EA030653B1 - Method for melting ore minerals containing iron, titanium and vanadium - Google Patents
Method for melting ore minerals containing iron, titanium and vanadium Download PDFInfo
- Publication number
- EA030653B1 EA030653B1 EA201600385A EA201600385A EA030653B1 EA 030653 B1 EA030653 B1 EA 030653B1 EA 201600385 A EA201600385 A EA 201600385A EA 201600385 A EA201600385 A EA 201600385A EA 030653 B1 EA030653 B1 EA 030653B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- liquid
- slag
- melting
- iron
- vanadium
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
- C21C5/5211—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
- C21C1/08—Manufacture of cast-iron
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/06—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces with movable working chambers or hearths, e.g. tiltable, oscillating or describing a composed movement
- F27B3/065—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces with movable working chambers or hearths, e.g. tiltable, oscillating or describing a composed movement tiltable
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
- F27B3/19—Arrangements of devices for discharging
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
- F27B3/28—Arrangement of controlling, monitoring, alarm or the like devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
- F27D2019/0028—Regulation
- F27D2019/0034—Regulation through control of a heating quantity such as fuel, oxidant or intensity of current
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
- F27D2019/0028—Regulation
- F27D2019/0075—Regulation of the charge quantity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Artificial Fish Reefs (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
изобретение относится к способу плавления рудных минералов, содержащих железо и титан, например таких рудных минералов, как титаномагнетиты, титаногематиты и другие, по большей части состоящие из оксидов железа и оксидов титана, а также содержащие оксиды ванадия.The invention relates to a method for melting iron and titanium containing ore minerals, such as ore minerals such as titanomagnetites, titanohematites and others, mostly consisting of iron oxides and titanium oxides, as well as containing vanadium oxides.
Предлагаемое изобретение может быть использовано, в частности, при производстве продуктов черной металлургии, при котором производственный процесс начинается с упомянутых рудных минералов, содержащих оксиды железа, титана и ванадия, и жидкого чугуна с высоким содержанием ванадия и шлака с высоким содержанием оксида титана.The present invention can be used, in particular, in the production of ferrous metallurgy products, in which the production process begins with the mentioned ore minerals containing oxides of iron, titanium and vanadium, and liquid iron with a high content of vanadium and slag with a high content of titanium oxide.
Предпосылки создания предлагаемого изобретенияBackground of the invention
Известны промышленные способы извлечения из железосодержащих материалов содержащихся в них титана и ванадия (см., например, публикацию US 3929461).Industrial methods for extracting titanium and vanadium contained in iron-containing materials are known (see, for example, US Pat. No. 3,929,461).
Известно из практики, что железо и титан вместе с ванадием могут присутствовать в различных рудных жилах в виде оксидов. Рудные минералы, состоящие главным образом из оксидов железа и оксидов титана, а также содержащие оксиды ванадия, могут содержать, например, титаномагнетиты, если железо присутствует в форме магнетита (Fe3O4), и титаногематиты, если железо присутствует в форме гематита (Fe2O3).It is known from practice that iron and titanium along with vanadium can be present in various ore veins as oxides. Ore minerals, consisting mainly of iron oxides and titanium oxides, as well as those containing vanadium oxides, may contain, for example, titanomagnetites, if iron is present in the form of magnetite (Fe 3 O 4 ), and titanohematites, if iron is present in the form of hematite (Fe 2 O 3 ).
Известно также, что существует потребность в использовании этих содержащих железо, титан и ванадий рудных минералов в качестве исходного сырья для получения чугуна, содержащего ванадий, и шлака, содержащего оксид титана.It is also known that there is a need to use these containing iron, titanium and vanadium ore minerals as a raw material for the production of pig iron containing vanadium and slag containing titanium oxide.
Известно также, что получаемый при плавлении таких рудных минералов жидкий чугун может быть использован в качестве источника для извлечения из него ванадия, а жидкий шлак - как источник извлекаемого из него оксида титана.It is also known that liquid iron produced by melting such ore minerals can be used as a source for extracting vanadium from it, and liquid slag as a source of titanium oxide extracted from it.
Для этого разработаны технологии плавления таких рудных минералов с использованием доменных печей, электрических плавильных печей с погруженной дугой или электрических плавильных печей с открытой жидкой ванной, в которых рудный минерал, содержащий железо и титан, подвергают плавлению в восстановительных условиях при добавлении кокса.To this end, technologies have been developed for melting such ore minerals using blast furnaces, submerged arc electric melting furnaces or electric melting furnaces with an open liquid bath, in which the ore mineral containing iron and titanium is melted under reducing conditions with the addition of coke.
Эти известные технологии предусматривают подачу в плавильную печь рудных минералов после их извлечения или предварительного восстановления обычно путем разогрева во вращающихся печах.These known technologies provide for the supply of ore minerals into a smelting furnace after their extraction or preliminary reduction, usually by heating in rotary kilns.
Использование этих технологий позволяет получать жидкий чугун, в котором содержится ванадий, возможно, присутствовавший исходном рудном минерале, и шлак, в котором содержится оксид титана, присутствовавший в исходном рудном минерале. Последующей обработкой может быть обеспечено получение ванадия из чугуна и оксида титана из шлака.The use of these technologies makes it possible to produce liquid iron, which contains vanadium, possibly the original ore mineral, and slag, which contains titanium oxide, which was present in the original ore mineral. Subsequent processing can be achieved obtaining vanadium from iron and titanium oxide from slag.
Например, если в качестве исходного рудного минерала использован ильменит, который является минералом, относящимся к семейству титаногематитов, то с помощью известных технологий из него можно получать шлак с высоким содержанием оксида титана, т.е. с содержанием оксида титана свыше 80%.For example, if ilmenite is used as an initial ore mineral, which is a mineral belonging to the family of titanohematites, then using known technologies it can be used to produce slag with a high content of titanium oxide, i.e. with a titanium oxide content of over 80%.
Известные способы плавления титаногематитов имеют тот недостаток, что рабочие условия их осуществления не позволяют максимизировать извлечение ванадия из жидкого чугуна. На практике, если содержание оксида титана чрезвычайно высоко, при работе в умеренных восстановительных условиях электропроводность шлака нужно ограничивать, так чтобы было обеспечено содержание в шлаке оксида железа более 5 мас.%. Поэтому на практике при использовании этих способов полезный выход ванадия, т.е. отношение количества ванадия, содержащегося в жидком чугуне, к его содержанию в исходном рудном минерале, ниже 75%.Known methods of melting titanatematons have the disadvantage that the working conditions for their implementation do not allow maximizing the extraction of vanadium from liquid iron. In practice, if the content of titanium oxide is extremely high, when operating in moderate reduction conditions, the electrical conductivity of the slag must be limited, so that the content of iron oxide in the slag is more than 5 wt.%. Therefore, in practice, when using these methods, a useful yield of vanadium, i.e. the ratio of the amount of vanadium contained in molten iron to its content in the original ore mineral is below 75%.
Что касается плавильных печей, которые обычно используются для этого типа плавления, то это могут быть электрические печи двух упоминавшихся выше типов, т.е. электрические плавильные печи с погруженной дугой и электрические плавильные печи с открытой жидкой ванной, как правило, неподвижного типа, т.е. не наклоняемые, со стенками, полностью футерованными жаростойким материалом.As for smelting furnaces, which are usually used for this type of melting, these can be electric furnaces of the two types mentioned above, i.e. submerged arc electric melting furnaces and electric melting furnaces with an open liquid bath, usually of a fixed type, i.e. not tilted, with walls fully lined with heat-resistant material.
Известны также способы плавления титаномагнетитов, предусматривающие использование доменных печей или электрических плавильных печей неподвижного типа, т.е. не наклоняемых, с погруженной дугой или с открытой жидкой ванной, для производства жидкого чугуна, подвергающегося последующей обработке с целью извлечения из него ванадия, и шлака, который последующей обработке не подвергают и из которого извлекают оксид титана. На практике цель этих известных способов состоит не в максимизации содержания оксида титана в шлаке, которое обычно ниже 40 мас.%, а в восстановлении оксида ванадия.There are also known methods for melting titanomagnetites involving the use of blast furnaces or electric fixed-type melting furnaces, i.e. not tilted, with submerged arc or with an open liquid bath, for the production of liquid iron, which is subjected to subsequent processing in order to extract vanadium from it, and slag, which is not subjected to subsequent processing and from which titanium oxide is extracted. In practice, the purpose of these known methods is not to maximize the content of titanium oxide in the slag, which is usually below 40 wt.%, But to reduce the vanadium oxide.
Для этого указанные выше известные способы плавления предусматривают использование дополнительно вносимых материалов, таких как известняк и доломит, которыми разбавляют шлак, понижая содержание в нем оксида титана и, следовательно, понижая также его вязкость.To this end, the above known melting methods involve the use of additionally applied materials, such as limestone and dolomite, with which slag is diluted, lowering the content of titanium oxide in it, and, consequently, lowering its viscosity.
При таком решении обеспечено получение достаточно текучего жидкого шлака, позволяющего работать при температурах ниже 1500°C, и, поскольку обычно в используемых в этих способах титаномагнетитах содержание оксида ванадия выше 1 мас.%, обеспечена возможность получения полезного выхода ванадия выше 75%.With this solution, sufficient liquid molten slag is obtained, which allows operation at temperatures below 1500 ° C, and, since titanium magnetites used in these methods usually contain vanadium oxide above 1 wt.%, It is possible to obtain a useful vanadium yield above 75%.
- 1 030653- 1 030653
Одним из недостатков известных способов плавления, предусматривающих осуществление плавления такого рода рудных минералов в не наклоняемых электрических плавильных печах с открытой жидкой ванной, состоит в том, что они не обеспечивают достаточной гибкости в регулировании количества шлака, содержащегося в плавильной печи. Шлак (как и жидкий чугун) выпускают через отверстие, выполненное на заданной высоте в стенке печи, что делает невозможной максимизацию спуска шлака без риска выпустить вместе с ним часть жидкого чугуна, учитывая, что выпускное отверстие для жидкого чугуна обязательно должно быть расположено на определенной высоте от поверхности раздела чугуна и шлака.One of the drawbacks of the known melting methods, which involve the melting of such ore minerals in non-tiltable electric melting furnaces with an open liquid bath, is that they do not provide sufficient flexibility in controlling the amount of slag contained in the melting furnace. Slag (as well as liquid iron) is released through a hole made at a given height in the furnace wall, which makes it impossible to maximize slag descent without the risk of releasing part of the liquid iron with it, given that the outlet for liquid iron must be located at a certain height from the interface of the iron and slag.
С другой стороны, от способов плавления рудных минералов, содержащих железо, титан и ванадий, чтобы одновременно получать шлак с высоким содержанием оксида титана и жидкий чугун с высоким содержанием ванадия, требуется, чтобы по завершении плавления шлак был спущен по возможности полностью. Эта необходимость вызывается прежде всего тем, что сам шлак является продуктом, который может быть подвергнут последующей обработке, а также, помимо того, преследуется цель предотвратить стабильность образования оксида титана внутри печи в восстановительных условиях (высока температура и высокое содержание кокса в ванне), что необходимо для получения чугуна с высоким содержанием ванадия, так чтобы было предотвращено избыточное образование карбидов титана, что может стать причиной излишнего повышения вязкости шлака.On the other hand, from the methods of smelting ore minerals containing iron, titanium and vanadium, in order to simultaneously produce slag with a high content of titanium oxide and liquid iron with a high content of vanadium, it is required that upon completion of melting the slag should be lowered as completely as possible. This need is primarily due to the fact that slag itself is a product that can be subjected to subsequent processing, and also, in addition, the aim is to prevent the formation of titanium oxide inside the furnace under reducing conditions (high temperature and high coke content in the bath), which It is necessary to produce high-vanadium iron, so that excessive formation of titanium carbides is prevented, which may cause an excessive increase in the viscosity of the slag.
Известно также, что высокое содержание в рудных минералах оксидов (вычетом оксидов железа) приводит к образованию значительного количества шлака, которое может составлять, что показательно, порядка 0,5 т на каждую тонну производимого жидкого чугуна. И с этим связана необходимость контролировать уровень шлака и его спуск.It is also known that a high content of oxides in ore minerals (after iron oxides) leads to the formation of a significant amount of slag, which can be, indicatively, about 0.5 tons for each ton of liquid iron produced. And with this is connected the need to control the level of slag and its descent.
Еще один недостаток известных не наклоняемых плавильных печей с выпуском через боковые каналы состоит в том, они не обеспечивают возможности эффективного и простого контроля толщины шлакового слоя внутри плавильной печи. Это приходит в противоречие с требованием обеспечивать в плавильной печи контроль толщины шлакового слоя, так чтобы была обеспечена как адекватная скорость восстановления присутствующего в шлаке оксида ванадия под действием кокса, внесенного в жидкий чугун, так и облегчение плавления в жидком чугуне подаваемого вместе с рудным минералом кокса.Another disadvantage of the known non-tiltable smelting furnaces with discharge through the side channels is that they do not provide the ability to effectively and easily control the thickness of the slag layer inside the melting furnace. This contradicts the requirement to control the slag layer thickness in the smelting furnace so that both adequate recovery rate of vanadium oxide present in the slag is ensured under the action of coke introduced into liquid iron, as well as facilitation of melting coke supplied with ore mineral .
