СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ШИХТЫ К ПЛАВКЕ Советский патент 1995 года по МПК C22B1/14 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к предварительной обработке материалов производства цветных металлов.

Целью изобретения является сокращение времени окатывания шихты и снижение пылевыноса при последующей плавке.

Цель достигается тем, что в способе подготовки металлургической шихты к плавке, включающем дозирование и смешивание компонентов шихты, окатывание со связующим материалом, согласно изобретению в качестве связующего материала используют отход производства сахара дефекат, обработанный натриево-силикатным клеем и водой в соотношении Т:Ж:Ж дефеката, клея и воды равном 8: (1,6-2,6): (10,0-20,0) в количестве 2-5% от шихты.

Дефекат, используемый при окатывании шихты, содержит карбонат кальция, азотсодержащие органические соединения, которые, как известно, обладают амфотерными свойствами (H₂N-(CH₂)_n-COOH). Карбонат кальция, образующийся при очистке сахара, обладает измененной координацией кристаллической решетки с предварительно разрушенными связями. При смешении в определенном соотношении всех компонентов: дефеката, содержащего карбонат кальция и азотсодержащие органические вещества, клея и воды происходят следующие превращения:
-COOH+CaCO₃+Na₂SiO₃+H₂O _→ Na₂SiO₃·H₂N-(CH₂)_n-COOCa +
Причем сложное соединение Na₂SiO₃˙ ˙H₂N-(CH₂)_n-COOCa способно к реакции поликонденсации, т.е. может образовываться большое количество аминокислотных звеньев. Это соединение, адсорбируясь на поверхности частиц шихты, создает непрерывный слой, плотную пленку между частицами, что значительно интенсифицирует процесс их смешения, уменьшая время окатывания.

Кроме того, исключается возможность какого-либо отделения мелкодисперсных частиц от общей массы шихты, т.е. сводится к минимуму процесс пылевыноса как непосредственно при окомковании, так и при последующей плавке. При этом аминокислотные звенья способствуют активированию процесса образования гранул.

Уменьшение количества дефекта, обработанного натриево-силикатным клеем водой менее 2% от веса шихты приводит к неполному образованию гранул из-за недостаточного количества поступающего в процесс окомкования карбоната кальция и азотсодержащих соединений, участвующих в образовании сложного соединения Na₂SiO₃ ˙H₂N-(CH₂)_n-COOCa, адсорбирующегося на поверхности частиц шихты и способствующему образованию гранул. Это приводит к увеличению доли мелкодисперсных частиц в составе гранулированной шихты и, как следствие увеличение пылевыноса при последующей плавке.

Увеличение количества дефекта, обработанного натриево-силикатным клеем и водой более 5% от шихты приведет к образованию гранул с повышенной влажностью, что вызовет необходимость сушки полученных гранул, увеличению времени процесса подготовки шихты к плавке, увеличению материальных затрат, связанных с подогревом полученных влажных гранул.

Обработка дефеката натриево-силикатным клеем в количестве меньшем, чем 1,6 в соотношении Т дефеката:Ж клея:Ж воды не обеспечит достаточно полного образования Na₂SiO₃ ˙H₂N-(CH₂)n-COOCa, способствующего образованию гранул. Обработка дефекта натриево-силикатным клеем в количестве большем, чем 2,6 в соотношении дефеката, клея и воды приводит к возрастанию в гранулированной шихте влаги выше допустимых норм, что делает последующий процесс плавки взрывоопасным или возникает необходимость введения дополнительной операции сушки гранулированной шихты.

Обработка дефеката водой в количестве меньшем, чем 10,0 в соотношении дефеката, клей и вода приводит к образованию тонкодисперсных частиц, увеличению пылевыноса при последующей плавке гранулированной шихты.

Обработка дефеката водой в количестве большем, чем 20,0 в соотношении дефеката, клей и вода и приводит к образованию гранулированной шихты с повышенной влажностью, что отрицательно сказывается на последующей плавке, и может привести к взрыву расплавленной шихты.

Примеры по подготовке металлической шихты к плавке.

В качестве исходных материалов для проведения опытов по подготовке шихты к плавке служили различные материалы металлургического и электротехнического производства, свинцовая паста и шлаки нейтрализации электротехнического завода, медеэлектролитный шлам и свинцовая пыль шламового производства медного завода, дефекат Алма-Атинского сахарного завода, натриево-силикатный клей, карбонат натрия, сульфат натрия, древесный уголь. Обработка дефеката натриево-силикатным клеем заключалась в тщательном дозировании и смешении ингредиентов.

П р и м е р 1. На грануляцию подавали шихту, состоящую из 500 г хлоридно-свинцовой пыли и 50 г кальцинированной соды. Шихту гранулировали совместно с дефекатом в количестве 2% от веса шихты, обработанным натриево-силикатным клеем и водой в соотношении Т:Ж:Ж равном 8:16:20, т.е. на грануляцию поступило 11 г дефеката, обработанного 2,2 мл натриево-силикатного клея и 27,5 мл воды. Время грануляции составило 10 мин, влажность гранулированной шихты 4,6%
Окомкованную шихту в присутствии 50 г древесного угля, используемого в качестве восстановителя, плавили при температуре 1150^оС в течение 30 мин.

Продукты плавки:
245 г черного металла;
215 г штейно-шлакового расплава;
4,0 возгонов (0,5% от массы шихты).

