1,0-2,0 "С"; 0,3-0,4 MnO; 1,5-3,5 SiO₂; 0,8-2,0 Zn; 6-8 П.П.П.

ФКФ, полученный после спекания, имеет состав в пределах (мас.%) 56-62 Fe; 14-18 FeO; 10-13 CaO; 3,2-4,2 MgO; 0,1-0,25 Zn, механическую прочность по выходу класса более 5,0 мм 80-86% (ГОСТ 15137-77) и восстановимость 42-46%.

Пример.

Для получения ФКФ в трубчатых вращающих печах Косогорского метзавода использовали шлам конвертерного производства Череповецкого предприятия АО "Северсталь", имеющий следующий состав: (маc.%) 58,53 Fе_общ; 34,05 FeO; 9,24 CaO; 3,43 MgO; 1,75 "С"; 0,36 MnO; 1,96 SiO₂; l,78 Zn.

В качестве газообразного топлива использовали природный газ при расходе 110 кг у.т/т, расход шлама составил 1242 кг.

Спекание шлака осуществляли при температуре факела горения природного газа 1400^oС и температуре шамотной кладки печей в зоне спекания 1300^oС.

Получен ФКФ следующего химического состава (%): 60,18 Fe_общ; 15,41 FeO; 12,00 CaO; 3,11 MgO; 3,2 SiO₂, 0,12 Zn.

Степень удаления цинка составила 87,5%.

Полученный флюс имеет механическую прочность по выходу класса более 5,0 мм 86% (ГОСТ 15137-77) и восстановимость 44%.

Как мы уже отмечали, способ-прототип не дает возможности получить флюс с повышенным содержанием железа. Поэтому проведено сравнение физико-химических показателей заявляемого способа со способом производства ФКФ на ленточных агломомашинах, который используют в настоящее время для производства флюса с содержанием Fe_общ≥50%. Показано, что существенно уменьшаются выбросы газообразных вредных компонентов, увеличивается восстановимость, механическая прочность по выходу класса более 5,0 мм (ГОСТ 15137-77), степень удаления цинка.

Сравнительный анализ показателей способа получения ФКФ путем агломерации и его производства в трубчатой печи приведен в таблице.

Способ получения ферритно-кальциевого комплексного флюса включает загрузку во вращающуюся печь шлама сталеплавильного производства и обжиг с использованием газообразного топлива. Флюс получают обжигом шлама сталеплавильного производства, содержащего не менее 48% Fe_общ, 0,5-3,5% SiO₂ и соотношение CaO/MgO=1,5-6,0, что позволяет добиться оптимального режима работы вращающихся трубчатых печей, получить флюс с повышенным содержанием железа, уменьшить вредные газовые выбросы, а также открывает возможность решения проблемы утилизации цинксодержащих сталеплавильных шламов, так как в процессе спекания удаляется до 70-80% цинка. 1 табл.

Способ получения ферритно-кальциевого комплексного флюса, включающий загрузку во вращающуюся печь шлама сталеплавильного производства и обжиг с использованием газообразного топлива, отличающийся тем, что флюс получают обжигом шлама сталеплавильного производства, содержащего не менее 48% Fe_общ, 0,5-3,5% SiO₂ и соотношение CaO/MgO= 1,5-6,0.