ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВАНАДИЕВОГО ЧУГУНА Российский патент 2021 года по МПК C21B5/00 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к шихте для производства ванадиевого чугуна.

Известна шихта для производства ванадиевого чугуна (патент RU№ 2124563,опубл. 10.01.1999г.), которая содержит окатыши, офлюсованный агломерат, ванадийсодержащий шлак и демпферный агломерат. В качестве ванадийсодержащего шлака используют шлаки сталеплавильного производства основностью 4,0-5,2 в качестве демпферного агломерата - ванадиевый агломерат основностью 0,7-2,2.Соотношение компонентов, мас.%: ванадийсодержащие шлаки сталеплавильного производства - 2-10;демпферный ванадиевый агломерат - 1-10;окатыши - 30-70;офлюсованный агломерат - остальное.

Недостаток такой шихты заключается в том, что предполагает использование ванадиевых отходов только одного типа - ванадиевых шлаков сталеплавильного производства.

Известна шихта для производства чугуна (патент RU №2369639, опубл.10.10.2009 г.) которая содержит железорудное сырье, металлодобавки, промывочные материалы, кокс, ванадийсодержащую шлакометаллооксидную смесь, известняк и/или известь.

Недостаток указанной шихты заключается в том, что используется металлургический кокс и дополнительные материалы (известняк), без которых можно обойтись, при определенной композиции шихтовых материалов.

Известна шихта для производства ванадиевого чугуна (патент RU № 2712792,опубл: 31.01.2020), содержащая мас.%: металлодобавки и флюсы 0,5-8,0, кокс 13,0-21,0, шлак десульфурации 0,1-4,0, железорудное сырье остальное.

Недостатками такой шихты являются необходимость применения металлодобавок, которые ухудшают экологию из-за  выброса в атмосферу сернистых газов, выделяющихся из-за применения шлаков десульфурации.

Известна шихта для производства ванадиевого чугуна (патент RU№ 2515709, опубл. 20.05.2014), принятый за прототип, которая содержит железорудное сырье, кокс, металлодобавки, флюс, шлакдесульфурации.

Недостатком указанной шихты является низкое качество железофлюса из-за плохого усвоения находящегося в составе шихты кальция, которые под влиянием паров воды воздуха превращается в гидроксид кальция с увеличением объема на 10%. Возникающие внутренние напряжения разрушают железофлюс с образованием большого количества мелочи 0-5мм и пыли.

Техническим результатом является получение безопасного в применении состава, обладающего повышенной газопроницаемостью, равномерностью спекания, повышенной стойкостью к саморазрушению высокоосновного агломерата при его охлаждении.

Технический результат достигается тем, что она дополнительно содержит красный шлам, в состав которого входит, %: Fe₂О₃ 45,0-55,0, V₂O₅ 0,4-1,0, Al₂O₃ 14,0-18,0, TiO₂ 4,0-7,0, СаO 8,0-13,0, SiO₂ 7,0-11,0, CaO/SiO₂ 1,15-1,20, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

железосодержащие добавки 0,3-2,0 ванадийсодержащие добавки 0,2-1,5 металлургический кокс 15-20 пековый кокс 0,1-2,0 доменный ванадийсодержащий железофлюс 6,0-12,0 красный шлам 1,5-2,5 высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши остальное

Желелезофлюс используемый в предлагаемой шихте, это железованадийкальциевый высокоосновный агломерат.

Таблица 1 - химический состав красного шлама %

Fe₂О₃ V₂O₅ Al₂O₃ TiO₂ СаO SiO₂ CaO/SiO₂ 45,0-55,0 0,4-1,0 14,0-18,0 4,0-7,0 8,0-13,0 7,0-11,0 1,15-1,20

Преимущества предлагаемой шихты для производства ванадиевого чугуна:

- ввод модифицированного красного шлама в состав исходной шихты и окатышей повышает их механическую прочность за счет лучшего окомкования шихты, повышает газопроницаемости шихты, улучшает равномерность спекания и способствует стабилизации высокотемпературной модификации двухкальциевого силиката, который предотвращает самопроизвольное саморазрушение высокоосновного агломерата при его охлаждении.

- железофлюс приобретает свойства сопротивляемости против разрушения при нагреве и восстановлении в шахте доменной печи на 20-40%

- повышается эффективность использования железофлюса в сравнении с прототипом

- уменьшение расхода кокса;

- увеличение производительности доменной печи.

Составы шихты (в сравнении с прототипом) определены экспериментально и приведены в табл. 2.

Недостатком железофлюса является саморазрушение при хранении из-за избытка неусвоевшейся извести, которая гидратируется с увеличением объема. Ввод в шихту красного шлама снижает температуру взаимодействия минеральной части шихты с CaO, сокращая количество неусвоевшейся извести.

Пример 1. При производстве ванадиевого чугуна, добавляли 0,1% красного шлама в общий состав шихты. Кроме этого, в состав шихты входили: доменный ванадийсодержащий железофлюс – 6%, железосодержащие добавки – 0,3%; ванадийсодержащие добавки – 0,85%; кокс металлургический – 15,0%; кокс пековый – 2,0%; агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – 75,75%.

При таком составе шихты, производительность составила 6050 тонн чугуна в сутки, а средний расхода кокса на 1 тонну чугуна -407 кг.

Пример 2. При производстве ванадиевого чугуна, 5% красного шлама добавляли в доменный ванадийсодержащий железофлюс, общее содержание которого составляло 6,0% от общего состава шихты. Кроме этого, в состав шихты входили: железосодержащие добавки – 0,3%; ванадийсодержащие добавки – 0,85%; кокс металлургический – 15,0%; кокс пековый – 2,0%; агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – 70,75%.

