Способ доменной плавки титаномагнетитовых руд Советский патент 1993 года по МПК C21B5/02 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству в доменных печах природно-легированного ванадиевого чугуна и титанистого шлака с массовой долей диоксида титана более 40%.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ доменной плавки титаномагнетитовых руд, включающий вдувание природного газа в горн печи, загрузку и проплавку кокса, рудных компонентов и флюсов, выпуск ванадиевого чугуна с массовой долей кремния в пределах от 0,1 до 0,3% и титанистого шлака с основностью (CaO:Si02) в пределах от 0,9 до 1,2 при массовой доле ТЮ2 до 12%.

Недостаток этого способа состоит в том, что при его реализации имеют место осложнения, связанные с образованием в восста- новительных условиях доменной печи тугоплавких карбидов титана, которые, выделяясь на контактных поверхностях металл-кокс, шлак-кокс, затрудняют коагуляцию капель металла, ухудшают дренаж шлака через коксовую насадку и способствуют зарастанию горна неплавкими массами. По мере повышения содержания диоксида титана в шлаке осложения нарастают и при ТЮ2 на уровне 30% доменная печь начинает работать неустойчиво с низкими технико- экономическими показателями. В частности, из-за частых загромождений горна неплавкими массами и переводов печи по этой причине на проплавку обычной шихты, уменьшается средняя массовая доля ванадия в чугуне и ТЮ2 в шлаке, вследствие чего ухудшается качество конвертерного ванадиевого шлака, а для переработки на пигментную двуокись титана может выделяться только часть доменного шлака (другая часть получается некондиционной).

Цель изобретения - повышение технико-экономических показателей работы доменной печи при работе на шлаках с массовой долей ТЮ2 более 40%.

(Л

С

vj

00

00

ч

VI

со

Указанная цель достигается тем, что в известном способе доменной плавки тита- номагнетитовых руд, включающем загрузку и проплавку шихты, компоненты которой содержат оксид кальция, вдувание углеводе- родных добавок в горн печи, выпуск ванадйёвЬ го угуй а йтитанистого шлака, согласно изобретению, оксид кальция вводят в Шихту в количестве, обеспечивающем основность конечного шлака (CaO:SiOa) в пределах от (0,04 ТЮа - 0,7) до (0,06 ТЮа -,1,2), причем при окусковании титаномагнетито- вого концентрата его флюсуют известняком, расход которого устанавливают из условия обеспечения основности первично- го шлака в этих ж ё прёдёлах.

Способ осуществляют следующим образом.

По заданйому составу титаномагнетитового концентратаУ коксика для агломера- ции, известняка и других добавок рассчитывают состав- агломерата (окатышей) и его пустой породы, Корректируют расход известняка в агломерационную1 шихту таким образом, чтобы обеспечивалась за- данная основность пустой породы агломерата (первичного шлака). Из условия обеспечения заданной основности конечного шлака находят расход сырого известняка. Состав чугуна, дутьевой и газодинамиче- ский режим устанавливают и поддерживают в соответствии с технологической инструкцией.

Пределы основностей шлака обосновываются результатами исследований вязко- сти (/), приведенными в табл.1, из которой следует, что в исследованном интервале от 40 до 60% Ti02 существует область (кан ал) оптимальных основностей, при которых температуры кристаллизации шлаков (Т) ми- нимальны (последние определены как точки

излома прямых в координатах In ).

Отклонение основностей в обе стороны от оптимальной связано с повышением темпе- ратур кристаллизации.

Количественная характеристика оптимальной основности выражается функцией (0,05 ТЮ2 - 0,95). Колебания ее, обусловленные в частности нестабильностью состава соотношений компонентов шихты должны быть ограничены достаточно узкими пределами от (0,04 ТЮа - 0,70) до (0.06.ТЮ2 - 1,2), соответствующими, согласно табл.1, колебаниям температуры кристаллизации в пре- делах 10-15 К. Кроме того, во избежание перегрева шлака на всех стадиях его формирования, целесообразно и расход известняка при окусжЬваний титаномагнетитового концентрата устанавливать таким, чтобы

первичные шлаки (пуская порода) имели среднююi основность также (0,05 ТЮ2 - 0,95).

П р и м е р. В качестве исходного сырья, подлежащего комплексной металлургической переработке с извлечением железа, ванадия и титана, принят Медведевский титаномагнетитовый концентрат состава, %: Fe 53,12; FeO 30,34; ТЮа 18,88; Si02 3,0; 2,51; СаО 0,89; МдО 2,09; V20s 0,96; MnO 0,61.

Расход известняка (Ф) при агломерации находят по приближенной формуле, учитывающей разубоживающее влияние на состав пустой породы известняка и золы кокса

O v5725b+ c -0,5 b

а 100- 1,43 Fe +0,111 FeO

b 1,85 (СаО + rvSi02) + 1,73 a +

+ 0,9 n+1,57

С 320 m-TiOa (Si02 + 0,5) - 3,2 (a +

+ 0,9 Ca04-n(SiOa.+ 0,5), где СаО, Si02, ТЮ2, Fe, FeO - массовые доли соответствующих компонентов в концентрате, %:

m, n - коэффициенты, определяющие основнобть CaO:Si02 (rh-TiO a - n).

