Способ производства железофлюса Советский патент 1984 года по МПК C22B1/00 

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к получению железрфлюсов из отходов металлургических производств. В настоящее время основным направлением утилизации железосодержап(их шламов металлургических производств (агломерационного, доменного сталеплавильного и прокатного) является использование их в качестве ком понента агломерационной шихты. Однак в ряде случаев такой вариант являетс нерациональньм. Так, например, шламы сталеплавильного производства, имеющие высокую дисперсность и вредные компоненты (цинк, сера, фосфор и т.д.), при добавке в аглошихту ухудшают процесс агломеращ1и.Коэффициент использования inc поэтому очень невысок и составляет около 0,33%. Поэтому одним из перспективных направлений в последнее время утилизации шламов сталеплавильного и прокатного производства является использование их в сталеплавильном производстве. Однако для этого эти мелкодисперсные шламы необходимо укрупнять или смешивать с другими компонентами, например с известью, чтобы получить так называемые железофлюсы. Известен способ производства железофлюса, в котором предусмотрено смешивать пыль сталеплавильного производства со связующими материалами и последуюищм процессом окомкования и термоупрочнения lj Недостаток: этого способа заключается в том, что добавка различного вида связующих обедняет продукт по основному компоненту - железу а полученные гранулы ха рактеризуются невысокой механической прочностью. Известен также способ производств железофлюса во вращающейся печи, пре дусматривающий загрузку в печ1 известняка и доломита, предварительно смешанных с окатьш1ами и последующим обжигом при 1300-1375 С. Окатыши получают из окалины или других железосодержащих шламов М. Недостаток этого способа заключается в низкой степени перехода желе из окатышей в железофлюс, в результате чего значительная часть железо содержащих окатышей теряется. Так, например, согласно этому способу ст пень перехода железа в известь составляет 62%, а остальная часть желе находится в отсеве после рассева железофлюса. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ производства железофлюса, включающий обработку кислородсодержащими газами расплавленной смеси извести и железосодержащих отходов металлургического производства и охлаждение. Согласно способу в специальный сталеразливочный ковш заливают жидкий доменный шлак, вводят в него известь и плавиковый шпат и подвергают эту смесь обработке топливо-кислородным факелом с избытком кислорода, равньм 0,8-1,3. В дальнейшем этот флюс в жидком виде используют для обработки стали Н . Недостаток известного способа заключается в том,, что такой способ направлен только на обессеривание флюса. Снижение же других вредных примесей, например цинка, будет происходить нвзнa iитeльнo из-за низкого окислительного потенциала продувочного факела; Кроме того величина избытка кислорода в факеле не определяется количеством окислов железа, содержащегося в шлаковом расплаве и количеством извести, задаваемой в этот расплав. Целью изобретения является увеличение прочности и стойкости железофлюса при его хранении и повьш1ение степени удаления из него вредных примесей. Эта цель достигается тем, что согласно способу производства железофлюса, включающему обработку кислородсодержащими газами расплавленной смеси извести и железосодержащих отходов металлургического производства и охлаждение, обработку расплавленной смеси осуществляют путем продува газокислородной смесью при интенсивности дутья 5-40 с избытком кислорода 0,04-0,1 на каждый процент общего количества окислов железа, а охлаждение осуществляют со скоростью tOO-lSO C/c. Кроме того, расплавленную смесь перед подачей в нее части извести нагревают на 100-400°С вьш1е температуры затвердевания. Известно, что прочность железофлюса зависит от того, насколько прочна связь между окислами кальция и

окислами железа. Наиболее устойчивым соединением с окислами кальция является химическое соединение типа

(СаО) Fe-O. Это значит, что при изготовлении железофлгоса в жидком расплаве необходимо иметь достаточное количество высших окислов железа. Для ос пцествления реакции перевода низших окислов железа в высшие необходимо подвести к месту реакции определенное количество кислорода и тепловой энергии, так как переход низших окислов в высшие по цепочке ,.0.- Fe.Oj сопровождается затратами тепла.