Поэтому недостатком описанных выше способов является также то, что они имеют низкую эффективность и оперативную гибкость, что связано прежде всего с тем, что используемые в ним плавильные печи являются неподвижными.Therefore, a disadvantage of the methods described above is also the fact that they have low efficiency and operational flexibility, which is primarily due to the fact that the smelting furnaces used in it are stationary.
Этот недостаток особенно проявляется тогда, когда целью процесса является максимизация избирательного извлечения ванадия с одновременной максимизацией содержания оксида титана в шлаке с использованием исходного материала (рудного минерала как есть или подвергнутого предварительному восстановлению), для чего регулирование количества шлака внутри плавильной печи имеет особенно важное значение.This disadvantage is particularly pronounced when the process aims to maximize the selective extraction of vanadium while simultaneously maximizing the titanium oxide content in the slag using the starting material (ore mineral as is or subjected to preliminary reduction), for which the regulation of the slag inside the smelting furnace is particularly important.
Для максимизации избирательного извлечения оксида ванадия с помощью восстановительных реакций, особенно в случае рудных минералов с низким содержанием оксида ванадия (например, менее 1 мас.%), нужно работать при температуре выше 1450°C и с ванной науглероженного жидкого металла, т.е. с чугуном, содержание углерода в котором выше 3 мас.%.To maximize the selective extraction of vanadium oxide using reduction reactions, especially in the case of ore minerals with a low content of vanadium oxide (for example, less than 1 wt.%), It is necessary to work at temperatures above 1450 ° C and with a carburized liquid metal, i.e. with cast iron, the carbon content of which is above 3 wt.%.
С целью максимизации производительности плавильной печи необходимо также минимизировать количество шлака внутри плавильной печи, так чтобы рудный минерал, подаваемый (как есть или подвергнутый предварительному восстановлению) в плавильную печь, легко входил в контакт с жидким чугуном, который содержит кокс, требуемый для осуществления восстановительного процесса.In order to maximize the productivity of the smelting furnace, it is also necessary to minimize the amount of slag inside the smelting furnace, so that the ore mineral supplied (as is or subjected to preliminary reduction) to the smelting furnace easily contacts the liquid iron that contains the coke required for the reduction process. .
Минимизация содержания шлака внутри плавильной печи отвечает также требованию минимизации среднего времени пребывания оксида титана в самой плавильной печи и поэтому минимизирует образование карбидов титана, которое обусловлено высоким содержанием оксида титана и особо интенсивными восстановительными условиями. При таком решении преследуют цель ограничения вязкости шлака для улучшения условий работы плавильной печи и повышения эффективности восстановления оксида ванадия, скорость восстановления которого зависит не только от температуры, при которой протекает плавильный процесс, но также и от вязкости шлака.Minimizing the slag content inside the smelting furnace also meets the requirement of minimizing the average residence time of titanium oxide in the smelting furnace itself and therefore minimizes the formation of titanium carbides, which is due to the high content of titanium oxide and particularly intense reducing conditions. With this solution, the aim is to limit the viscosity of the slag to improve the working conditions of the smelting furnace and increase the recovery efficiency of vanadium oxide, whose recovery rate depends not only on the temperature at which the smelting process takes place, but also on the viscosity of the slag.
Один из недостатков плавления титаномагнетитов в доменной печи состоит в закупорках по причине образования карбидов титана.One of the disadvantages of melting titanomagnetites in a blast furnace is blockage due to the formation of titanium carbides.
Плавление в электрической печи с погруженной дугой связано с недостатком, состоящим в том, что оно не обеспечивает возможности максимизации извлечения ванадия из жидкого чугуна, учитывая низкую температуру обработки, замедляющую кинетику химического восстановления, и не обеспечивает достаточной текучести шлака, который имеет высокую вязкость, обусловленную высоким содержанием оксида титана.Melting in an electric submerged arc furnace is associated with a disadvantage in that it does not provide the possibility of maximizing vanadium extraction from liquid iron, given the low processing temperature, which slows down the kinetics of chemical reduction, and does not provide sufficient slag flowability, which has a high viscosity due to high content of titanium oxide.
Плавление в не наклоняемой электрической плавильной печи с открытой жидкой ванной порождает проблему отсутствия гибкости регулирования толщины шлакового слоя, в частности, недостаток состоит в невозможности минимизации пробки из шлака внутри плавильной печи. Регулирование верхней части шлака в процессе восстановления титаномагнетитов необходимо для максимизации восстановления оксида ванадия с одновременной минимизацией времени пребывания шлака внутри плавильной печи.Melting in a non-tilting electric melting furnace with an open liquid bath raises the problem of lack of flexibility in controlling the thickness of the slag layer, in particular, the disadvantage is the impossibility of minimizing the slag from the slag inside the melting furnace. Regulation of the upper part of the slag during the reduction of titanomagnetites is necessary to maximize the reduction of vanadium oxide while minimizing the residence time of the slag inside the melting furnace.
- 2 030653- 2 030653
Одна из целей предлагаемого изобретения состоит в усовершенствовании способа плавления рудных минералов, содержащих железо, титан и ванадий, таких как титаномагнетиты, таким образом, чтобы он обеспечивал возможность одновременного получения как жидкого чугуна с содержанием ванадия выше 75% от общего количества ванадия, содержащегося в исходных рудных минералах, так и шлака с содержанием оксида титана выше 40 мас.%.One of the objectives of the present invention is to improve the method of melting ore minerals containing iron, titanium and vanadium, such as titanomagnetites, so that it can simultaneously produce as liquid iron with a vanadium content above 75% of the total amount of vanadium contained in the original ore minerals, and slag containing titanium oxide above 40 wt.%.
Еще одна цель предлагаемого изобретения состоит в создании способа плавления рудных минералов, содержащих железо, титан и ванадий, который гарантировал бы гибкость работы, высокую продуктивность, эффективность и управляемость стадиями процесса плавления.Another objective of the invention is to create a method of melting ore minerals containing iron, titanium and vanadium, which would guarantee the flexibility of work, high productivity, efficiency and controllability of the stages of the melting process.
Еще одна цель предлагаемого изобретения состоит в усовершенствовании способа плавления рудных минералов, содержащих железо, титан и ванадий, так чтобы он обеспечивал оптимизацию как потребления энергии, так и времени и затрат с одновременным обеспечением максимальной степени восстановления оксида ванадия и максимального содержания оксида титана в шлаке, так чтобы сделать как можно более эффективными последующие процессы извлечения ванадия из чугуна и оксида титана из шлака.Another objective of the present invention is to improve the method of melting ore minerals containing iron, titanium and vanadium, so that it provides optimization of both energy consumption and time and cost while ensuring maximum recovery of vanadium oxide and the maximum content of titanium oxide in the slag, so as to make the subsequent processes for the extraction of vanadium from iron and titanium oxide from slag as efficient as possible.
Заявитель разработал, испытал и осуществил предлагаемое изобретение для преодоления недостатков предшествующего уровня техники и достижения указанных выше и других целей и преимуществ.The applicant has developed, tested and implemented the invention to overcome the disadvantages of the prior art and achieve the above and other objectives and advantages.
Краткое описание предлагаемого изобретенияBrief description of the invention.
Предлагаемое изобретение раскрыто и охарактеризовано в независимых пунктах формулы изобретения, в то время как в зависимых пунктах формулы изобретения раскрыты другие характеристики предлагаемого изобретения или варианты главной изобретательской идеи.The invention is disclosed and characterized in the independent claims, while the dependent claims disclose other characteristics of the invention or variants of the main inventive idea.
В соответствии с указанными выше целями предлагаемого изобретения способ плавления рудных минералов, содержащих железо, титан и ванадий, осуществляют в плавильной печи, имеющей вмещающую емкость, внутреннее пространство которой расположено вокруг центральной оси, и выполненной с возможностью наклонения ее путем поворота в направлении, поперечном относительно упомянутой центральной оси.In accordance with the aforementioned objectives of the invention, a method of melting ore minerals containing iron, titanium and vanadium is carried out in a smelting furnace having an accommodation capacity, the inner space of which is located around the central axis, and configured to tilt it by turning in a direction transverse to mentioned central axis.
В предлагаемом способе прежде всего предусмотрена подача в упомянутую вмещающую емкость плавильной печи упомянутых рудных материалов, к которым, возможно, добавлены вспомогательные материалы, такие как реагенты-восстановители и/или расшлаковывающие реагенты, с возрастающей интенсивностью подачи до достижения интенсивности подачи, обеспечивающей установившийся режим работы, а также подача электрической энергии с возрастающей интенсивностью подачи до достижения интенсивности подачи, обеспечивающей установившийся режим работы.In the proposed method, it is primarily intended to feed the above-mentioned ore materials into said holding capacity of the smelting furnace, to which may be added auxiliary materials, such as reducing agents and / or slagging reagents, with increasing flow rate to achieve a flow rate that ensures steady state operation. , as well as the supply of electrical energy with an increasing flow rate to achieve a flow rate that ensures steady state operation.
Интенсивность подачи в установившемся режиме работы зависит от производительности, которая должна быть достигнута, от общего времени производственного цикла, требуемого для доведения выпуска чугуна до конца, т.е. от времени от окончания одного выпуска чугуна до окончания следующего выпуска чугуна, и от возможных промежуточных стадий, на которых подача рудного минерала может быть менее интенсивной, чем в установившемся режиме работы.The feed rate in the steady state operation depends on the productivity that must be achieved, on the total time of the production cycle required to bring the production of pig iron to the end, i.e. from the time from the end of one release of iron to the end of the next release of iron, and from possible intermediate stages in which the supply of the ore mineral may be less intense than in the steady state operation.
Согласно предлагаемому изобретению потребляемая мощность в установившемся режиме работы должна быть такой, чтобы было обеспечено поддержание температуры, равной или превышающей 1450°C, требуемой для максимизации полезного выхода извлекаемого ванадия и ограничения вязкости шлака по причине высокого содержания оксида титана, который в нем содержится.According to the invention, the power consumption in steady-state operation should be such that the temperature maintained at or above 1450 ° C is required to maximize the useful yield of recoverable vanadium and limit the viscosity of the slag due to the high content of titanium oxide it contains.
Мощность в установившемся режиме работы зависит в отношении обратной пропорциональности от интенсивности подачи рудного минерала, подаваемого в плавильную печь; интенсивность подачи рассчитывается как отношение подачи к потребляемой при этом электрической мощности.The power in the steady state operation depends, in relation to inverse proportionality, on the intensity of the supply of the ore mineral supplied to the smelting furnace; The flow rate is calculated as the ratio of the flow to the electrical power consumed.
Согласно некоторым аспектам предлагаемого изобретения интенсивность подачи рудного минерала составляет от приблизительно 10 до приблизительно 35 кг/(мин-МВт), предпочтительно от приблизительно 15 до приблизительно 30 кг/(мин-МВт).According to some aspects of the invention, the feed rate of the ore mineral is from about 10 to about 35 kg / (min-MW), preferably from about 15 to about 30 kg / (min-MW).
Интенсивность подачи зависит от характеристик подаваемого рудного минерала, в частности от степени металлизации, от целевого массового отношения металлического железа к общему железу, от массового содержания углерода, от температуры подачи и от общего массового содержания оксидов, за вычетом оксидов железа.The feed rate depends on the characteristics of the ore mineral being fed, in particular on the degree of metallization, on the target mass ratio of metallic iron to total iron, on the mass content of carbon, on the supply temperature and on the total mass content of oxides, minus iron oxides.
При повышении степени металлизации, содержания углерода, температуры, как равноправных факторов, имеет место понижение потребляемой электрической мощности, в то время как повышение содержания оксидов вызывает соответствующее повышение потребности в электрической энергии.With an increase in the degree of metallization, carbon content, temperature, as equal factors, there is a decrease in the consumed electrical power, while an increase in the content of oxides causes a corresponding increase in the demand for electrical energy.
Вместе с подвергнутым предварительному восстановлению рудным минералом в плавильную печь подают вспомогательные материалы, такие как реагенты-восстановители и шлакообразующие материалы.Along with the pre-reduced ore mineral, auxiliary materials such as reducing agents and slag-forming materials are fed into the smelting furnace.
Представляется предпочтительным такое решение, при котором кокс, используемый в качестве реагента-восстановителя, имеет качество, подходящее для металлургических процессов, это может быть, например, металлургический кокс.It is preferable that such a solution in which coke, used as a reducing agent, has a quality suitable for metallurgical processes, it can be, for example, metallurgical coke.
Упомянутые шлакообразующие материалы используют для коррекции состава шлака с целью улучшения его физических свойств, в частности для понижения его вязкости.The above-mentioned slag-forming materials are used to correct the composition of the slag in order to improve its physical properties, in particular, to lower its viscosity.
- 3 030653- 3 030653
В качестве шлакообразующих материалов могут быть использованы, например, известняк, доломит и материалы, содержащие оксид алюминия (Al2O3) и/или фторид кальция (CaF2).As slag-forming materials can be used, for example, limestone, dolomite and materials containing aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and / or calcium fluoride (CaF 2 ).
