Флюс известково-магнезиальный и способ его производства Российский патент 2021 года по МПК C21C7/76 C22B9/10 C22B1/24 

Изобретение относится к области производства известково-магнезиальных флюсов и может быть использовано в черной металлургии для изготовления огнеупорных брикетов, используемых при проведении горячих ремонтов футеровки сталеплавильных агрегатов, и увеличения стойкости футеровки с целью снижения удельных затрат при производстве стали.

Существуют многочисленные способы производства ожелезненного доломита - продукта, получаемого путем обжига сырьевой смеси влажностью до 38,0%, приготовленной мокрым помолом сырья, в состав которого обычно входит доломит дробленный, связующее вещество, аспирационная или колошниковая пыль либо конвертерный шлам.

Известен способ производства ферроизвести, включающий обжиг смеси кальцийсодержащего и железосодержащего материала, отличающийся тем, что железосодержащий материал перед обжигом наносят на поверхность кусков кальцийсодержащего материала в виде пульпы [А.с. 834166 СССР, МКИ³ C22B 1/14. Способ производства ферроизвести/ В.П. Тарасов, В.П. Лозовой, В.В. Райхаль и др. - № 2832221/22-02; заявл. 04.70.1979; опубл. 30.05.1981, Бюл. №20]. Кроме того, пульпу перед нанесением на поверхность кусков кальцийсодержащего материала смешивают с вяжущими добавками, содержащими окиси кальция и магния.

Недостатком этого способа является то, что получаемый по этому решению флюс не решает проблемы увеличения стойкости футеровки сталеплавильных агрегатов.

Известен способ получения сталеплавильного флюса, включающий обжиг во вращающейся печи смеси шлакообразующих компонентов, содержащей доломит и железосодержащий материал, отличающийся тем, что смесь дополнительно включает каустический магнезит и/или кальцинированный магнезит при следующем содержании компонентов, мас. %: доломит 45,0-65,0; каустический магнезит и/или кальцинированный магнезит 25,0-50,0; железосодержащий материал 5,0-10,0, причем доломит имеет размер зерна 5-15 мм [Пат. 2381279 РФ, МПК С21С 3/36. Способ получения сталеплавильного флюса / Ю.А Дмитриенко, Р.С. Половинкина, В.Н. Коптелов. - №2008114576/02; заявл. 14.04.2008; опубл. 70.02.2010, Бюл. №4]. Кроме того, в качестве каустического материала используют пылевынос, уловленный от вращающихся печей, работающих на обжиге природного магнезита и/или от печей, работающих на обжиге данной сырьевой смеси.

Недостатком данного способа является то, что флюс, получаемый с его помощью, имеет невысокую прочность и дает большое пылевыделение во время транспортировки.

Известен способ изготовления магнезиального флюса для выплавки стали в конвертере, включающий нагрев и обжиг смеси шлакообразующих компонентов во вращающейся печи, охлаждение полученного флюса, отличающийся тем, что в качестве компонентов шлакообразующей смеси используют доломит и оксид железа, причем массовое соотношение доломита и оксида железа выбирают в пределах 8:1, отношение величин их фракций, соответственно, в пределах (40-50):1, при этом обжиг смеси ведут при температуре факела природного газа в пределах 1570-1670°С [Пат. 2205232 РФ, МПК С21С 5/36, С21С 5/28. Магнезиальный флюс для сталеплавильного производства и способ его получения / И.М. Шатохин. - №2007733292/02; заявл. 11.12.2001; опубл. 27.03.2003, Бюл. №15].

Магнезиальный флюс, получаемый по этому способу не обеспечивает необходимую стойкость сталеплавильных агрегатов. Также недостатком данного способа производства флюса является то, что в состав получаемого с его помощью флюса входят куски с размерами, достигающими 80 мм, которым необходимо повышенное время на их усвоение шлаковым расплавом.