В предлагаемом способе прочность железофлюса достигается тем, что при продувке газокислородной смесью избыток кислорода определяется количеством окислов железа, содержащихся во 4Йяосе При зна;чениях избытка кис.лорода менее 0,04 на каждый процент общего количества окислов железа, содержащихся во флюсе, количество поступающего к месту реакции кислорода будет недостаточным для полного перевода низших окислов в высшие, т.е. не будет достигаться достаточного количества Те jOi связывания ; окислов кальция и прочность получаемого железофлюса будет незначительна.Кроме этого, при таком избытке кислорода не получат развития реакции окисления вредных примесей, например цинка и серы, содержащихся во флюсе. Если избыток кислорода в газокислородной смеси будет превышать 0,1 на каждый процент окислов железа, содержащихся во флюсе, то при продувке будет происходить понижение температуры шлакового расплава, так как количество тепла от газокислородного факела будет недостаточным для

-: компенсации тепловой энергии перехода РеО до pejO.

Интенсивность дутья при продувке жидкого железофлюса выбрана из расчета глубины проникновения газокислородного факела и эффективности перемешивания жидкого шлакового расплава При интенсивности дутья менее 5 им /мин железофлюс будет неоднородньм и непрочным из-за незначительного перемешивания расплава и малого проникновения факельной струи. При интенсивности дутья более 40 , наоборот, сильное перемешивание может привести к выбросам расплава из плавильного агрегата.

Изготовляемые флюсы известными способами при высоком содержании окиси кальция неустойчивы в атмосферных условиях, так как свободная окись кальция соединяется с атмосферной влагой, образуя гидрат окиси кальция Са(ОН)2 . Гидрат окиси кальци приводит к разрушению железофлюса. В расплавленном и твердом состоянии окись кальция находится в связанном состоянии, образуя феррит кальция (CaO)Fe20. Однако при медленном охлаждении железофлюса, при значения ниже 100°С/с в нем -происходят физикохимические превращения с образованием новых фаз и вьщелением свободно окиси кальция

(СаО) Fе,0,-(СаО). + СаО;

СаО + Са (ОН).

Для того чтобы эти превращения не произошли, необходимо применить интенсивное охлаждение lOO-ISO C/c, тогда вся окись кальция остается химически связанной и входит в кристаллическую решетку соединений типа (. Производить охлаждение железофлюса со скоростью выше не имеет смысла, так как дальнейшее повьшение скорости охлаждения не оказывает влияний на изменение указанного выше соединения феррита кальция.

Получение железофлюса может осуществляться при любой его основности Однако, если смесь, используемая для железофлюса, имеет высокую основность, например свьцие 20, то она обладает высокой температурой плав-ления. Кроме того, с увеличением основности уменьшается крличествр железосодержащих компонентов, в результате чего умеьшается теплопроводность шихты, увеличивается продолжительность прогрева и плавления, снижается производительность плавильного агрегата и увеличивается расход топлива. В целях устранения этих негативных явлений предлагается производить двухпорционную загрузку шихты. Для этого после расплавления легкоплавкой смеси ее продувают газокислородным факелом указанным способом, доводят до температуры на 100400 с вьш1е температуры затвердевания и вводят в расплав тугоплавкую часть шихты.