Что касается удельного потребления этих вспомогательных материалов, рассчитываемого как масса вспомогательного материала, подаваемого в течение производственного цикла, отнесенная к единице массы подаваемого в течение производственного цикла рудного минерала, то оно зависит от химического состава используемого рудного минерала, в частности от массового отношения оксида титана ко всем оксидам за вычетом оксидов железа.As for the specific consumption of these auxiliary materials, calculated as the mass of auxiliary material supplied during the production cycle, referred to the unit mass of the ore mineral supplied during the production cycle, it depends on the chemical composition of the ore mineral used, in particular on the mass ratio of titanium oxide co all oxides minus iron oxides.
Согласно предлагаемому изобретению для получения требуемой степени восстановления ванадия и в случае шлака с массовым содержанием оксида титана выше 40% удельное потребление реагентоввосстановителей составляет величину от приблизительно 15 до 40 кг/кг, предпочтительно от приблизительно 20 до 35 кг/кг, а удельное потребление шлакообразующих материалов меньше чем 40 кг/кг, предпочтительно меньше чем 35 кг/кг.According to the present invention, in order to obtain the required degree of reduction of vanadium and in the case of slag with a mass content of titanium oxide above 40%, the specific consumption of reducing agent reagents is from about 15 to 40 kg / kg, preferably from about 20 to 35 kg / kg, and the specific consumption of slag-forming materials less than 40 kg / kg, preferably less than 35 kg / kg.
Возможно также такое решение, при котором на протяжении всего производственного процесса - с целью обеспечить более эффективную степень перемешивания жидкой ванны и улучшить, тем самым, контакт между шлаком и чугуном для способствования восстановительному процессу - используют одну или большее количество пористых пластин, которые установлены на дне корпуса и на которые подают нейтральный газ (например, азот или аргон).It is also possible that in the course of the entire production process - in order to ensure a more effective degree of mixing of the liquid bath and improve, thereby, the contact between the slag and the cast iron - to facilitate the recovery process - use one or more porous plates that are installed at the bottom shells and to which a neutral gas is supplied (for example, nitrogen or argon).
На первой стадии плавления температуру установившегося режима работы поддерживают на протяжении желаемого периода плавления для расплавления рудных минералов, содержащих железо, титан и ванадий, и получения в качестве продуктов этого плавления жидкого чугуна, содержащего ванадий, и жидкого шлака, содержащего оксид титана.In the first melting stage, the steady state temperature is maintained throughout the desired melting period to melt iron, titanium and vanadium containing ore minerals and to produce liquid iron containing vanadium and liquid slag containing titanium oxide as the products of this melting.
На протяжении периода соблюдения условий установившегося режима работы, когда поддерживают правильный баланс между потребляемой электрической мощностью и подачей рудного минерала и вспомогательных материалов, обеспечена возможность получения степени извлечения содержащегося в жидком чугуне ванадия по меньшей мере 75% от общего содержания ванадия в исходном рудном минерале и степени извлечения содержащегося в шлаке оксида титана, равной 90% от общего содержания оксида титана в исходном рудном минерале.During the period of compliance with the conditions of steady-state operation, when the correct balance between consumed electric power and the supply of ore mineral and auxiliary materials is maintained, the degree of extraction of vanadium contained in liquid iron at least 75% of the total vanadium content in the original ore mineral and the degree of extraction of titanium oxide contained in the slag, equal to 90% of the total content of titanium oxide in the original ore mineral.
В частности, предлагаемое изобретение обеспечивает возможность получения шлака с минимальным содержанием оксида титана, которое больше или равно 40%, прямо пропорционально отношению массового содержания оксида титана в подаваемом рудном минерале к общему массовому содержанию оксидов, содержащихся в подаваемом рудном минерале, за вычетом оксидов железа.In particular, the present invention provides the possibility of obtaining slag with a minimum content of titanium oxide that is greater than or equal to 40%, directly proportional to the ratio of the mass content of titanium oxide in the ore mineral supplied to the total mass content of oxides contained in the ore mineral supplied, minus iron oxides.
Представляется предпочтительным такое решение, при котором на протяжении периода плавления периодически осуществляют текущий контроль температуры жидкой ванны и химического состава жидкого чугуна и жидкого шлака с целью поддержания восстановительного процесса на эффективном уровне.Such a solution seems to be preferable in which, during the period of melting, the temperature of the liquid bath and the chemical composition of liquid iron and liquid slag are periodically monitored to maintain the recovery process at an effective level.
Желаемый период плавления продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто определенное максимальное количество жидкого шлака.The desired melting period continues until a certain maximum amount of liquid slag is reached.
Упомянутое максимальное количество жидкого шлака может быть определено как максимальный объем шлака, который может физически находиться внутри плавильной печи, так что при превышении этой величины происходит спонтанное, а значит, нежелательное выплескивание жидкого шлака из вмещающей емкости плавильной печи через боковое отверстие для удаления шлака.The mentioned maximum amount of liquid slag can be defined as the maximum volume of slag that can physically be inside the melting furnace, so that if this value is exceeded, spontaneous and therefore undesirable splashing of the liquid slag from the holding capacity of the melting furnace through the side opening for slag removal occurs.
Согласно одному из вариантов осуществления предлагаемого изобретения максимальное количество жидкого шлака может быть определено по максимальной толщине шлакового слоя, так что при превышении этого значения возникали бы трудности в восстановлении следующих количеств подаваемого материала по причине отсутствия контакта с жидким чугуном. Максимальная толщина шлакового слоя зависит от требуемой производительности и от требуемой степени восстановления оксида ванадия.According to one embodiment of the invention, the maximum amount of liquid slag can be determined by the maximum thickness of the slag layer, so that if this value is exceeded, difficulties would arise in recovering the following quantities of feed material due to the lack of contact with the liquid iron. The maximum thickness of the slag layer depends on the required performance and on the required degree of reduction of vanadium oxide.
Согласно предлагаемому изобретению по причине размеров плавильной печи максимальная толщина шлакового слоя должна быть меньше 650 мм.According to the invention, due to the size of the melting furnace, the maximum thickness of the slag layer should be less than 650 mm.
Поэтому предлагаемый способ предусматривает стадию определения химического состава жидкого чугуна и полученного жидкого шлака, чтобы проверить, содержит ли жидкий чугун ванадий в количестве по меньшей мере 75% от его количества в исходно загруженном рудном минерале и содержит ли жидкий шлак оксид титана в количестве по меньшей мере 90% от его количества в исходно загруженном рудном минерале, а также составляет ли при этом массовое содержание оксида титана в шлаке по меньшей мере 40%.Therefore, the proposed method includes a step of determining the chemical composition of the molten iron and the resulting molten slag, to check whether the molten iron contains vanadium in an amount of at least 75% of its amount in the initially loaded ore mineral and whether the molten slag contains titanium oxide in at least 90% of its amount in the initially loaded ore mineral, as well as whether the mass content of titanium oxide in the slag is at least 40%.
Если проверка дала положительный результат, то способ согласно предлагаемому изобретению далее предусматривает отдельно спуск жидкого шлака при наклонении вмещающей емкости в первом направлении и отдельно выпуск жидкого чугуна при наклонении вмещающей емкости во втором направлении, противоположном упомянутому первому направлению.If the test gave a positive result, then the method according to the invention further provides for separately lowering the liquid slag when the accommodating container is inclined in the first direction and the liquid iron is separately released when the accommodating container is inclined in the second direction opposite to the first direction.
Если же результат проверки химического состава оказывается отрицательным, то предлагаемый способ может предусматривать на протяжении времени обработки включение после первого периода плавления дополнительного периода, состоящего в поддержании температуры без добавления рудного минерала с целью завершения восстановительного процесса, а затем после еще одной проверки химиче- 4 030653If the result of the chemical composition check turns out to be negative, then the proposed method may include, during the processing time, the inclusion, after the first melting period, of an additional period consisting in maintaining the temperature without adding the ore mineral to complete the reduction process, and then after another chemical check.
ского состава как жидкого чугуна, так и жидкого шлака отдельно спуск жидкого шлака при наклонении вмещающей емкости в первом направлении и отдельно выпуск жидкого чугуна при наклонении вмещающей емкости во втором направлении, противоположном упомянутому первому направлению.The composition of both liquid iron and liquid slag separately lowers the liquid slag when the accommodating container is inclined in the first direction and the liquid iron is separately released when the containing container is inclined in the second direction opposite to the first direction.
Согласно некоторым вариантам осуществления предлагаемого изобретения по прохождении периода плавления, если необходимо уменьшить объем шлака с целью получения желаемых условий обработки, то подачу рудного минерала и вспомогательных материалов во вмещающую емкость плавильной печи прерывают и определяют химический состав жидкого шлака и жидкого чугуна. После этого и после возможного последующего периода поддержания температуры с подачей электрической энергии и возможной подачей только вспомогательных материалов для получения требуемой степени восстановления, если она не была достигнута в течение периода плавления, выполняют частичный спуск жидкого шлака путем наклонения вмещающей емкости в первом направлении.According to some embodiments of the invention, during the melting period, if it is necessary to reduce the slag volume in order to obtain the desired processing conditions, the supply of the ore mineral and auxiliary materials to the holding capacity of the melting furnace is interrupted and the chemical composition of the liquid slag and liquid iron is determined. After this, and after a possible subsequent period of maintaining the temperature with the supply of electrical energy and the possible supply of only auxiliary materials to obtain the required degree of reduction, if it was not achieved during the melting period, the liquid slag is partially discharged by tilting the containing capacity in the first direction.
В конце этого возможного частичного спуска шлака предлагаемый способ плавления предусматривает вторую стадию плавления, которую осуществляют так же, как и первую стадию плавления, описанную выше, пока не будет получено максимальное количество жидкого чугуна, которое может содержаться в плавильной печи без спонтанного выплескивания жидкого шлака. После этого предлагаемым способом предусмотрена проверка химического состава жидкого чугуна и полученного при этом жидкого шлака и после возможного периода поддержания температуры без добавления рудного минерала для завершения процесса восстановления отдельно спуск жидкого шлака при наклонении вмещающей емкости в первом направлении и отдельно выпуск жидкого чугуна при наклонении вмещающей емкости во втором направлении, противоположном упомянутому первому направлению.At the end of this possible partial slag descent, the proposed melting method involves a second melting stage, which is carried out in the same manner as the first melting stage described above, until the maximum amount of molten iron that can be contained in a melting furnace without spontaneous splashing of liquid slag is obtained. After that, the proposed method provides for checking the chemical composition of liquid iron and the resulting liquid slag, and after a possible period of maintaining the temperature without adding ore mineral to complete the recovery process separately lowering the liquid slag while inclining the containing capacity in the first direction and separately releasing liquid iron when the containing capacity is in the second direction opposite to the first direction mentioned.
В частности, жидкий чугун выпускают, когда он содержит ванадий в количестве по меньшей мере 75% от его количества в исходном загруженном рудном минерале, а жидкий шлак спускают, когда он содержит оксид титана в количестве по меньшей мере 90% от его количества в исходном загруженном рудном минерале.In particular, liquid pig iron is released when it contains vanadium in an amount of at least 75% of its quantity in the initial loaded ore mineral, and liquid slag is drained when it contains titanium oxide in an amount of at least 90% of its amount in the original loaded ore mineral.
Благодаря частичному спуску жидкого шлака обеспечена возможность контролировать со значительной гибкостью количество материала, содержащегося во вмещающей емкости, и избирательно контролировать кинетику реакций, которые имеют место между рудными минералами, жидким шлаком и жидким чугуном, и получать желаемые характеристики как продуктов, так и процесса плавления.Due to the partial descent of the liquid slag, it is possible to control with considerable flexibility the amount of material contained in the containing capacity and to selectively control the kinetics of reactions that take place between the ore minerals, liquid slag and liquid iron, and to obtain the desired characteristics of both the products and the smelting process.
При таком решении обеспечена возможность избирательно и по отдельности выпускать жидкие продукты плавления рудных минералов, содержащих железо, титан и ванадий, т.е. жидкий шлак с высоким содержанием ванадия и жидкий чугун с высоким содержанием оксида титана.With this solution, it is possible to selectively and separately produce liquid melting products of ore minerals containing iron, titanium and vanadium, i.e. liquid slag with a high content of vanadium and liquid iron with a high content of titanium oxide.
Такая технология обеспечивает также возможность контролировать в процессе плавления количества обоих компонентов, присутствующих во вмещающей емкости.This technology also provides the ability to control, in the process of melting, the amounts of both components present in the containing container.
Согласно некоторым вариантам осуществления предлагаемого изобретения, прежде чем будет достигнуто максимальное количество жидкого чугуна, позволяемое геометрическими параметрами вмещающей емкости, и в течение второго периода поддержки предлагаемым способом предусмотрен по меньшей мере один дополнительный частичный спуск жидкого шлака для поддержания толщины слоя последнего на уровне менее 650 мм в зависимости от геометрических параметров вмещающей емкости и типа обрабатываемого рудного минерала, содержащего железо, титан и ванадий.According to some embodiments of the invention, before the maximum amount of liquid iron is reached, which is allowed by the geometrical parameters of the containing capacity, and during the second support period, the proposed method provides at least one additional partial descent of liquid slag to maintain the thickness of the latter at a level of less than 650 mm depending on the geometric parameters of the containing capacity and the type of ore mineral containing iron, titanium and vanadium .