Известен способ получения ожелезненного доломита для сталеплавильного производства, включающий совместный помол компонентов шихты, основу которой составляют доломит и железосодержащий материал, регулирующий температуру обжига, сушку, обжиг и грануляцию шихты в трубчатой вращающейся печи, охлаждение продукта, отличающийся тем, что в шихту дополнительно подают фторуглеродсодержащие отходы электролитического производства алюминия в количестве 0,075÷0,175 вес. % в пересчете на фтор [Пат. 263284 РФ, МПК С21С 3/36, С21С 3/34. Способ получения ожелезненного доломита для сталеплавильного производства /Б.П. Куликов, Л.М. Ларионов, В.Е. Железняк м др. - №2018109793; заявл. 19.03.2018; опубл. 02.07.2019, Бюл. №19]. В качестве отходов используют пыль электрофильтров, шлам газоочистки, хвосты флотации угольной пены, отработанную угольную футеровку, смесь углеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия.

Недостаток способа заключается в том, что получаемый с его помощью флюс не увеличивает стойкость футеровки сталеплавильных агрегатов.

Также известен способ получения комплексного флюса для сталеплавильного производства, включающий смешивание путем совместного мокрого помола шихты, состоящей из доломита и железосодержащего материала, сушку, обжиг и высокотемпературное окомкование шихты в окислительной атмосфере во вращающейся трубчатой печи, последующее охлаждение продукта, отличающийся тем, что перед помолом в шихту вводят связующую добавку в количестве 1,5-3,5% от массы шихты, проводят предварительное окомкование шихты в низкотемпературной части печи, а в сухой шихте поддерживают отношение содержаний CaO/Fe₂O₃ в пределах 16-22 [Пат. 2202627 РФ, МПК С27С 3/36, С22В 1/00. Способ получения комплексного флюса для сталеплавленного производства / P.C. Тахаутдинов, А.А. Морозов, А.И. Гамей и др. - №2001123529/02; заявл. 22.08.2001; опубл. 20.04.2003, Бюл. №11].

Недостатком данного способа также является то, что флюс, получаемый по этому решению не решает проблемы увеличения стойкости сталеплавильных агрегатов.

По технической сущности и достигаемым результатам данный способ является наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому изобретению в части способа.

В части второго объекта изобретения - вещества, известен известково-магнезиальный флюс, содержащий оксиды кальция, магния, алюминия, железа и кремния, отличающийся тем, что он содержит указанные оксиды при следующем соотношении компонентов, мас. %: оксиды магния - 26,0-35,0; оксиды алюминия - 0,3-7,0; оксиды железа - 5,0-15,0; оксиды кремния - 0,5-7,0; оксиды кальция - остальное [Пат. 2145357 РФ, МПК С21С 5/36, С21С 5/54. Известково-магнезиальный флюс / К.Н. Демидов, С.М. Чумаков, Л.А. Смирнов и др. - №99101601/02; заявл. 27.01.1999, опубл. 70.02.2000, Бюл. №4].

Он является прототипом изобретения (в части вещества).

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание способа производства флюса известково-магнезиального, обеспечивающего производство флюса, увеличивающего стойкость футеровки сталеплавильных агрегатов, увеличение производительности способа, улучшение экологических условий при производстве ожелезненного доломита, связанных со снижением выброса пыли в окружающую среду, и уменьшение выхода некондиционных фракций 0-3 мм в готовом продукте.

Поставленная задача решается тем, что в способе производства флюса известково-магнезиального, включающем смешивание путем совместного мокрого помола шихты, состоящей из связующей добавки, доломита и железосодержащего материала, сушку, обжиг и высокотемпературное окомкование шихты в окислительной атмосфере во вращающейся трубчатой печи, последующее охлаждение продукта, согласно изобретению шихта дополнительно содержит колошниковую пыль или шламы кислородно-конвертерных цехов, а в качестве связующей добавки вводят глиняный шлам с влажностью 55-60% в количестве 0,1-6,0% от массы шихты совместно с гипсосодержащим материалом в количестве 0-2,0% от массы шихты.

Поставленная задача решается также тем, что флюс известково-магнезиальный, содержащий оксиды кальция, магния, алюминия, железа и кремния, согласно изобретению, содержит указанные оксиды при следующем соотношении компонентов, мас. %: оксиды кальция - 41,0-69,0%; оксиды магния - 23,0-51,0%; оксиды кремния - 4,0-32,0%; оксиды железа - 2,9-30,9%; оксиды алюминия - 1,1-29,1%.

