Способ получения периклаза Советский патент 1983 года по МПК C04B35/657 

сд

4 4ib Изобретение относится к производству периклаза, широко применяемого во многих отраслях промьпиленности, в частности электротехнической - для изготовления трубчатых электронагревателей, металлургической - для изготовления высокоогнеупорных материалов . .Известен способ получения перикла за путем плавки магнийсодержащего сырья в дуговой электрической печи, ванну которой передвигают со скоростью 5-500 мм/ч, и температурный градиент в подине поддерживают в интервале 1-100 град/мм Cl 1. Однако указанный способ, особенно при использовании необожженного магнийсодержаадего сырья, имеет малую производительность, обусловленную узким .фронтом плавления и значитель ИЫми тепловыми потерями с поверхнос проплавляемой шихты. Наиболее близким к предлагаемому является способ получения перикйаза путем плавки на блок в ванне дугово электрической печи необож енного магнийсодержавдего сырья С2 3« Недостатком известного способа яйляется повышенный расход электроэнергии из-за наличия в межэлектрод ном пространстве выплавляемого блока непроплавившейся зоны шихтовых мате риалов. Эта зона образуется при разогреве печи вследствие низкой .теплопроводности обожженного магнийсодержащего сырья, которое загружают перед плавкойв нижнюю част-ь плавиль ной ванны под кокс слоем толщиной . 550-600 мм. При полном выгорании кокса печь выходит на заданный токовый режим, шихта поступает из .бункера в колошниковую зону, нагревается, спекается и плавится. К этому моменту в верхне части слоя засыпки заканчивается процесс формирования расплавившегося основания выплавляемого блока. В ЭТО основании непроплавившаяся зона имеет максимальное сечение, которое по мере поступления шихты и подъема электродов, постепенно оплавляясь, сужается. Размеры непрся1лавившейся зоны зависят от диаметра электродов, диамет оа из распада и подводимой мощности При увеличении диаметра распада электродов увеличивается площадь сечения выплавляемого, блока и выход переклаза возрастает на 15-20%.Однако в этом слу чае увеличиваются и размеры непроплавившейся зоны. Например, ее высота иногда может достигать размеров, оп ределяемых ходом электродов. Формирование непроплавившейся зоны продолжается до тех пор, пока существуют неравновесные условия процесса плавки. При достижении условий равенства скоростей плавления шихты и кристалл из аци.и расплава выплавляемый блок в сечении представляет собой уже полно.стью сплавившийся треугольник с вогнутыми сторонг1ми и закругленными по форме электродов вершинам. В дальнейшем идет нагрев и твердофазная высокотемпературная перекристаллизация шихтовых материалов непроплавившейся зоны с образованием мелкокристаллического сыпучего материала, имеющего пониженные свойства. При разделке блока такой сыпучий материал вмЬсте с недоплавом и осыпью иcпoJ;lьзyeтcя как возйратный (оборотный) продукт плавки, что и приводит к повышенному расходу электроэнергии на тонну выплавляемого переклаза к снижению производительности способа его получения. Цель изобретения - снижение энергетических затрат при одновременнном повышении производительности по выплавляемому периклазу. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения периклаза в дуговой электрической печи путем засыпки перед плавкой в нижнюю часть плавильной ванны под кокс обожкенного магнийсодержащего сырья и загрузки в процессе плавки необожженного сырья, в межэлектродное пространство плавильной ванны под слой засыпки загружают кристаллический оксид при соотнсаяе#1ии засыпки обожженного магнийсодержащего сырья и кристаллического оксида магния 1 : 0,05-0,3. С целью повышения качества выплавляемого периклаза, соотнсяйение толщины слоя кристаллического оксида магния и слоя засыпки равно 1 : 1,6-0,li. Вследствие высокой теплопроводности кристаллического оксида магния (36 Вт/(м К) при 373 К, 6,11 Вт/(м К) при 1473 К и 9,46 Вт/(м К) при 2073 Kj , KOTopbiti находится в центральной части плавильной ванны под слоем, засыпки из обожженного магнийсодержащего сырья и играет роль теплопровО;5,ного слоя футеровки подины, выход сотучих материалов резко сокращается. Загрузка пол слой засыпки из обожженного магнийсодержащего сырья кристаллического оксида магния при весовом соотношении, выходящим за пределы 1 : 0,05-0,3, не дает эффекта, так как при большом содержании в межэлектроджзм пространстве кристаллического оксида магния, из-за его высокой теплопроводности, увеличиваются тепловые потери по границам проплавляемой зоны, в то же время при большом содержании обожженного сырья растет термическое сопротивле.ние верхнего слоя засыпки и в центральной части ванны образуется непроплавившаяся зона шихтовых материалов. - Способ получения периклаэа с пред лагаемой загрузкой кристаллической окиси магния под слой засьтки из обожженного магнийсодержащего сырья является способом с иным распределением тепловых потоков в начальный период павкй,,яеМ способ без загруз ки. Если футеровка подины состоит из сплошного слоя оборотных продук-тов плавки, например толщиной 550600 мм, то плавление шихтовых матери алов в межэлектродном пространстве происходит нерез боковую прверхность проплавляемых дугой так называемых электродных колодцев. При этом высота сплавляемого слоя футеровки равна глубине ванны расплава,, образующейся при разогреве печи под электродами. Большое термическое сопротивление засхшки препятствует быстрому прогре ву шихтовых материалов, расположен.ных между электродными колодцами. По мере удаления от электродов скорость плавления снижается, и процесс кристаллизации начинается в тот юмент, когда ванна расллава имеет незначительную глубину, а толщина .прогретого слоя засыпки в центре по дины меяьше чем под электродами. При этом теряемая кристаллизующимся расплавов теплота практически полностью аккумулируется материале футеровки, свойства которой в начальный период плавки и определяют скорость продвижения фронта эатвердеванйя и его конфигурацию. . Наличие по сечению прогретого слоя футеровки подины переменного тектературиого градиента и его мало го значения в закристаллизовавшемся слое приводит к тому, что в нижней части затвердевающего блока примеси концентрируются в наиболее горячем месте, т.е. под электродами. Снижается качество выплавляемого перикла за.Этоглу препятствует загрузка крис тиллического оксида магния под слой засьшки при исходном соотношении тoJ|щин слоев, равном 1 : 1,6-0,1. Загрузка кристаллического оксида магния под слой засыпки при соотноСодержание в маг шении толщин слоев, выходящем за пределы 1 : 1,6-0,1, не обеспечивает к началу, процесса кристаллизации соотношения температурных градиентов центральной и подэлектродной зон футеровки блпгоприятных для одновременного удаления примесей вверх по всему сечению выплавляемого блока и в его периферийные зоны. Пример, Плавку необожженного магнезита производят в трехфазной дуговой электропечи. Режим плавки поддерживают автоматически при напряжении 95-97 В и токе 6,8 кА. Футеровка подины состоит из слоя обожженного оксида магния толщиной 300350 мм. На подину в межэлектродное пространство плавильной ванны загружают 150 кг кристаллического оксида магния, а затем засыпают 1000 кг обожженного магнезита. Исходное соотношение толщин слоев равно 1 : 0,5 (кристаллического оксида магния 200 мм, слоя засыпки над ней 100 мм). Сверху на засыпку подают кокс в количестве 45-50 кг на плавку. В процессе . плавки, по мере подъёма электродов, в ванну печи загружают 40 т магнезита, содержащего, вес.%: SiO 0,48; Ге20з 0,15) 0,41; СаО 0,67, MgO 47,57; 50,7г потерь при прокаливании и 300 кг глинозема. Получают периклаз электротехнический следующего химического состава, вес.%: SiO 0,27; КезОз 0,23, Al-gO, 0,51{ СаО 1,04; MgO 97,92 и 0,03 потерь при прокаливании. Расход электроэнергии на 1 т периклаза (в том числе электротехнического и металлургического) составляет 4328 кВТЧ. Производительность по периклаау 245 кг/ч при выходке электротехнического периклаза 88,2%. Аналогично проводят плавки с загрузкой кристаллического оксида магния под слой засыпки из обожженного сырья при различных весовых соотношениях и соответствующем изменении исходного соотношения толщин слоев. . Результаты представлены в табл.1. Т а б л и ц а i е Fe,O, О , 15%.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРИКЛАЗА ь дуговой электрической печи путем засыпки перед плавкой в нижнюю часть плавильной ванны под кокс обожженного магнийсодержащего сырья и загрузки в процессе плавки необожженного сырья/ отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат при одновременном повышении производительности по выплавляемому периклазу, в межэлектродное пространство плавильной ванны под слой засыпки загружают кристаллический оксид магния при соотношении засыпки обожженного магнийсодержащего сырья и кристаллического оксида магния 1 : 0,05-0,3. 2. Способ по п.1, отличают и и с я тем, что, с целью повы- g шения качества выплавляемого, перикла(Л за, соотношение толщины слоя кристаллического оксида магния, и слоя засып,ки 1 : 1,6-0,1 .