Краткое описание прилагаемых графических материаловA brief description of the attached graphics
Эти и другие характеристики предлагаемого изобретения станут понятны из последующего подробного описания некоторых вариантов его осуществления, которые не являются ограничивающими объем предлагаемого изобретения, со ссылками на прилагаемые чертежи.These and other characteristics of the invention will become clear from the subsequent detailed description of some variants of its implementation, which are not limiting the scope of the invention, with reference to the accompanying drawings.
На фиг. 1 на виде сверху изображена плавильная установка согласно предлагаемому изобретению.FIG. 1 in the top view shows a melting plant according to the invention.
На фиг. 2 плавильная установка, изображенная на фиг. 1, показана на виде сбоку в разрезе на разных стадиях соответствующего периода плавления.FIG. 2, the melting plant shown in FIG. 1 is shown in the side view in section at different stages of the corresponding melting period.
На фиг. 3 в аксонометрии снизу показана одна часть плавильной установки, изображенной на фиг. 1.FIG. 3 is a perspective view from below showing one part of the melting plant shown in FIG. one.
На фиг. 4 на виде сбоку в разрезе показан компонент плавильной установки, изображенной на фиг. 1.FIG. 4 is a sectional side view of the melting plant component shown in FIG. one.
На фиг. 5 представлен пример графика стадий способа согласно предлагаемому изобретению.FIG. 5 shows an example of a graph of the stages of the method according to the invention.
В последующем описании одинаковые ссылочные обозначения использованы для идентичных частей плавильной установки для плавления рудных минералов, содержащих железо, титан и ванадий, согласно предлагаемому изобретению, также и в разных вариантах осуществления. Должно быть понятно, что элементы и характеристики одного варианта осуществления предлагаемого изобретения могут быть введены в другие варианты без дополнительных пояснений.In the following description, the same reference numerals are used for identical parts of the smelting plant for melting iron, titanium and vanadium containing ore minerals, according to the present invention, also in different embodiments. It should be understood that the elements and characteristics of one embodiment of the invention may be introduced into other variants without further explanation.
- 5 030653- 5 030653
Подробное описание предлагаемого изобретенияDetailed description of the invention
Далее следует подробное описание различных вариантов осуществления предлагаемого изобретения, из которых один или большее количество вариантов проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. Каждый из представленных вариантов осуществления предлагаемого изобретения является иллюстративным и не может быть понят как ограничивающий его объем. Например, признаки, изображенные или описанные как принадлежащие к одному варианту осуществления предлагаемого изобретения, могут быть использованы в других вариантах осуществления предлагаемого изобретения для получения других форм его осуществления. Должно быть понятно, что объем предлагаемого изобретения должен включать все такие модификации и варианты.The following is a detailed description of various embodiments of the invention, of which one or more variants are illustrated in the accompanying drawings. Each of the presented embodiments of the invention is illustrative and cannot be understood as limiting its scope. For example, features depicted or described as belonging to one embodiment of the invention may be used in other embodiments of the invention to obtain other forms of its implementation. It should be clear that the scope of the invention should include all such modifications and variations.
На фиг. 1 и 2 показана плавильная установка 10 согласно предлагаемому изобретению, используемая для плавления рудных минералов, содержащих железо, титан и ванадий, для получения жидкого чугуна G и жидкого шлака S.FIG. 1 and 2 show a smelting plant 10 according to the invention, used for smelting ore minerals containing iron, titanium and vanadium, to produce liquid iron G and liquid slag S.
В частности, рудные минералы могут содержать оксид ванадия V2O5 в количестве более 0,5 мас.% и иметь массовое отношение оксидов титана к другим оксидам - за вычетом оксидов железа - более 50%.In particular, ore minerals may contain vanadium oxide V 2 O5 in an amount of more than 0.5 wt.% And have a mass ratio of titanium oxides to other oxides — less iron oxides — more than 50%.
В последующем описании в качестве примера, не ограничивающего объем предлагаемого изобретения, в качестве рудных минералов, содержащих железо, титан и ванадий, рассматриваются рудные минералы, принадлежащие к семейству титаномагнетитов.In the following description, as an example, not limiting the scope of the invention, as ore minerals containing iron, titanium and vanadium, are considered ore minerals belonging to the family of titanomagnetites.
Плавильная установка 10 содержит, по меньшей мере, плавильную печь 11, которая может содержать вмещающую емкость 12, периметрические стенки 13, ограничивающие плавильную камеру 14.The smelter 10 contains at least a smelting furnace 11, which may contain an enclosing container 12, perimetric walls 13, defining the smelting chamber 14.
В некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения упомянутые периметрические стенки 13 вмещающей емкости 12 могут быть снабжены защитным покрытием 15, которое может быть выполнено в виде одного или большего количества покрывающих слоев для целей изолирования или для удаления тепла, например слои жаростойкого покрытия 15а, находящегося внутри плавильной камеры для защиты периметрических стенок 13 от высокой температуры, развиваемой внутри плавильной камеры 14.In some embodiments of the invention, said perimetric walls 13 of the enclosing container 12 may be provided with a protective coating 15, which may be made in the form of one or more covering layers for the purpose of insulating or removing heat, for example layers of heat-resistant coating 15a inside the melting chamber to protect the perimeter walls 13 from the heat developed inside the melting chamber 14.
В некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения, которые могут быть скомбинированы со всеми описываемыми здесь вариантами осуществления предлагаемого изобретения, может быть предусмотрено защитное покрытие 15 которое может быть выполнено в виде одного или большего количества слоев охладительных панелей с наборами трубок 15b, обеспечивающих возможность охлаждения периметрических стенок 13 путем отвода тепла с помощью текучего теплоносителя, а возможно также от слоев жаропрочного покрытия 15а.In some embodiments of the invention, which can be combined with all the embodiments of the invention described herein, a protective coating 15 can be provided which can be made in the form of one or more layers of cooling panels with sets of tubes 15b allowing the perimetric walls 13 to be cooled by removing heat using a fluid coolant, and possibly also from layers of heat-resistant coating 15a.
Пространство вмещающей емкости 12 расположено вокруг центральной оси X, и эта вмещающая емкость может иметь, например, по существу, цилиндрическую форму или форму тела вращения.The space of the containing container 12 is located around the central axis X, and this containing container may have, for example, a substantially cylindrical shape or the shape of a body of revolution.
Вмещающая емкость 12 может иметь первое отверстие 17, предназначенное для спуска шлака и выполненное с возможностью спуска через него жидкого шлака S, который образуется как продукт плавления титаномагнетитов, и второе отверстие 18, предназначенное для выпуска чугуна и выполненное с возможностью выпуска жидкого чугуна G, образующегося в результате того же процесса.The accommodating container 12 may have a first hole 17 intended for lowering slag and made with the possibility of lowering liquid slag S through it, which is formed as a melting product of titanium magnetites, and a second hole 18 intended for producing iron and made with the possibility of producing liquid iron G formed as a result of the same process.
Упомянутые предназначенное для спуска жидкого шлака первое отверстие 17 и предназначенное для выпуска жидкого чугуна второе отверстие 18 выполнены на противоположных относительно центральной оси X сторонах вмещающей емкости 12.Mentioned intended for the discharge of liquid slag first hole 17 and intended for the release of liquid iron, the second hole 18 is made on the opposite relative to the Central axis X sides of the containing container 12.
Возможно такое решение, при котором предназначенное для выпуска жидкого чугуна второе отверстие 18 выполнено на одной стороне вмещающей емкости 12 и при котором в соответствии с этим плавильная печь 11 содержит выпускной желоб 19, используемый как канал для отведения жидкого чугуна G из плавильной камеры 14 по направлению к первому контейнеру 20, который расположен ниже вмещающей емкости 12.A solution is possible in which the second hole 18 intended for the release of molten iron is made on one side of the containing container 12 and in which accordingly the melting furnace 11 contains an outlet chute 19 used as a channel for diverting the liquid iron G from the melting chamber 14 in the direction to the first container 20, which is located below the containing capacity 12.
Возможно также такое решение, при котором предназначенное для выпуска жидкого чугуна второе отверстие 18 выполнено в донной части вмещающей емкости 12, и при таком решении наличие выпускного желоба не предусмотрено.It is also possible such a solution, in which the second hole 18 intended for the release of liquid iron is made in the bottom part of the containing container 12, and with this solution the presence of the discharge chute is not provided.
Под предназначенным для спуска жидкого шлака первым отверстием 17 может быть расположен второй контейнер 21, выполненный с возможностью принимать из плавильной печи жидкий шлак S.Under the first opening 17 intended for the discharge of liquid slag, a second container 21 may be located, configured to receive liquid slag S from a smelting furnace.
На фиг. 1 и 2 проиллюстрированы такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых использована плавильная печь 11, работающая на переменном токе и имеющая три электрода 16, расположенных симметрично в центральной области плавильной камеры 14.FIG. 1 and 2 illustrate such embodiments of the present invention, in which an ac melting furnace 11 is used which has three electrodes 16 located symmetrically in the central region of the melting chamber 14.
Однако предлагаемое изобретение равным образом может быть применено также и к плавильным печам, работающим на постоянном токе с одной или большим количеством пар электродов.However, the present invention can equally be applied also to smelting furnaces operating on direct current with one or more pairs of electrodes.
Плавильная печь 11 может иметь опорную конструкцию 22, которую можно видеть на фиг. 1 и 3, обеспечивающую опору для вмещающей емкости 12. Упомянутая опорная конструкция 22 может иметь кольцеобразную часть 22а (круглая на фиг. 1 и прямоугольная или квадратная на фиг. 2), которой ограничен корпус 22b, внутри которого, по меньшей мере частично, расположена вмещающая емкость 12.The melting furnace 11 may have a support structure 22, which can be seen in FIG. 1 and 3, providing support for the containing container 12. The said supporting structure 22 may have an annular portion 22a (circular in FIG. 1 and rectangular or square in FIG. 2), which is limited to the housing 22b, within which at least partially is located holding capacity 12.
Кроме того, опорная конструкция 22 может быть снабжена в своей нижней части по меньшей мере одной парой изогнутых полозьев 23, выполненных с возможностью действовать как направляющие элементы и задавать для вмещающей емкости 12 ось качания В, ориентированную в поперечном направле- 6 030653In addition, the support structure 22 can be provided in its lower part with at least one pair of curved runners 23, made with the ability to act as guide elements and set the swing axis B, which is oriented in the transverse direction, for the containing capacitance 12.
нии, например, под прямым углом, к центральной оси X.for example, at right angles to the central axis X.
Упомянутые изогнутые полозья 23 обеспечивают для вмещающей емкости 12 возможность совершать вращательное движение вокруг оси качания В при наклоне опорной конструкции 22 известным образом с помощью приводных средств (на чертежах не показаны). Между упомянутыми приводными средствами могут быть установлены линейные исполнительные механизмы, выполненные с возможностью толкать кверху или тянуть книзу боковую часть опорной конструкции 22, расположенную вблизи предназначенного для спуска жидкого шлака первого отверстия 17 или предназначенного для выпуска жидкого чугуна второго отверстия 18, или электрические или гидравлические двигатели или винтовые или реечные исполнительные механизмы, действующие напрямую на изогнутые полозья 23.These curved runners 23 provide for the containing container 12 the opportunity to perform a rotational movement around the axis of swing B when the supporting structure 22 is tilted in a known manner by means of driving means (not shown in the drawings). Linear actuators can be installed between the mentioned drive means, which can be pushed up or pulled down the side of the support structure 22 located near the first hole 17 used for draining the liquid slag, or the second hole 18 for releasing liquid iron, or electric or hydraulic motors or screw or pinion actuators acting directly on curved runners 23.
Наклонение вмещающей емкости 12 как в первом направлении в сторону первого отверстия 17, которое предназначено для спуска шлака, так и во втором направлении в сторону второго отверстия 18, которое предназначено для выпуска чугуна, может быть осуществлено в вертикальной плоскости, в которой лежит упомянутая центральная ось X.The inclination of the containment vessel 12, both in the first direction towards the first opening 17, which is intended for slag descent, and in the second direction towards the second opening 18, which is intended for the production of cast iron, can be carried out in a vertical plane in which the said central axis lies X.
Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых упомянутая вертикальная плоскость, в которой осуществляют наклонение вмещающей емкости 12, проходит через центральную линию первого отверстия 17, которое предназначено для спуска шлака, и/или через центральную линию второго отверстия 18, которое предназначено для выпуска чугуна.Such embodiments of the invention are possible in which the said vertical plane, in which the inclination of the containing container 12 is carried out, passes through the center line of the first hole 17, which is intended for slag descent, and / or through the center line of the second hole 18, which is intended for cast iron production .
Наклонение вмещающей емкости 12 может быть как симметричным, так и асимметричным относительно положения, в котором центральная ось X проходит, по существу, вертикально.The inclination of the containment container 12 may be both symmetrical and asymmetrical with respect to the position in which the central axis X passes essentially vertically.