Ввод в виде связующего добавки глиняного шлама с влажностью 55-60% в количестве 0,1-6,0% от общей массы шихты, полученного предварительным измельчением и механическим перемешиванием в емкости (бассейне), совместно с гипососодержащим материалом в количестве 0-2,0% от массы шихты, активирует компоненты шихты при смешивании составляющих путем совместного их мокрого помола. Наличие гипса -минерала из класса сульфатов, по своему составу являющимся гидратом сульфата кальция (Ca₂SO₄⋅2H₂O) добавляет прочности готовому продукту - флюсу известково-магнезиальному за счет образования низкотемпературных фаз и обеспечения получения прочностных характеристик при более низких температурах. В результате чего оказывается комплексное влияние на улучшение экологических условий при производстве флюса известково-магнезиального, связанных со снижением выброса пыли в окружающую среду, снижается выход некондиционных фракций менее 3 мм во флюсе известково-магнезиальном, и как следствие, повышается производительность способа производства флюса.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В железобетонном бассейне диаметром 8 м и глубиной 2,9 м с помощью механической болтушки, на которой установлены лопасти с зубьями и подвешены цепи-волокуши, перемешивают глину с водой, готовя глиняный шлам влажностью 55-60%.

После контроля химического состава компонентов шихты задаются расходом глиняного шлама в количестве 0,1-6,0% от общей массы шихты и расходом гипсосодержащего материала в количестве 0-2,0% от массы шихты. Затем дозируют компоненты шихты и осуществляют совместный мокрый помол компонентов шихты и связующего материала в трубной мельнице, представляющей собой горизонтальный стальной барабан длиной 13 м, разделенный межкамерной перегородкой на две камеры: первая длиной 5,5 м с помольными шарами диаметром 120-60 мм и вторая длиной 7,5 м с помольными шарами диаметром 30 мм. Далее производят сушку, обжиг и высокотемпературное окомкование шихты в окислительной атмосфере во вращающейся трубчатой печи, установленной под углом наклона 4°, при частоте ее вращения, равной 1,31-1,4 об/мин. Затем готовый продукт охлаждают.

Пример 1.

В железобетонном бассейне диаметром 8 м, глубиной 2,9 м с помощью механической болтушки готовили глиняный шлам влажностью 55%. После контроля химического состава компонентов шихты задавались расходом глиняного шлама в количестве 0,1% от общей массы шихты. Затем дозировали компоненты шихты и колошниковую пыль, и осуществляли совместный мокрый помол компонентов шихты и связующего материала в трубной мельнице. Далее производили сушку, обжиг и высокотемпературное окомкование шихты в окислительной атмосфере во вращающейся трубчатой печи, установленной под углом наклона 4°, при частоте ее вращения, равной 1,31 об/мин. Затем готовый продукт охлаждали. В результате при обжиге шихты в трубчатой печи ООО «Магнитогорский цементно-огнеупорный завод» увеличилась производительность печи на 1,2% (отн.); уменьшился выброс пыли в окружающую среду на 0,8% (абс.); уменьшился выход некондиционных фракций флюса 0-3 мм на 1,5% (абс.) При использовании флюса известково-магнезиального увеличилась стойкость футеровки конвертера на 10 плавок.

Пример 2.

В железобетонном бассейне диаметром 8 м, глубиной 2,9 м с помощью механической болтушки готовили глиняный шлам влажностью 60%. После контроля химического состава компонентов шихты задавались расходом глиняного шлама в количестве 6,0% от общей массы шихты и расходом гипососодержащего материала в количестве 2,0% от массы шихты. Затем дозировали компоненты шихты и шламы кислородно-конвертерных цехов, и осуществляли совместный мокрый помол компонентов шихты и связующего материала в трубной мельнице. Далее производили сушку, обжиг и высокотемпературное окомкование шихты в окислительной атмосфере во вращающейся трубчатой печи, установленной под углом наклона 4°, при частоте ее вращения, равной 1,4 об/мин. Затем готовый продукт охлаждали. В результате при обжиге шихты в трубчатой печи ООО «Магнитогорский цементно-огнеупорный завод» увеличилась производительность печи на 1,8% (отн.); уменьшился выброс пыли в окружающую среду на 2,1% (абс.); уменьшился выход некондиционных фракций флюса 0-3 мм на 2,7% (абс.) При использовании флюса известково-магнезиального увеличилась стойкость футеровки конвертера на 12 плавок.