0: 1

t

1: 1,66 : 0,15 1 : 0,5

0,1

0,5

85,6

233 83,8 237 88,2 245

90,2

4587

230

Из всех примесей, содержащихся в исходном сырье, окислы железа оказывают наиболее сильное влияние на изменение расхода электроэнергии и производительность процесса, при прочих равных условиях. Причина изменение степени черноты газообразных продуктов, заполняющих колошнико|вую зону, и, как следствие этого, изменение плотности лучистого потока энергии, поступающего на

Снижение на 1 т периклаза расхода:

магнезита

электроэнер1 ии

Повышение проиэвводительности

по периклазу ,

Как видно из табл. 2, при загрузке под засыпку кристаллического оксида магния эффективность процесса повыидается при любом качестве загружаемого в ванну необожженного магнийсодержащего сырья.

поверхность плавящейся шихты.

В табл. 2 приведена относительная количественная оценкс1 влияния загрузки кристаллического оксида магния на основные параметры процесса плавки магнезита, содержащего различное количество КодО. Плавки проводились в буговой печи ОКБ-955 при оптимальном соотношении слоев засыпки и кристаллического оксида магния. i-

Таблица 2

4,1 14,0

16,7

30 Результаты, представленные в

табл. 3, получены при плавке магнезита, содержащего предельное значение FegO (О,611-0,12%, которое .обеспечивает получение периклаза ПЭ-2К

jc при промышленном способе производства.

Таблица 3