Наклонение вмещающей емкости 12 в первом направлении определено углом спуска шлака α, измеренного между наклоненным положением, которое центральная ось X всякий раз принимает при наклонении вмещающей емкости 12 в этом направлении, и принимаемым ею вертикальным положением.The inclination of the containing container 12 in the first direction is determined by the angle of slag descent α, measured between the inclined position, which the central axis X takes every time when the accommodating container 12 is inclined in this direction, and the vertical position it takes.
Наклонение вмещающей емкости 12 во втором направлении определено углом выпуска чугуна β, измеренного между наклоненным положением, которое центральная ось X всякий раз принимает при наклонении вмещающей емкости 12 в этом направлении, и принимаемым ею вертикальным положением.The inclination of the containing container 12 in the second direction is determined by the angle of release of the cast iron β, measured between the inclined position, which the central axis X takes every time when the accommodating container 12 is inclined in this direction, and the vertical position it takes.
Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых упомянутый угол спуска шлака α составляет от 0 до 15°.Such embodiments of the invention are possible in which the aforementioned slag discharge angle α is from 0 to 15 °.
В некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения, которые могут быть скомбинированы со всеми описываемыми здесь вариантами осуществления предлагаемого изобретения, угол выпуска чугуна β, который зависит от типа печи 11 и от геометрических параметров вмещающей емкости 12, может составлять от 0 до 40°.In some embodiments of the invention, which can be combined with all the embodiments of the invention described here, the angle of production of cast iron β, which depends on the type of furnace 11 and on the geometric parameters of the containing container 12, can be from 0 to 40 °.
Например, при выпуске чугуна из вмещающей емкости угол выпуска чугуна β составляет от 0 до 25°, а при выпуске чугуна через выпускной желоб 19 этот угол может составлять от 0 до 40°.For example, when casting iron from an enclosing container, the angle of cast iron β is from 0 to 25 °, and when casting iron through the discharge chute 19, this angle can be from 0 to 40 °.
Способ плавления титаномагнетитов осуществляется с помощью установки 10 в плавильной печи 11, если шлак имеет высокую электропроводность, то представляется обеспечивающим преимущество такого решения, при котором использована электрическая дуга открытого типа, у которой, как можно видеть на фиг. 2, электроды 16 подняты над жидким шлаком S и поэтому они обеспечивают электрическую дугу за пределами жидкой ванны, состоящей из жидкого шлака S и жидкого чугуна G под ним.The method of melting titanomagnetites is carried out using the installation 10 in the smelting furnace 11, if the slag has a high electrical conductivity, it seems to provide the advantage of such a solution in which an open-type electric arc is used, in which, as can be seen in FIG. 2, the electrodes 16 are raised above the liquid slag S and therefore they provide an electric arc outside the liquid bath consisting of the liquid slag S and the liquid iron G below it.
Согласно предлагаемому изобретению обеспечена возможность загрузки плавильной печи 11 предварительно восстановленными титаномагнетитами со степенью металлизации более 90% с целью ограничить удельное потребление электрической энергии в процессе плавления.According to the invention, it is possible to load the melting furnace 11 with pre-reduced titanomagnetites with a metallization degree of more than 90% in order to limit the specific consumption of electrical energy in the melting process.
Способ согласно предлагаемому изобретению обеспечивает возможность одновременного получения в результате плавления жидкого чугуна G, который можно использовать для извлечения ванадия, который может содержаться в нем, например, в количестве более 0,5 мас.%, и жидкого шлака S, который можно использовать для извлечения титана, так как в нем может содержаться оксид титана (TiO2), например, в количестве более 40 мас.%.The method according to the invention provides the ability to simultaneously obtain as a result of melting liquid iron G, which can be used to extract vanadium, which can be contained in it, for example, in quantities of more than 0.5 wt.%, And liquid slag S, which can be used to extract titanium, as it may contain titanium oxide (TiO 2 ), for example, in the amount of more than 40 wt.%.
Выше указаны только примерные значения содержания ванадия и оксида титана, которые могут иметь место в случае плавления титаномагнетитов, осуществляемого согласно предлагаемому изобретению.The above are only approximate values of the content of vanadium and titanium oxide, which may occur in the case of melting titanomagnetites, carried out according to the invention.
В частности, с предлагаемым способом можно получить жидкий чугун G, содержащий 75%, предпочтительно 80% ванадия, содержавшегося в исходном рудном минерале, содержащем железо, титан и ванадий, и жидкий шлак L, содержащий по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95% оксида титана, содержавшегося в исходном рудном минерале.In particular, with the proposed method, it is possible to produce liquid iron G containing 75%, preferably 80% vanadium contained in the original ore mineral containing iron, titanium and vanadium, and liquid slag L containing at least 90%, preferably at least 95% of titanium oxide contained in the original ore mineral.
Пусть XTiO2_s - это минимальное содержание оксида титана, которое можно получить в шлаке, пусть XTiO2_m - это массовое содержание оксида титана, содержащегося в загружаемом рудном минерале и пусть Xox_m - это общее массовое содержание оксидов, - за вычетом оксидов железа, содержащихся в загружаемом рудном минерале, тогда минимальное массовое содержание оксида титана XTiO2 может быть рассчитано по следующей формуле:Let XTiO 2 _s be the minimum content of titanium oxide that can be obtained in the slag, let XTiO 2 _m be the mass content of titanium oxide contained in the loaded ore mineral, and let Xox_m be the total mass content of oxides - minus the iron oxides contained in the loaded ore mineral, then the minimum mass content of titanium oxide XTiO 2 can be calculated by the following formula:
где q - это коэффициент, который, по существу, зависит от количества загружаемых расшлаковывающих материалов.where q is a coefficient that essentially depends on the amount of slag materials to be loaded.
- 7 030653- 7 030653
Прежде всего, процесс плавления должен осуществляться при высокой температуре, по меньшей мере 1450°C, поддерживаемой на протяжении всего процесса, за исключением начального и завершающего периодов, а также возможных промежуточных переходных периодов. Продолжительность процесса может составлять от 60 до 130 мин, например она может составлять 94 мин, в зависимости от конкретных требований, связанных с составом подлежащих плавлению титаномагнетитов и требуемой производительностью.First of all, the melting process should be carried out at a high temperature, at least 1450 ° C, maintained throughout the entire process, with the exception of the initial and final periods, as well as possible intermediate transition periods. The duration of the process can be from 60 to 130 minutes, for example, it can be 94 minutes, depending on the specific requirements associated with the composition of the titanomagnetites to be melted and the required productivity.
Высокая температура требуется для недопущения слишком большой вязкости шлака, который, следовательно, должен поддерживаться в жидком состоянии (жидкий шлак S). Высокая вязкость жидкого шлака делает его спуск из плавильной печи 11 проблематичным, а также замедляет кинетику процесса восстановления оксида ванадия.High temperature is required to prevent too high viscosity of the slag, which, therefore, must be maintained in a liquid state (liquid slag S). The high viscosity of the liquid slag makes its descent from the smelting furnace 11 problematic, and also slows down the kinetics of the recovery process of vanadium oxide.
Высокая вязкость жидкого шлака может быть обусловлена высоким содержанием в нем оксида титана. Причиной высокого содержания оксида титана в жидком шлаке может быть недостаточное внесение расшлаковывающих материалов (известняк, доломит), которые требуются для получения жидкого шлака S с высоким содержанием оксида титана (TiO2).The high viscosity of the liquid slag may be due to the high content of titanium oxide in it. The reason for the high content of titanium oxide in the liquid slag may be the insufficient introduction of slagging materials (limestone, dolomite), which are required to produce liquid slag S with a high content of titanium oxide (TiO 2 ).
Кроме того, высокая температура позволяет получать адекватное содержание ванадия в жидком чугуне G, особенно в случаях, когда содержание оксида ванадия (V2O5) в исходном титаномагнетите низко, т.е. обычно ниже чем 1 мас.%.In addition, the high temperature allows to obtain an adequate content of vanadium in the liquid iron G, especially in cases when the content of vanadium oxide (V 2 O 5 ) in the initial titanomagnetite is low, i.e. usually lower than 1% by weight.
Однако представляет проблему термический удар, испытываемый периметрическими стенками 13 вмещающей емкости 12 при контакте с материалами, имеющими высокую температуру.However, there is the problem of thermal shock experienced by the perimetric walls 13 of the enclosing container 12 upon contact with materials having a high temperature.
Дополнительный термический удар может быть обусловлен одновременным присутствием внутри плавильной камеры 14 как электрической дуги, которая может быть за пределами жидкой ванны, т.е. над жидким шлаком S, так и жидкого шлака S с высоким содержанием оксида титана и поэтому обладающего высокой электропроводностью.Additional thermal shock may be due to the simultaneous presence inside the melting chamber 14 as an electric arc, which may be outside of the liquid bath, i.e. over the liquid slag S, and liquid slag S with a high content of titanium oxide and therefore has a high electrical conductivity.
Эта проблема может потребовать для своего решения, чтобы предлагаемый способ плавления включал подготовительную стадию, которая состоит в подготовке плавильной печи 11 и на которой вмещающую емкость 12 снабжают защитным покрытием 15.For this solution, this problem may require that the proposed melting method include a preparatory stage, which consists in preparing the melting furnace 11 and in which the containing container 12 is provided with a protective coating 15.
На фиг. 4 проиллюстрированы такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых защитное покрытие 15 может быть выполнено в виде известного жаростойкого покрытия 15а' на дне вмещающей емкости 12 и теплопроводного покрытия 15а" на боковых периметрических стенках 13 вмещающей емкости 12.FIG. 4 illustrates such embodiments of the invention, in which the protective coating 15 can be made in the form of a known heat-resistant coating 15a 'at the bottom of the containing capacitance 12 and a heat-conducting coating 15a "on the lateral perimetric walls 13 of the containing capacitance 12.
Возможны такие решения, при которых упомянутое известное жаростойкое покрытие 15а' и, возможно, теплопроводное покрытие 15а" могут быть заменены жаростойким покрытием, надлежащим образом исследованным на удовлетворение конкретных требований, связанных с процессом плавления рудных минералов, содержащих железо, титан и ванадий, в частности требования коррозионной стойкости, которое связано с высоким содержанием в шлаке оксида титана.Solutions are possible in which said known heat-resistant coating 15a 'and possibly heat-conducting coating 15a "can be replaced with a heat-resistant coating properly examined to meet specific requirements associated with the smelting process of iron, titanium and vanadium containing ore minerals, in particular requirements of corrosion resistance, which is associated with a high content of titanium oxide in the slag.
Теплопроводное покрытие 15а" может быть частичным и не затрагивать верхнюю часть периметрических стенок 13 вмещающей емкости 12, где может быть установлен один или большее количество охладительных панелей с наборами трубок 15b, расположенных внутри самих периметрических стенок 13.Heat-conducting coating 15a "may be partial and not affect the upper part of the perimetric walls 13 of the containing container 12, where one or more cooling panels can be installed with sets of tubes 15b located inside the perimetric walls 13 themselves.
Возможны такие решения, при которых упомянутые наборы трубок 15b или другого типа устройства для охлаждения или кондиционирования расположены за пределами вмещающей емкости 12, окружая ее периферические стенки 13, в соответствии с зоной разделения поверхностей жидкого чугуна G и жидкого шлака S.Possible solutions are those in which the said sets of tubes 15b or another type of cooling or air conditioning device are located outside the containing container 12, surrounding its peripheral walls 13, in accordance with the zone of separation of the surfaces of liquid iron G and liquid slag S.
Теплопроводное покрытие 15а" и наборы трубок 15b могут обусловить переход некоторой части жидкого шлака S, находящейся на периферии, в твердое состояние, каковой переход в твердое состояние защищает теплопроводное покрытие 15а" от износа.The thermally conductive coating 15a "and the sets of tubes 15b may cause some part of the liquid slag S located at the periphery to transition to a solid state, which transition to the solid state protects the thermally conductive coating 15a" from wear.
При температурах (выше 1450°C) плавления титаномагнетитов способом согласно предлагаемому изобретению высока кинетика образования карбидов титана, так как она возрастает при повышении температуры. Карбиды титана, если их содержание в составе шлака выше определенного значения, могут придать жидкому шлаку избыточную вязкость, нейтрализуя, тем самым, эффект высокой температуры и вызывая те же связанные с вязкостью недостатки, которые описывались выше.At temperatures (above 1450 ° C) of titanomagnetite melting by the method according to the invention, the kinetics of formation of titanium carbides is high, since it increases with increasing temperature. Titanium carbides, if their content in the slag composition is above a certain value, can impart excessive viscosity to the liquid slag, neutralizing, thereby, the effect of high temperature and causing the same disadvantages associated with viscosity as described above.