При таком составе шихты, производительность составляет 6000 тонн чугуна в сутки, а средний расхода кокса на 1 тонну чугуна - 412 кг.

Пример 3. При производстве ванадиевого чугуна, 1,5% красного шлама добавляли в доменный ванадийсодержащий железофлюс, общее содержание которого составляло 6,0% от общего состава шихты. Кроме этого, в состав шихты входили: железосодержащие добавки – 0,3%; ванадийсодержащие добавки – 0,85%; кокс металлургический – 15,0%; кокс пековый – 2,0%; агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – 74,35%.

При таком составе шихты, производительность составляет 6080 тонн чугуна в сутки, а средний расхода кокса на 1 тонну чугуна - 402 кг.

Пример 4. При производстве ванадиевого чугуна, 2,5% красного шлама добавляли в доменный ванадийсодержащий железофлюс, общее содержание которого составляло 6,0% от общего состава шихты. Кроме этого, в состав шихты входили: железосодержащие добавки – 0,3%; ванадийсодержащие добавки – 0,85%; кокс металлургический – 15,0%; кокс пековый – 2,0%; агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – 73,35%.

При таком составе шихты, производительность составляет 6085 тонн чугуна в сутки, а средний расхода кокса на 1 тонну чугуна - 400 кг.

Таблица 2 - Технико-экономические показатели

№ п/п Состав шихты, мас. % Средний расход кокса, кг/т чугуна Производство, т чугуна/сутки 1 Прототип
Железосодержащие добавки – 0,3
Ванадийсодержащие добавки – 0,85
Кокс металлургический – 15
Кокс пековый – 2,0
Железофлюс доменный ванадийсодержащий – 6,0
Агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – остальное. 407 6050 2 Железосодержащие добавки – 0,3
Ванадийсодержащие добавки – 0,85
Кокс металлургический – 15
Кокс пековый – 2,0
Железофлюс доменный ванадийсодержащий– 6,0
Красный шлам - 0,1
Агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – остальное. 407 6050 3 Железосодержащие добавки – 0,3
Ванадийсодержащие добавки – 0,85
Кокс металлургический – 15
Кокс пековый – 2,0
Железофлюс доменный ванадийсодержащий– 6,0
Красный шлам - 5,0
Агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – остальное. 412 6000 4 Железосодержащие добавки – 0,3
Ванадийсодержащие добавки – 0,85
Кокс металлургический – 15
Кокс пековый – 2,0
Железофлюс доменный ванадийсодержащий– 6,0
Красный шлам - 1,5
Агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – остальное. 402 6080 5 Железосодержащие добавки – 0,3
Ванадийсодержащие добавки – 0,85
Кокс металлургический – 15
Кокс пековый – 2,0
Железофлюс доменный ванадийсодержащий – 6,0
Красный шлам - 2,5
Агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – остальное. 400 6085

Таблица 2 показывает, что наиболее рациональными при выплавке ванадиевого чугуна с использованием предлагаемых материалов являются составы между 4 и 5, т.к. они позволяют иметь наибольшую производительность доменной печи - 6080-6085 т чугуна в сутки и минимальный расход кокса - 400-402 кг/т чугуна.

Из анализа результатов, приведенных в таблице, следует, что при использовании предлагаемой шихты, обладающей повышенной газопроницаемостью, равномерностью спекания, повышенной стойкостью к саморазрушению высокоосновного агломерата при его охлаждении, достигается увеличение производительности доменной печи, уменьшение расхода кокса.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к шихте для производства ванадиевого чугуна. Шихта содержит высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши, доменный ванадийсодержащий железофлюс, металлургический кокс, пековый кокс, железо- и ванадийсодержащие добавки и красный шлам, в состав которого входит, %: Fe₂О₃ 45,0-55,0, V₂O₅ 0,4-1,0, Al₂O₃ 14,0-18,0, TiO₂ 4,0-7,0, СаO 8,0-13,0, SiO₂ 7,0-11,0, CaO/SiO₂ 1,15-1,20. Соотношение компонентов следующее, мас.%: железосодержащие добавки - 0,3-2,0; ванадийсодержащие добавки - 0,2-1,5; металлургический кокс - 15-20; пековый кокс - 0,1-2,0; доменный ванадийсодержащий железофлюс - 6,0-12,0; красный шлам - 1,5-2,5; высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши - остальное. Шихта обладает повышенной газопроницаемостью, равномерностью спекания, повышенной стойкостью к саморазрушению высокоосновного агломерата при его охлаждении, при ее использовании достигается увеличение производительности доменной печи, уменьшение расхода кокса. 2 табл., 4 пр.

Шихта для производства ванадиевого чугуна, содержащая высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши, доменный ванадийсодержащий железофлюс, металлургический кокс, пековый кокс, железо- и ванадийсодержащие добавки, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит красный шлам, в состав которого входит, %: Fe₂О₃ 45,0-55,0, V₂O₅ 0,4-1,0, Al₂O₃ 14,0-18,0, TiO₂ 4,0-7,0, СаO 8,0-13,0, SiO₂ 7,0-11,0, CaO/SiO₂ 1,15-1,20, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

железосодержащие добавки 0,3-2,0 ванадийсодержащие добавки 0,2-1,5 металлургический кокс 15-20 пековый кокс 0,1-2,0 доменный ванадийсодержащий железофлюс 6,0-12,0 красный шлам 1,5-2,5 высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши остальное