Перегрев легкоплавкой части шихты над температурой солидус до указанных вьппе температур, зависит от состава и количества просаживаемых тугоплавких компонентов. Если перегрев соста вит величну менее , то присадка тугоплавких компонентов может резко понизить температуру шлакового расплава, что приведет к неоднородности флюса и сниженшо его прочности .При пере греве свшве 400®С присадка тугоплавких компонентов мало скажется на жидкоподвижности жидкого железофлюса В этом случае увеличение расхода топ лива на нагрев приведет к перегреву футеровки плавильного агрегата. Ниже приводятся характерные примерь осуществления известного и предлагаемого способов получения жел зофлюса. Основные параметры граничны условий предлагаемого способа представлены в таблице. Пример 1 (известный способ) В плавильный агрегат залили доменный шлак (70%), загрузили известь (20%) и плавиковый шпат (10%). Общее количество загружаемых материалов составило 100 кг. Смесь продули газокислородньм факелом с избытком кислород 1,0 в течение 10 мин с интенсивность дутья 45 нм/мин; При достижении температуры расплава жидкий флюс слили в чугунный поддон. Скорос затвердеваний флюса составляла 80 С. Полученный флюс имел состав, %: СаО 50,1; 23,4; ABjO 4,6; MgX3 9,3; FeO 3,6; ZnO 5,1. Коэффициент избытка кислорода в дутье составил 0,28 на каждый процент окислов железа, содержащегося во флюсе. Степень удаления цинка и серы соответственно составила 23,4% и 58,7%. 63 кг с Прочность флюса равняласьпример 2 (предложенный способ) . Шихтой для получения железофлюса являлись мартеновская пьшь (60% и отходы извести (40%) при общем кол честве смеси 100 кг. Жидкий флюс продували в течение 10 мин газокислородным факелом с избытком кислорода 4,0. Интенсивность дутья соетавляла 25 нм/мин. При температуре жидкого железофпюса 1330 его слили тонким слоем в чугунные поддоны и охладили водой. Скорость охлаждения флюса составляла 120 С/с. Полученный флюс имел состав, %: СаО 30,72; Sio 2,75; FeO 18,.17; 43,15; I 4,31; . 0,6; ZnO 0,3. Коэффициент йзбытка кислорода в дутье,составил0,065 на каждый процент окислов железа, содержащихся iBo флюсе. Степень удаления цинка и серы сооответственно составила 84,3% и 61,2%. Прочность флюса 112 кгс равнялась;- . П р и м е jp 3 (предложенный способ). Состав шихты: мартеновская пыль (40%) и отходы извести (60%) при общем количестве смеси 100 кг. Навеска извести была разделена на две равных части. Первая часть изве сти сплавлялась со всей навеской мартеновской пыли и продувалась по способу, описанному вьш1е. Изучение пробы полученного флюса показало, что температура плавления его составляет . После подогрева этого флюса до 1410 С в него вводили вторую порцию извести и производили продувку в течение 5 мин. При 1460°С жидкий флюс тонким слоем слили на чугунный поддон и охладили водой. Скорость охлаждения флюса составила 140°С/с. Полученный флюс имел состав, %: СаО 52,34; 9iO,3,12; ГеО 8,56; , 32,45; М 2,41; AtjOj 1,23;ZnO 0,4. Коэффициент избытка . кислорода в дутье составлял 0,073 на каждый процент окислов железа, содержащихся во флюсе. Степень удаления цинка и серы соответственно составил 86,4% и 68,6%. Прочность флюса составила 123;--l. Таким образом, железофлюс, полученньлЙ по предлагаемому способу обладает более прочностными характеристиками, чем полученный по известному способу. Кроме того, предлагаемый способ более эффективен, так как из флюса удаляются вредные примеси. Экономическая эффективность способа достигается за счет использования при выплавке стали железофлюса с прочностью 95-i42 ,Е.и с меньшим содержанием вредных примесей.

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗОФЛЮСА, включающий обработку кисло- родсодержащими газами расплавленной смеси извести и железосодержащих отходов металлургического производства и охлаждение, о т ч а ющ и и с я тем, что, с целью увеличения прочности и стойкости железофлюса при его хранении и повьшения степени удаления из него вредных примесей, обработку расплавленной смеси осуществляют путем продува газокислородной смесью при интенсивности дутья 5-40 нм/мин с избытком кислорода 0,04-0,1 на каждый процент общего количества окислов железа, а | охлаждение осуществляют со скоростью 100-150с/с. 2. Способ по п. 1,отличающ и и с я тем,что расплавленную смесь перед подачей в нее части извести нагревают на 100-400°С вьше . температуры затвердевания.