Согласно предлагаемому изобретению для осуществления процесса, который одновременно обеспечивает эффективное восстановление ванадия в жидком чугуне G и высокое содержание оксида титана (TiO2) в жидком шлаке S, необходимо применить температуры выше 1450°C, что создает благоприятные условия для образования карбидов титана. Поэтому, чтобы ограничить связанные с этим проблемы, о которых говорилось выше, необходимо в соответствии с требуемой кинетикой процесса минимизировать время, в течение которого шлак остается внутри плавильной печи.According to the present invention for the implementation of the process, which simultaneously provides effective recovery of vanadium in liquid iron G and high content of titanium oxide (TiO 2 ) in liquid slag S, it is necessary to apply temperatures above 1450 ° C, which creates favorable conditions for the formation of titanium carbides. Therefore, in order to limit the problems mentioned above, it is necessary in accordance with the required kinetics of the process to minimize the time during which the slag remains inside the melting furnace.
Для этого способ плавления согласно предлагаемому изобретению предусматривает использование наклоняемой плавильной печи 11, как описывалось выше, и наклонение ее вокруг оси качания В.For this, the melting method according to the invention provides for the use of a tilting melting furnace 11, as described above, and its inclination around the swing axis B.
В способе согласно предлагаемому изобретению перед электрическими плавильными печами неподвижного типа плавильная печь 11 представляет преимущество, так как процесс, осуществляемый с использованием наклоняемой плавильной печи 11, одновременно обеспечивает получение жидкого шлака S с высоким содержанием оксида титана и эффективное восстановление ванадия в жидком чугуне G,In the method according to the invention, before a fixed-type electric melting furnace, the melting furnace 11 is an advantage, since the process carried out using a tilting melting furnace 11 at the same time ensures the production of liquid slag S with a high content of titanium oxide and effective reduction of vanadium in liquid iron G,
- 8 030653- 8 030653
при необходимости с вмешательством в жидкий шлак S.if necessary, with intervention in liquid slag S.
Будучи наклоненной должным образом, наклоняемая плавильная печь 11 (см. фиг. 2) обеспечивает возможность спуска желаемого количества жидкого шлака S без риска выпуска вместе с ним жидкого чугуна G и обеспечения простым образом общего контроля над шапкой жидкого шлака S путем регулирования продолжительности и режимов наклонения плавильной печи 11.Being properly inclined, the inclined melting furnace 11 (see FIG. 2) allows the desired amount of liquid slag S to be lowered without the risk of producing liquid iron G with it and providing general control over the head of liquid slag S by adjusting the duration and inclination modes smelting furnace 11.
Учитывая сказанное выше, после подготовительной стадии, на которой вмещающую емкость снабжают 12 защитным покрытием, предлагаемым способом плавления титаномагнетитов предусмотрено, что если во вмещающей емкости 12 нет жидкого дна Н, то предварительная стадия, на которой в плавильную камеру 14 вводят ограниченное количество, например, несколько тонн, находящегося в твердом состоянии металлического материала, например лома черных металлов.Considering the above, after the preparatory stage, in which the holding tank provides 12 with a protective coating, the proposed method of melting titanomagnetites provides that if there is no liquid bottom H in the holding tank 12, then a preliminary stage in which a limited amount is introduced into the melting chamber 14, for example several tons of a solid metallic material, such as ferrous scrap.
Затем выполняют предварительное плавление находящегося в твердом состоянии металлического материала с помощью электрической дуги для получения жидкого дна Н, состоящего, по меньшей мере, из жидкого металла.Then pre-melting of the metallic material in the solid state is performed using an electric arc to obtain a liquid bottom H consisting of at least a liquid metal.
Если плавильная печь 11 уже находится в состоянии после выполнения хотя бы одного рабочего цикла, то может присутствовать жидкое дно Н, состоящее из жидкого чугуна G и жидкого шлака S, оставшихся от предшествующего плавильного цикла и должным образом поддерживаемых внутри плавильной камеры 14.If the melting furnace 11 is already in a state after performing at least one working cycle, then a liquid bottom H, consisting of liquid iron G and liquid slag S, remaining from the previous melting cycle and properly supported inside the melting chamber 14 can be present.
Плавильная печь 11, содержащая жидкое дно Н, готова для последующего плавления, которое предусматривает начальную стадию, которую осуществляют в плавильной камере плавильной печи 11 и в течение которой подают электрическую энергию пониженной мощности, составляющей от 50 до 80% от мощности, подаваемой на последующем этапе плавления, и загружают находящиеся в твердом состоянии титаномагнетиты.The melting furnace 11, containing the liquid bottom H, is ready for subsequent melting, which provides for the initial stage, which is carried out in the melting chamber of the melting furnace 11 and during which electric energy of reduced power, ranging from 50 to 80% of the power supplied at the subsequent stage, is supplied melting, and loading are in the solid state titanomagnetites.
На протяжении этой начальной стадии вместе с титаномагнетитами или после них в плавильную печь 11 могут вводить один или большее количество реагентов-восстановителей, например кокс.During this initial stage, one or more reducing agents, such as coke, can be introduced with or into the melting furnace 11 together with titanomagnetites.
Согласно предлагаемому изобретению представляется обеспечивающим преимущество такое решение, при котором внутри плавильной камеры 14 поддерживают восстановительные условия, для чего могут быть использованы конкретные стратегии недопущения попадания внутрь плавильной камеры 14 воздуха. Для этого, например, может быть проведено тщательное и герметичное закупоривание возможных зазоров между компонентами плавильной печи с помощью жаростойкого уплотнительного материала.According to the present invention, it seems to be an advantageous solution in which restoration conditions are maintained inside the melting chamber 14, for which specific strategies can be used to prevent air from entering the melting chamber 14. For this, for example, a thorough and hermetic clogging of possible gaps between the components of the smelting furnace can be carried out with the help of a heat-resistant sealing material.
Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых одновременно с титаномагнетитами или после них в плавильную камеру 14 загружают расшлаковывающие реагенты, например известняк и/или доломит, и/или материалы, содержащие оксиды, такие как оксид алюминия (Al2O3) и фторид кальция (CaF2).Such embodiments of the invention are possible in which simultaneously with or after titanium magnetites, slagging agents, such as limestone and / or dolomite, and / or materials containing oxides such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and fluoride are loaded into the melting chamber 14. calcium (CaF 2 ).
Перед введением в плавильную печь 11 титаномагнетиты подвергают химическому анализу с целью идентификации в составе рудного минерала каждого имеющего отношение к делу компонента (железо, ванадий, оксид титана), определяя при этом их исходное содержание.Prior to introduction into the smelting furnace 11, titanomagnetites are subjected to chemical analysis in order to identify each relevant component (iron, vanadium, titanium oxide) in the composition of the ore mineral, determining their initial content.
На последующей промежуточной стадии подачу электрической энергии повышают до достижения мощности установившегося режима работы, величина которой зависит от требуемой производительности установки и типа рудного минерала, как будет понятно из дальнейшего подробного описания; подачу в плавильную печь 11 твердого материала, т.е. титаномагнетитов и/или реагентов-восстановителей и/или расшлаковывающих реагентов, тоже увеличивают, пока не будет достигнута температура установившегося режима работы, составляющая более 1450°C.At the subsequent intermediate stage, the supply of electrical energy is increased until the steady state of operation is achieved, the value of which depends on the required plant capacity and the type of ore mineral, as will be clear from the further detailed description; feeding solid material into the smelting furnace 11, i.e. titanomagnetites and / or reducing agents and / or slagging reagents are also increased until a steady state temperature of more than 1,450 ° C is reached.
Упомянутую температуру установившегося режима работы поддерживают в течение периода плавления минимум приблизительно 30 мин, например в течение периода от 30 до 130 мин.The steady-state operating temperature is maintained for a melting period of at least about 30 minutes, for example, for a period of from 30 to 130 minutes.
Временные профили подачи электрической энергии и загрузки плавильной печи 11 рудным минералом, подвергнутым предварительному восстановлению, зависят от химического состава последнего, что определяет потребность в электроэнергии для плавления. Эти профили уже предварительно изучены для конкретного типа рудного минерала и в отношении определенной требуемой производительности.Temporary profiles for the supply of electrical energy and the load of the smelting furnace 11 with ore mineral, subjected to preliminary recovery, depend on the chemical composition of the latter, which determines the need for electricity for melting. These profiles have already been previously studied for a specific type of ore mineral and in relation to the specific performance required.
После упомянутого периода плавления предлагаемый способ плавления может включать промежуточную стадию, в течение которой берут образцы жидкого шлака S и жидкого чугуна G, а затем определяют химический состав жидкого шлака S и жидкого чугуна G.After the mentioned melting period, the proposed melting method may include an intermediate stage during which samples of liquid slag S and liquid iron G are taken, and then the chemical composition of liquid slag S and liquid iron G is determined.
Кроме того, в конце периода плавления может быть предусмотрено прерывание подачи титаномагнетитов и вспомогательных материалов, таких как реагенты-восстановители и/или расшлаковывающие реагенты, если таковые были использованы.In addition, at the end of the melting period, the supply of titanomagnetites and auxiliary materials, such as reducing agents and / or slagging reagents, if used, may be interrupted.
В некоторых случаях период плавления может определять время, требуемое для получения максимального количества жидкого чугуна при данных геометрических параметрах вмещающей емкости 12.In some cases, the melting period can determine the time required to obtain the maximum amount of liquid iron with given geometrical parameters of the holding capacity 12.
Согласно другим вариантам осуществления предлагаемого изобретения за периодом плавления может следовать период поддержания максимальной температуры в течение приблизительно 5 мин, например на протяжении от 2 до 10 мин, на протяжении этого периода электрическую энергию подают без загрузки рудного минерала.According to other embodiments of the invention, the melting period can be followed by a period of maintaining the maximum temperature for about 5 minutes, for example, from 2 to 10 minutes, during this period, electrical energy is supplied without loading the ore mineral.
После определения химического состава или в связи с ним промежуточная стадия может такжеAfter determining the chemical composition or in connection with it, the intermediate stage may also
- 9 030653- 9 030653
предусматривать частичный спуск части жидкого шлака S, сочтенной избыточной. Этот спуск может быть осуществлен через первое отверстие 17, предназначенное для спуска шлака, для чего вмещающую емкость 12 наклоняют на желаемый угол спуска шлака α.provide for the partial descent of part of the liquid slag S, considered excessive. This descent can be carried out through the first hole 17 intended for the descent of the slag, for which the enclosing container 12 is inclined at the desired angle of descent of the slag α.
Целью этого частичного спуска шлака являются ограничение толщины жидкого шлака S внутри плавильной печи 11 и сокращение его объема для обеспечения желаемых условий протекания процесса. В зависимости от конкретных нужд или условий, которые могут иметь место в каждом случае, частичный спуск шлака может обеспечить удаление, по существу, любого количества жидкого шлака S, даже до 90% общего количества жидкого шлака S, присутствующего в плавильной камере 14.The purpose of this partial descent of slag is to limit the thickness of the liquid slag S inside the melting furnace 11 and to reduce its volume to ensure the desired conditions of the process. Depending on the specific needs or conditions that may occur in each case, a partial descent of the slag can ensure removal of essentially any amount of liquid slag S, even up to 90% of the total amount of liquid slag S present in the smelting chamber 14.
Одним из вариантов осуществления предлагаемого изобретения предусмотрено, что наклонение вмещающей емкости 12 как на угол спуска шлака α, так и на угол выпуска чугуна β выполнено с точностью менее 0,5°, с обеспечением преимущества - с точностью 0,1°.One of the embodiments of the present invention provides that the inclination of the enclosing container 12 both at the angle of slag descent α and at the angle of production of cast iron β is performed with an accuracy of less than 0.5 °, while ensuring the advantage - with an accuracy of 0.1 °.
Благодаря указанной выше точности наклонения вмещающей емкости 12 обеспечена возможность точного спуска жидкого шлака S, даже с точностью до нескольких десятков килограммов, что придает предлагаемому способу плавления чрезвычайную гибкость и точность работы.Thanks to the aforementioned accuracy of inclination of the containing capacity 12, it is possible to accurately lower the liquid slag S, even with an accuracy of several tens of kilograms, which gives the proposed method of melting extreme flexibility and accuracy of operation.
Представляется очевидным, что обеспечение постоянного оптимального уровня жидкого шлака S гарантирует лучший результат.It seems obvious that ensuring a constant optimal level of liquid slag S ensures the best result.
После вышеописанной операции частичного спуска шлака предлагаемым способом плавления может быть предусмотрена вторая стадия плавления, длящаяся в течение своего периода плавления, минимальная величина которого составляет приблизительно 30 мин, этот период может составлять, например, от 30 до 70 мин.After the above operation of the partial descent of the slag by the proposed melting method, a second melting stage can be provided, lasting for its melting period, the minimum value of which is approximately 30 minutes, this period can be, for example, from 30 to 70 minutes.
Согласно одному из вариантов осуществления предлагаемого изобретения способ плавления предусматривает возможность более двух стадий плавления, каждая из которых имеет свою длительность (период плавления), при этом упомянутые стадии плавления разделены серией частичных спусков жидкого шлака S, осуществляемых в разных объемах.According to one embodiment of the invention, the melting method provides for the possibility of more than two melting stages, each of which has its own duration (melting period), while the melting stages mentioned are separated by a series of partial descents of liquid slag S carried out in different volumes.
В любой момент производственного цикла обеспечена возможность контроля температуры и определения химического состава жидкого чугуна G и жидкого шлака S.At any time during the production cycle, it is possible to control the temperature and determine the chemical composition of liquid iron G and liquid slag S.