Время грануляции сокращено в 9 раз по сравнению со средними показателями продолжительности грануляции по прототипу (90 мин), пылевынос во время плавки гранулированной шихты сокращен на 59,0% в сравнении с прототипом.

П р и м е р 2. На грануляцию подавали шихту, состоящую из 400 г свинцовой пасты, 100 шлама нейтрализации сернокислотных сточных вод и 75 г кальцинированной соды. Шихту гранулировали совместно с дефекатом в количестве 5% от веса шихты, обработанным натриево-силикатным клеем и водой в соотношении Т:Ж:Ж равном 8:2:6:15, т.е. на грануляцию поступило 28,0 г дефеката, обработанного 9,4 мл натриево-силикатным клеем и 52 мл воды. Время грануляции составило 5 мин, влажность гранулированной шихты 7,5%
Окомкованную шихту в присутствии 40 г древесного угля плавили при температуре 1100^оС в течение 30 мин.

Продукты плавки:
340 г чернового металла;
110 г шлака;
4,0 г возгонов (0,6% от массы шихты)
В сравнении с прототипом время грануляции сокращено в 18 раз, пылевынос во время плавки гранулированной шихты сокращен на 50%
П р и м е р 3. На грануляцию подавали шихту, состоящую из 400 г медеэлектролитного шлама, 100 г свинцовой пыли шламового производства, 100 г сульфата натрия. Шихта гранулировалась совместно с дефекатом в количестве 3,5% от веса шихты, обработанным натриево-силикатным клеем и водой в соотношении Т: Ж: Ж равном 8:2,1:10, т.е. на грануляцию поступило 21,0 г дефеката, обработанного 5,5 мл натриево-силикатного клея и 26,0 мл воды. Время грануляции составило 8 мин, влажность гранулированной шихты 4%
Окомкованную шихту в присутствии 60 г древесного угля плавили при температуре 1150^оС в течение 30 мин.

Продукты плавки:
65 г чернового металла;
300 г штейна;
110 г шлака;
5,0 г возгонов (0,7% от массы шихты).

В сравнении с прототипом время грануляции сокращено в 11 раз, пылевынос во время плавки гранулированной шихты сокращен на 42%
Примеры на запредельные величины.

П р и м е р 4. На грануляцию подавалась шихта, состоящая из 500 г хлоридно-свинцовой пыли и 50 г кальцинированной соды. Шихта гранулировалась совместно с дефекатом в количестве 1% от веса шихты, обработанного натриево-силикатным клеем и водой в соотношении Т:Ж:Ж равном 7:1,0:5, те. на грануляцию поступило 5,5 г дефеката, обработанного 0,2 мл клея и 4,0 мл воды. Время грануляции составило 35 мин, влажность гранулированной шихты 0,6%
Окомкованную шихту в присутствии 50 г древесного угля плавили при температуре 1150^оС в течение 30 мин.

Продукты плавки:
200 г чернового металла;
240 г штейно-шлакового расплава;
45 г возгонов.

В сравнении со средними показателями, достигнутыми в опытах, проведенных в соответствии с формулой предполагаемого изобретения время грануляции увеличилось в 3 раза, пылевынос при плавке гранулированной шихты возрос в 9 раз. В сравнении с прототипом время грануляции шихты уменьшилось в 2 раза, а пылевынос возрос в 7 раз.

П р и м е р 5. На грануляцию подавали шихту, состоящую из 400 г медеэлектролитного шлама, 100 г свинцовой пыли шламового производства, 100 г сульфата натрия. Шихту гранулировали совместно с дефекатом в количестве 7% от веса шихты, обработанным натриево-силикатным клеем и водой в соотношении Т: Ж:Ж равном 9:3:25, т.е. на грануляцию поступило 42 г дефеката, обработанного 14,0 мл натриево-силикатного клея и 117 мл воды.

Время грануляции составило 15 мин, влажность гранулированной шихты 16,5%
Окомкованную шихту в присутствии 60 г древесного угля плавили при температуре 1150^оС и продолжительности 30 мин. Из-за большой влажности полученной гранулированной шихты по достижению требуемой температуры плавки произошел выброс шихты. Очевидно, что используемые в описанном опыте пределы не допустимы.

Таким образом, предлагаемый способ подготовки металлургической шихты к плавке, включающий дозирование, смешение и окатывание со связующим материалом, в качестве которого используют дефекат обработанный клеем и водой позволяет:
сократить время грануляции в 9-18 раз в сравнении с прототипом;
сократить пылевынос во время плавки гранулированной шихты на 40-60% в сравнении с прототипом.

Использование: цветная металлургия , а именно переработка материалов производства цветных металлов. Сущность: при подготовке металлургической шихты к плавке смешивают компоненты шихты и производят окатывание со связующим материалом, в качестве которого используют отход производства сахара - дефекат, обработанный натриевосиликатным клеем и водой при соотношение Т : Ж : Ж дефеката, клея и воды, равном 8 : (1,6 - 2,6) : (10,0 - 20,0) в количестве 2 - 5% от массы шихты.

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ШИХТЫ К ПЛАВКЕ, включающий дозирование и смешение компонентов шихты, окатывание со связующим материалом, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и сокращения пылевыноса при последующей плавке, в качестве связующего материала используют отход производства сахара дефекат, обработанный натриевосиликатным клеем и водой при соотношении Т Ж Ж дефекта, клея и воды, равном 8 (1,6 2,6) (10,0 20,0) в количестве 2 5% от массы шихты.