Например, для Медведевского концентрата при оптимальной основности (гл 0,05;- ,95) коэффициенты а, Ь, с равны соответственно 27,4, 56,75, 71,0, а расход известняка Ф 10% к концентрату.

Из титаномагнетитового концентрата с добавкой 10% известняка при расходе кок- сика 7% получен агломерат состава, %: Fe 48,33; FeO 11,8; ТЮ2 17,16;SiOa:. 3,33; СаО 5,62; MgO 1,98; А120з 2,55; V20s 0,87; MnO 0,54.

В угольной печи сопротивления с использованием в качестве восстановителя древесного угля, из агломерата выплавлен первичный шлак состава, %: ТЮ2 53,1; Si02 10,3; СаО 17,4; МдО 6,1; А1аОз7,9; VaOs 0,6; MnO 0,9; FeO 1,2, основность которого (1,69) соответствует оптимальной (CaO;Si02 0,05 ТЮа- 0,95 0,05; 53,1 -0,95 1.70).

Шлак, полученный из того же агломерата, но с добавлением зЬльгкокса из расчета расхода его 500 кг на 1 т чугуна с мае. %: ТЮ2 50,7; Si02 14,3; СаО 17,1; МдО 6,0; А120з 9,85; VaOs-OA1 MnO 0,64; FeO 0,74 является конечным, но по основности не оптимальным (0,05 50,7 - 0,95) 1,58 20,2) 13,7. Поэтому часть шлака переплавлена с добавлением 6,8 г известняка на каждую 100 г шлака; - : ;

Для бПрёДё Л енйя дополнительного расхода известняка (Дф) на 100 кг шлака можно использовать приближенные формулы bi 100+ 1,70 (СаО + п-5Ю2) 100+ 1,07

(17,1 + 0,95-14,3) 132,8; Ci 185 (т-ТЮ2 - -m) Si02- CaO 185(0,05 50,7) 14,3 - 17,1 966,8.

А Ф f/0,25 b+ с-0,5 b

VrO,25-132,8 2+ 960,8 - 0,5.132,8 6,8 кг.

Полученные З пробы шлака исследовали на фильтруемость через коксовую насадку. Для этого пробу шлака загружали в верхнюю часть тигля с решетчатым дном, заполненным коксиком фракции 10-12 мм и нагревали со скоростью 3 К/мин до окончания фильтрации через слой коксика. При этом фиксировали температуру начала и конца фильтрации, количество вытекшего шлака, среднюю скорость фильтрации и остаток шлака в коксовой насадке. Для сравнения по той же методике из качканарского агломерата состава, %: Fe 56,8; Ti02 2,6; Si02 5,4; 2,8; CaO 6,67; MgO 2,70; V205 0,55; MnO 0,25 выплавили шлак мас.%: ТЮ2 9,2; Si02 28,9; 15,8; CaO 32,6; MgO 12,2; V20s 0,28; MnO 0,22; FeO 0,61.

Результаты опытов, приведенные в табл.2, показывают, что высокотитанистый

0

первичный и конечный шлаки оптимальной основности с массовой долей ТЮ2 более 40% имеют примерно одинаковые характеристики фильтруемости и близкие к характеристикам обычного шлака (прототипа), что обеспечит устойчивую работу доменной печи с высокими технико-экономическими показателями.

Формула изобретения

Способ доменной плавки титаномагне- титовых руд, включающий загрузку и про- плавление шихты, содержащей оксид

кальция, вдувание углеводородных добавок в горн печи, выпуск ванадиевого чугуна и титанистого шлака, отличающийся тем, что, е целью повышения технико-экономических показателей работы печи при достижении массовой доли ТЮ2 в шлаке 40%. оксид кальция вводят в шихту в количестве, обеспечивающем основность конечного шлака в пределах от (0,040% ТЮ2 - 0,7) до (0,06% ТЮ2- 1,2).

Сущность изобретения: в шихту вводят компоненты, содержащие оксид кальция в количестве, обеспечивающем основность (CaO:Si02) конечного шлака в пределах от (0,04 ТЮ2% - 0,7) до (0,06 ТЮ2% - 1.2). при достижении массовой доли ТЮ2 в шлаке 40%. Основность (CaO:Si02) агломерата (окатышей) изтитаномагнетитового концентрата устанавливают из условия получения основности пустой породы в этих же пределах. 2 табл.

..Таблица 1

Составы и температуры кристаллизации синтетических шлаков

12С% и 3% KgO

1376 1451 1407 1393 1416 142S 1420 1395 1405 1429

Характеристики фильтруемое™ шлаков

Таблица 2