Пример 3.

В железобетонном бассейне диаметром 8 м, глубиной 2,9 м с помощью механической болтушки готовили глиняный шлам влажностью 60%. После контроля химического состава компонентов шихты задавались расходом глиняного шлама в количестве 6,0% от общей массы шихты и расходом гипососодержащего материала в количестве 2,0% от массы шихты. Затем дозировали компоненты шихты и колошниковую пыль, и осуществляли совместный мокрый помол компонентов шихты и связующего материала в трубной мельнице. Далее производили сушку, обжиг и высокотемпературное окомкование шихты в окислительной атмосфере во вращающейся трубчатой печи, установленной под углом наклона 4°, при частоте ее вращения, равной 1,35 об/мин. Затем готовый продукт охлаждали. В результате при обжиге шихты в трубчатой печи ООО «Магнитогорский цементно-огнеупорный завод» увеличилась производительность печи на 1,4% (отн.); уменьшился выброс пыли в окружающую среду на 1,1% (абс); уменьшился выход некондиционных фракций флюса 0-3 мм на 1,7% (абс.) При использовании флюса известково-магнезиального увеличилась стойкость футеровки конвертера на 11 плавок.

Исследования показали, что при обжиге шихты в трубчатой печи ООО «Магнитогорский цементно-огнеупорный завод» увеличилась производительность печи на 1,2-1,8% (отн.); уменьшился выброс пыли в окружающую среду на 0,8-2,1% (абс.); уменьшился выход некондиционных фракций флюса 0-3 мм на 1,5-2,7% (абс.). Дополнительный эффект от использования флюса известково-магнезиального получается в сталеплавильном производстве при выплавке стали в конвертере за счет увеличения срока службы (стойкости) футеровки конвертеров на 10-12 плавок.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления огнеупорных брикетов, используемых при проведении горячих ремонтов футеровки сталеплавильных агрегатов. Способ включает смешивание путем совместного мокрого помола шихты, сушку, обжиг и высокотемпературное окомкование шихты в окислительной атмосфере во вращающейся трубчатой печи, последующее охлаждение продукта. Шихта дополнительно содержит колошниковую пыль или шламы кислородно-конвертерных цехов, а в качестве связующей добавки вводят глиняный шлам с влажностью 55-60% в количестве 0,1-6,0% от массы шихты совместно с гипсосодержащим материалом в количестве 0-2,0% от массы шихты. Флюс содержит, мас.%: оксиды кальция 41,0-69,0; оксиды магния 23,0-51,0; оксиды кремния 4,0-32,0; оксиды железа 2,9-30,9; оксиды алюминия 1,1-29,1. Изобретение позволяет увеличить производительность печи на 1,2-1,8%, уменьшить выбросы пыли в окружающую среду на 0,8-2,1% и выход некондиционных фракций флюса 0-3 мм на 1,5-2,7%, а также увеличить стойкости футеровки конвертеров на 10-12 плавок. 2 н.п. ф-лы, 3 пр.

1. Флюс известково-магнезиальный, содержащий оксиды кальция, магния, алюминия, железа и кремния, отличающийся тем, что он содержит указанные оксиды при следующем соотношении компонентов, мас.%:

оксиды кальция 41,0-69,0 оксиды магния 23,0-51,0 оксиды кремни 4,0-32,0 оксиды железа 2,9-30,9 оксиды алюминия 1,1-29,1

2. Способ производства флюса известково-магнезиального по п.1, включающий смешивание путем совместного мокрого помола шихты, состоящей из связующей добавки, доломита и железосодержащего материала, сушку, обжиг и высокотемпературное окомкование шихты в окислительной атмосфере во вращающейся трубчатой печи, последующее охлаждение продукта, отличающийся тем, что шихта дополнительно содержит колошниковую пыль или шламы кислородно-конвертерных цехов, а в качестве связующей добавки вводят глиняный шлам с влажностью 55-60% в количестве 0,1-6,0% от массы шихты совместно с гипсосодержащим материалом в количестве 0-2,0% от массы шихты.