На основе полученных результатов, когда количество ванадия в жидком чугуне G составляет по меньшей мере 75%, например 80% от ранее определенного количества ванадия в исходном рудном минерале, а количество оксида титана (TiO2) в жидком шлаке S составляет по меньшей мере 80%, например 90-95% от ранее определенного количества оксида титана (TiO2) в исходном рудном минерале, и, в частности, массовое содержание оксида титана (TiO2) в жидком шлаке S составляет по меньшей мере 40%, подачу электрической энергии прерывают и отдельно спускают жидкий шлак S и отдельно выпускают жидкий чугун G.Based on the results obtained, when the amount of vanadium in liquid iron G is at least 75%, for example 80% of the previously defined amount of vanadium in the original ore mineral, and the amount of titanium oxide (TiO 2 ) in liquid slag S is at least 80% for example, 90-95% of a previously determined amount of titanium oxide (TiO 2 ) in the original ore mineral, and, in particular, the mass content of titanium oxide (TiO 2 ) in liquid slag S is at least 40%, the supply of electrical energy is interrupted and separate the liquid slag S and separately about let out liquid cast iron G.
Такой отдельный спуск жидкого шлака и отдельный выпуск жидкого чугуна возможен благодаря первому постепенному наклонению вмещающей емкости 12 плавильной печи 11 в соответствующую сторону до достижения желаемого угла спуска шлака α, который может составлять, например, 8°, и последующему второму постепенному наклонению вмещающей емкости 12 плавильной печи 11 в противоположную сторону до достижения желаемого угла выпуска чугуна β.Such a separate descent of liquid slag and a separate release of liquid iron is possible due to the first gradual inclination of the containing capacity 12 of the melting furnace 11 in the appropriate direction until the desired angle of descent of the slag α, which can be, for example, 8 °, and the subsequent second gradual inclination of the containing melting capacity 12 the furnace 11 in the opposite direction to achieve the desired angle of release of iron β.
Например, в случае выпуска чугуна через дно вмещающей емкости 12 угол выпуска чугуна β может составлять приблизительно 14°, в то время как в случае выпуска чугуна через выпускной желоб 19 угол выпуска чугуна β может составлять приблизительно 35°.For example, in the case of casting iron through the bottom of the containing container 12, the casting angle β can be about 14 °, while in the case of casting iron through the discharge chute 19, the casting angle β can be about 35 °.
Далее описывается прикладной пример осуществления способа согласно предлагаемому изобретению.The following describes an applied example of the method according to the invention.
В этом примере рассматривается производительная цель, которая требует в течение производственного цикла (т.е. в течение времени от начала одного цикла плавления до начала следующего) длительностью приблизительно 120 мин скорость загрузки рудного минерала приблизительно 73 т/ч. В предположении, что в течение производственного цикла время, затрачиваемое на введение в плавильную печь материала, составляет приблизительно 94 мин, средняя скорость подачи рудного минерала составит 93 т/ч. Принимая во внимание начальную переходную стадию, на которой скорость подачи рудного минерала меньше, чем в установившемся режиме работы, максимальная скорость подачи Qmax в установившемся режиме работы может составлять приблизительно 96 т/ч.In this example, a production target is considered that requires, during a production cycle (i.e., the time from the beginning of one melting cycle to the beginning of the next) for about 120 minutes, the ore mineral loading rate to be approximately 73 t / h. Assuming that during the production cycle, the time spent on the introduction of material into the smelting furnace is approximately 94 minutes, the average feed rate of the ore mineral will be 93 t / h. Taking into account the initial transitional stage in which the feed rate of the ore mineral is lower than in the steady state operation, the maximum feed rate Qmax in the steady state operation may be approximately 96 t / h.
В качестве примера используемый в плавильном процессе согласно предлагаемому изобретению рудный минерал, прошедший предварительное восстановление, содержит железо, титан и ванадий, и может иметь следующий химический состав (в мас.%):As an example, used in the smelting process according to the invention, the ore mineral that has undergone preliminary reduction, contains iron, titanium and vanadium, and may have the following chemical composition (in wt.%):
железо (Fe) - 63,iron (Fe) - 63,
оксид двухвалентного железа (FeO) - 6,1 (степень металлизации 93%), углерод (С) - 2,5, оксид кальция (СаО) - 1,ferrous oxide (FeO) - 6.1 (metallization degree 93%), carbon (C) - 2.5, calcium oxide (CaO) - 1,
оксид магния (MgO) - 2,7%, диоксид кремния (SiO2) - 4,2%, оксид алюминия (Al2O3) - 4,0%, диоксид титана (TiO2) - 15,1,magnesium oxide (MgO) - 2.7%, silicon dioxide (SiO 2 ) - 4.2%, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) - 4.0%, titanium dioxide (TiO 2 ) - 15.1,
оксид ванадия (V2O5) - 0,7.vanadium oxide (V 2 O 5 ) - 0.7.
Рудный минерал, титаномагнетит, подают при температуре окружающей среды, которая обычноOre mineral, titanomagnetite, is served at ambient temperature, which is usually
- 10 030653- 10 030653
ниже 40°C.below 40 ° C.
Производительная цель такова, что плавильная печь должна быть загружаема со средней скоростью подачи титаномагнетита 73 т/ч (относительно среднего времени цикла плавления, которое включает также время, в течение которого материал не подают).The production target is such that the melting furnace must be loaded with an average titanomagnetite feed rate of 73 t / h (relative to the average melting cycle time, which also includes the time during which the material is not fed).
Как следует из вышеизложенного, может быть предпочтительным такое решение, при котором выбирают плавильную печь 11, в которой внутренний диаметр вмещающей емкости 12 достаточен, чтобы обеспечить большую площадь контакта между жидким чугуном G и жидким шлаком S. Поэтому предлагается использовать плавильную печь 11 с внутренним диаметром вмещающей емкости 12, равном приблизительно 7 м. Кроме того, вмещающая емкость 12 должна быть такой, чтобы при каждом цикле плавления она могла производить и вмещать жидкий чугун G, общее количество которого составляет 100 т.As follows from the foregoing, it may be preferable to choose a melting furnace 11 in which the internal diameter of the containment container 12 is sufficient to provide a large contact area between the liquid iron G and the liquid slag S. It is therefore proposed to use the melting furnace 11 with an internal diameter capacity of 12, approximately 7 m. In addition, the capacity of 12 must be such that during each melting cycle it can produce and contain liquid iron G, the total amount of which It is 100 tons.
Химический состав, указанный для титаномагнетита в приведенном выше примере, таков, что из каждой тонны подаваемого в плавильную печь материала получают жидкий чугун G в количестве приблизительно 0,69 т и жидкий шлак S в количестве приблизительно 0,30 т.The chemical composition specified for titanomagnetite in the above example is such that from each ton of material fed to the smelting furnace, liquid iron G is obtained in an amount of approximately 0.69 tons and liquid slag S in an amount of approximately 0.30 tons.
Поэтому в течение плавильного цикла должно быть подано приблизительно 145 т титаномагнетита, а длительность плавильного цикла равна приблизительно 120 мин.Therefore, during the melting cycle, approximately 145 tons of titanomagnetite must be supplied, and the duration of the melting cycle is approximately 120 minutes.
Считая, что плотность жидкого шлака составляет приблизительно 2,2 т/м3, объем жидкого шлака, получаемого в течение одного плавильного цикла, равен 13,6 м3.Assuming that the density of the liquid slag is approximately 2.2 t / m 3 , the volume of the liquid slag produced during one melting cycle is 13.6 m 3 .
Определен диаметр жидкой ванны, т.е. части плавильной камеры 14, способной вмещать жидкий чугун G и жидкий шлак S, который задан внутренним диаметром вмещающей емкости 12 за вычетом толщины защитного покрытия 15 слоя твердого шлака, приставшего к этому защитному покрытию 15.The diameter of the liquid bath, i.e. parts of the melting chamber 14 capable of holding liquid iron G and liquid slag S, which is given by the internal diameter of the containing container 12 minus the thickness of the protective coating 15 of a layer of solid slag adhering to this protective coating 15.
Упомянутый слой твердого шлака предполагается наличествующим в случае, если использованы теплопроводное жаростойкое покрытие 15а и охлаждение вмещающей емкости 12 от внешнего источника с помощью набора трубок 15b.Said solid slag layer is assumed to be present if a heat-conducting heat-resistant coating 15a and cooling the containing container 12 from an external source are used with a set of tubes 15b.
Если предположить, что толщина защитного покрытия 15 равна приблизительно 0,55 м, а толщина приставшего к этому защитному покрытию слоя твердого шлака равна приблизительно 0,33 м, то при [внутреннем] диаметре вмещающей емкости 12, равном 7 м, диаметр жидкой ванны составит приблизительно 5,3 м, а поверхность жидкой ванны 22 составит 2 м (sic!).If we assume that the thickness of the protective coating 15 is approximately 0.55 m, and the thickness of the layer of solid slag adhering to this protective coating is approximately 0.33 m, then with an [inner] diameter of the holding capacity 12 equal to 7 m, the diameter of the liquid bath will be approximately 5.3 m, and the surface of the liquid bath 22 is 2 m (sic!).
Шапка жидкого шлака S, образующегося на протяжении производственного цикла, согласно подсчетам равна приблизительно 620 мм.The cap of the liquid slag S formed during the production cycle is estimated to be approximately 620 mm.
Поэтому, если предположить, что весь жидкий шлак S, образовавшийся при плавлении, остался в печи и в начале плавления с целью как можно большего погружения электрической дуги толщина шлака должна составлять по меньшей мере 200 мм, то окончательная толщина шлака составляла бы приблизительно 820 мм. При такой толщине процесс восстановления был бы чрезвычайно затруднен, особенно на стадии работы в установившемся режиме. По этой причине с учетом химического состава подаваемого материала и размеров плавильной печи 11 целесообразно выбрать такой процесс, который в конце периода плавления предусматривает промежуточный спуск жидкого шлака S.Therefore, if it is assumed that all the molten slag S formed during melting remained in the furnace and at the beginning of melting in order to immerse the electric arc as much as possible, the slag thickness should be at least 200 mm, then the final slag thickness would be approximately 820 mm. With such a thickness, the recovery process would be extremely difficult, especially at the stage of steady state operation. For this reason, taking into account the chemical composition of the feed material and the size of the smelting furnace 11, it is advisable to choose a process that at the end of the melting period provides for an intermediate descent of the liquid slag S.
Однофазный процесс, не предусматривающий частичного спуска жидкого шлака, был бы возможен при увеличении диаметра плавильной печи 11, что ограничило бы шапку жидкого шлака S; однако это привело бы к увеличению рассеяния тепла и снижению энергетической эффективности процесса, кроме того, это повлекло бы более высокую стоимость плавильной установки.A single-phase process that does not involve the partial descent of the liquid slag would be possible with an increase in the diameter of the smelting furnace 11, which would limit the cap of the liquid slag S; However, this would lead to an increase in heat dissipation and a decrease in the energy efficiency of the process; moreover, this would entail a higher cost of the smelter.
Поэтому, если решено осуществлять плавильный процесс с промежуточным спуском части жидкого шлака S, то, как установлено, этот спуск следует делать после того, как осуществлена подача половины от общего количества материала, подаваемого в этом цикле плавления. Поэтому толщина слоя жидкого шлака S, ожидаемая в начале этого частичного спуска жидкого шлака S, равна приблизительно 510 мм.Therefore, if it is decided to carry out the smelting process with an intermediate descent of part of the liquid slag S, then, as established, this descent should be done after half of the total material supplied in this melting cycle has been fed. Therefore, the thickness of the liquid slag layer S, expected at the beginning of this partial descent of the liquid slag S, is approximately 510 mm.
Как можно видеть на фиг. 5, рассматриваемый в качестве примера плавильный цикл имеет следующие стадии.As can be seen in FIG. 5, considered as an example, the melting cycle has the following stages.
Минуты 0-7: стадия первоначальной подготовки плавильной печи 11 (проверка работоспособности устройств и компонентов плавильной печи 11).Minutes 0-7: initial stage of preparation of the smelting furnace 11 (testing the operability of devices and components of the smelting furnace 11).
Минуты 7-15: первоначальная переходная стадия с одновременной подачей материала с пониженной скоростью (50-70 т/ч) и подачей электрической энергии с пониженной мощностью (35-55 МВт), чтобы довести температуру жидкой ванны до требуемой величины (больше 1450°C). Вместе с рудным минералом или в другом режиме (через альтернативные точки входа) могут подаваться реагентвосстановитель и шлакообразующие материалы.Minutes 7-15: initial transition stage with simultaneous supply of material with reduced speed (50-70 t / h) and supply of electric energy with reduced power (35-55 MW) to bring the temperature of the liquid bath to the required value (more than 1450 ° C ). Together with the ore mineral or in another mode (through alternative entry points), a reducing agent and slag-forming materials can be supplied.
Например, в случае рудного минерала, описанного выше, и в предположении, что в нем массовое отношение количества оксида титана к общему количеству оксидов (за вычетом оксидов железа) равно 0,53, удельное потребление (отношение массы материала, подаваемого на протяжении одного плавильного цикла, к массе рудного минерала, подаваемого на протяжении одного плавильного цикла), требуемое для получения желаемой степени восстановления ванадия и получения шлака с высоким содержанием оксида титана (более 40%), находится в следующем диапазоне: кокс - 20-34 кг/кг, шлакообразующие материалы - менее 35 кг/кг.For example, in the case of the ore mineral described above, and assuming that it has a mass ratio of titanium oxide to the total amount of oxides (excluding iron oxides), it is 0.53, the specific consumption (ratio of the mass of material fed during one melting cycle , to the mass of the ore mineral supplied during one melting cycle) required to obtain the desired degree of reduction of vanadium and to obtain slag with a high content of titanium oxide (more than 40%) is in the following range: coke - 20-34 kg / kg, slag-forming materials - less than 35 kg / kg.
Минуты 15-54: стадия плавления, подача электроэнергии с максимальной мощностью (65-75 МВт)Minutes 15-54: melting stage, power supply with maximum power (65-75 MW)
- 11 030653- 11 030653
и подача рудного минерала с максимальной скоростью (85-105 т/ч).and the supply of ore mineral with a maximum speed (85-105 t / h).
Например, в случае плавления рудного минерала, подвергнутого предварительному восстановлению, характеризующегося степенью металлизации 93%, содержанием углерода 2%, общим содержанием оксидов (за вычетом оксидов железа) 28%, при температуре окружающей среды от 5 до 40°C, удельная подача Msp рудного минерала, подаваемого в плавильную печь в течение стадии плавления, находится в диапазоне 20-25 кг/(мин-МВт). Этот диапазон определяет максимальную, подаваемую на стадии плавления электрическую мощность в установившемся режиме работы. Электрическая мощность, подаваемая на стадии плавления, обозначаемая как Pmax, может быть определена по следующей формуле:For example, in the case of smelting ore mineral, subjected to a preliminary reduction, characterized by a degree of metallization of 93%, carbon content 2%, total oxide content (minus iron oxides) 28%, at an ambient temperature from 5 to 40 ° C, specific feed Msp ore the mineral supplied to the smelter during the melting stage is in the range of 20-25 kg / (min-MW). This range determines the maximum electric power supplied at the melting stage in the steady state operation. The electrical power supplied to the melting stage, denoted as Pmax, can be determined by the following formula:
Ртах = k*Qmax/Msp.Mouth = k * Qmax / Msp.
Например, при величинах Qmax и Msp, указанных выше, Pmax составит приблизительно 70 МВт.For example, with the values of Qmax and Msp indicated above, Pmax will be approximately 70 MW.
В случае рудного минерала с другим химическим составом и/или в случае другого значения температуры изменится отношение между электрической мощностью и подачей рудного минерала на стадии поддержания. Для других значений указанных характеристик величина определенной выше удельной подачи Msp рудного минерала может быть скорректирована умножением ее на коэффициент k, величина которого зависит от степени металлизации рудного минерала, содержания углерода, содержания оксидов (за вычетом оксидов железа) и температуры подачи рудного минерала.In the case of an ore mineral with a different chemical composition and / or in the case of a different temperature value, the ratio between the electrical power and the feed of the ore mineral at the maintenance stage will change. For other values of these characteristics, the magnitude of the specific supply Msp of the ore mineral determined above can be adjusted by multiplying it by a factor k, the value of which depends on the degree of metallization of the ore mineral, carbon content, oxide content (minus iron oxides) and temperature of ore mineral supply.
В процессе плавления реагент-восстановитель и шлакообразующие материалы могут подаваться одновременно с рудным минералом или же через альтернативные точки входа. За несколько минут до остановки подачи рудного минерала выполняют химический анализ шлака и жидкого чугуна.In the process of melting, the reducing agent and slag-forming materials can be supplied simultaneously with the ore mineral or through alternative entry points. A few minutes before the ore mineral supply is stopped, chemical analysis of slag and molten iron is performed.
Минуты 54-57: стадия поддержания, при которой обеспечена возможность поддержания или повышения температуры при подаче электрической энергии без подачи рудного минерала (но не исключается внесение реагента-восстановителя и/или шлакообразующих материалов) с целью завершения (на основе химического анализа двух стадий) восстановления ванадия перед спуском жидкого шлака S.Minutes 54-57: maintenance stage at which it is possible to maintain or increase the temperature when applying electrical energy without feeding the ore mineral (but adding reagent-reducing agent and / or slag-forming materials is not excluded) to complete (based on chemical analysis of two stages) recovery vanadium before the descent of liquid slag S.
Минуты 57-61: частичный спуск жидкого шлака S путем наклонения вмещающей емкости 12 плавильной печи 11. Регулирование количества жидкого шлака S может быть осуществлено путем визуального наблюдения за шапкой жидкого шлака S внутри вмещающей емкости 12, или путем измерения количества жидкого шлака S, спускаемого в подходящее вместилище, или с помощью системы взвешивания плавильной печи 11. Цель состоит в приведении размера шапки жидкого шлака S во вмещающей емкости 12 к величине от 150 до 250 мм.Minutes 57-61: partial descent of liquid slag S by tilting the holding capacity 12 of the smelting furnace 11. The amount of liquid slag S can be controlled by visually observing the head of the liquid slag S inside the holding capacity 12, or by measuring the amount of liquid slag S going into suitable container, or using the weighing system of the smelting furnace 11. The goal is to bring the size of the cap of the liquid slag S in the holding tank 12 to a value from 150 to 250 mm.
Минуты 61-66: как в период минут 7-15.Minutes 61-66: as in the period of minutes 7-15.
Минуты 66-107: как в период минут 15-54.Minutes 66-107: as in the period of 15-54 minutes.
Минуты 107-113: как в период минут 54-57.Minutes 107-113: as in the period of minutes 54-57.
Минуты 113-120: окончательный спуск жидкого шлака путем наклонения плавильной печи в соответствующем направлении и последующий выпуск жидкого чугуна путем наклонения плавильной печи в противоположном направлении.Minutes 113-120: the final descent of the liquid slag by tilting the melting furnace in the corresponding direction and the subsequent release of the molten iron by tilting the melting furnace in the opposite direction.
Должно быть понятно, что описанные выше плавильная установка 10 и способ плавления рудного минерала, содержащего железо, титан и ванадий, могут быть подвернуты модификациям и к ним могут быть сделаны добавления без нарушения объема и духа предлагаемого изобретения.It should be understood that the above-described smelter 10 and the method of melting an ore mineral containing iron, titanium and vanadium can be rolled up to modifications and additions can be made to them without disturbing the scope and spirit of the invention.
Должно быть понятно также, что, хотя предлагаемое изобретение было описано на конкретных примерах, специалист в данной отрасли техники сможет без труда получить другие эквивалентные варианты осуществления предлагаемых плавильной установки и способа плавления, признаки которых изложены в формуле изобретения, и поэтому попадающих в объем охраны, определяемый этой формулой изобретения.It should also be understood that, although the present invention has been described with specific examples, a specialist in this branch of technology will be able to easily obtain other equivalent embodiments of the proposed melting plant and melting method, the characteristics of which are set forth in the claims, and therefore fall within the scope of protection, defined by this claims.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT000148A ITUD20130148A1 (en) | 2013-11-12 | 2013-11-12 | PROCEDURE FOR THE MERGER OF MINERALS CONTAINING IRON, TITANIUM AND VANADIUM |
PCT/IB2014/065951 WO2015071823A1 (en) | 2013-11-12 | 2014-11-11 | Method for melting minerals containing iron, titanium and vanadium |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201600385A1 EA201600385A1 (en) | 2016-10-31 |
EA030653B1 true EA030653B1 (en) | 2018-09-28 |
Family
ID=49725301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201600385A EA030653B1 (en) | 2013-11-12 | 2014-11-11 | Method for melting ore minerals containing iron, titanium and vanadium |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106062217B (en) |
EA (1) | EA030653B1 (en) |
IT (1) | ITUD20130148A1 (en) |
WO (1) | WO2015071823A1 (en) |
ZA (1) | ZA201603896B (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109385316B (en) * | 2018-10-09 | 2021-08-17 | 湖北谷城新和有限公司 | Fuel production method based on vanadium-containing stone coal co-production steam and vanadium pentoxide raw material |
CN111705227B (en) * | 2020-06-29 | 2022-03-22 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | Method for smelting titanium slag by two-step method |
CN112899491A (en) * | 2021-01-21 | 2021-06-04 | 普米吉(上海)国际贸易有限公司 | Method for smelting heterogeneous ingot in electric furnace |
CN118089403B (en) * | 2024-04-26 | 2024-07-12 | 山西臻世锦节能科技有限公司 | Reduction furnace for comprehensively modifying steel slag, equipment and method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3463629A (en) * | 1965-09-03 | 1969-08-26 | Gerald Gordon Hatch | Manufacturing steel and alloys of iron |
US3929461A (en) * | 1974-02-27 | 1975-12-30 | Ferrovanadium Corp N I | Fusion-oxidation process for recovering vanadium and titanium from iron ores |
WO2006108691A1 (en) * | 2005-04-13 | 2006-10-19 | Techint Compagnia Tecnica Internazionale S.P.A. | Equipment for measurement and control of load material or scrap feeding into a furnace and relative method |
CN102690944A (en) * | 2012-06-19 | 2012-09-26 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | Method for comprehensively recovering vanadium, titanium and iron from high-vanadium vanadium titano-magnetite |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101613825A (en) * | 2003-10-18 | 2009-12-30 | 攀枝花金钛高科技有限责任公司 | The method of utilizing titanium, iron ore to produce titanium, steel work |
-
2013
- 2013-11-12 IT IT000148A patent/ITUD20130148A1/en unknown
-
2014
- 2014-11-11 CN CN201480072844.5A patent/CN106062217B/en active Active
- 2014-11-11 WO PCT/IB2014/065951 patent/WO2015071823A1/en active Application Filing
- 2014-11-11 EA EA201600385A patent/EA030653B1/en not_active IP Right Cessation
-
2016
- 2016-06-08 ZA ZA2016/03896A patent/ZA201603896B/en unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3463629A (en) * | 1965-09-03 | 1969-08-26 | Gerald Gordon Hatch | Manufacturing steel and alloys of iron |
US3929461A (en) * | 1974-02-27 | 1975-12-30 | Ferrovanadium Corp N I | Fusion-oxidation process for recovering vanadium and titanium from iron ores |
WO2006108691A1 (en) * | 2005-04-13 | 2006-10-19 | Techint Compagnia Tecnica Internazionale S.P.A. | Equipment for measurement and control of load material or scrap feeding into a furnace and relative method |
CN102690944A (en) * | 2012-06-19 | 2012-09-26 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | Method for comprehensively recovering vanadium, titanium and iron from high-vanadium vanadium titano-magnetite |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106062217A (en) | 2016-10-26 |
ITUD20130148A1 (en) | 2015-05-13 |
ZA201603896B (en) | 2017-08-30 |
WO2015071823A1 (en) | 2015-05-21 |
EA201600385A1 (en) | 2016-10-31 |
CN106062217B (en) | 2018-03-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3472650A (en) | Electric-arc steelmaking | |
EP2757163B1 (en) | Slag supply container for electric furnace for steel slag reduction | |
RU2390700C2 (en) | Turbo-inductive crucible furnace | |
EA030653B1 (en) | Method for melting ore minerals containing iron, titanium and vanadium | |
CN108676962B (en) | High-performance alloy ultra-pure purification vacuum induction melting system and use method thereof | |
US7618582B2 (en) | Continuous steel production and apparatus | |
US20170280519A1 (en) | Inert gas blanketing of electrodes in an electric arc furnace | |
CN108568514A (en) | A kind of devices and methods therefor controlling vacuum induction melting field trash and slag inclusion | |
US6693947B1 (en) | Method to protect the anode bottoms in batch DC electric arc furnace steel production | |
KR101425572B1 (en) | Furnace for melting Aluminum Puck by Precipitation | |
Rodd et al. | SNNC: a new ferronickel smelter in Korea | |
CN101665850B (en) | Device for heating and smelting sponge iron, separating iron slag and refining molten steel | |
US10731923B2 (en) | Furnace for melting and treating metal and metallic waste and method therefor | |
CN210856207U (en) | Liquid metal refining device and liquid metal smelting system | |
JP2001181727A (en) | Method for monitoring condition in electric furnace | |
KR20030030873A (en) | A method for operating a steelmaking furnace during a steelmaking process | |
US4363653A (en) | Method and apparatus for melting solid pieces of metal | |
US3690867A (en) | Electric-arc steelmaking | |
RU2377325C2 (en) | Tank-casting mould of installation for receiving of ferrotitanium by means of electroarc melting of rutile under layer of protective flux | |
JPS6128913B2 (en) | ||
Peter et al. | Introduction of a novel, scrap-based, fully continuous steelmaking process | |
KR101510285B1 (en) | Apparatus for removing slag | |
RU2108396C1 (en) | Method of pig iron desulfurization in induction furnace with acid lining | |
RU72227U1 (en) | INSTALLATION OF ELECTRIC SLAG REFINING OF CAST IRON CHIP | |
RU32494U1 (en) | Material melting device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KG TJ TM |