PL181057B1 - Sposób produkcji żużla rafinacyjnego stosowanego przy wytwarzaniu stali - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania-wapienno - glinowego żużla rafinacyjnegowpiecach płomiennych, którego główne składniki mineralogiczne stanowiągiinianywapniowe typu 12CaO -7Ai2O3, CaO ·Ai2O3, 3CaOAI2O3, CaO-2Ai2O3, 2CaO·Ai2O3 - SO3,6CaO -4Ai2O3 ·MgO · SiO2, spiekanego z mieszaniny kamieniawapiennego oraz tienku giinuwpostacitechnicznegotienku giinu iub wodorotienku giinu i innych substytutów giinonośnych, w takiej iiości aby zawartość CaO i Ai2O3 wynosiła odpowiednio 50 - 60% i 40 - 49%, znamienny tym, ze wsad zawiera mineraiizatory w postaci tienków MgO i K2O w iiości do 2,5% wagowo, korzystnie 1,5% przy uziarnieniu surowców stosowanych do produkcji wynoszącym poniżej 1 mm, korzystnie 63 pm, a proces syntezy prowadzi się przy temperatrurze 1200 - 1450°C, korzystnie 1370°C w atmosferze redukcyjnej, a czas procesu wynosi co najmniej 40 min, korzystnie 60 min.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób produkcji w piecach obrotowych, szybowych, łukowo-oporowych, tunelowych i okresowych żużla wapienno glinowego stosowanego podczas rafinacji stali w kadzi.

Aktualnie produkcja stali odbywa się dwóch etapach wytwarzanie ciekłego półproduktu w konwertorze tlenowym lub piecu łukowym oraz rafinacja w urządzeniach metalurgii pozapiecowej. Zarówno w konwertorze jak i piecu łukowym proces odbywa się w obecności żużla piecowego. Żużel piecowy charakteryzuje się własnościami utleniającymi, dużą zawartością fosforu i siarki, co powoduje, że nie można w sposób skuteczny prowadzić wjego obecności procesu rafinacji stali. Rafinacja stali w kadzi, niezależnie od urządzenia, odbywa się pod specjalnie utworzonym żużlem kadziowym. Własności fizykochemiczne takiego żużla decydują o jakości uzyskiwanej stali, a technologia jego tworzenia o ekonomice procesu.

Żużle kadziowy powinien spełniać następujące funkcje:

- stworzyć ciekłą fazę tlenkową na powierzchni kąpieli metalowej przez cały czas trwania rafinacji, celem zabezpieczenia jej przed kontaktem z atmosferą,

- asymilować wtrącenia niemetaliczne istniejące w stali,

- charakteryzować się nieutleniającym lub redukującym potencjałem w odniesieniu do stali,

- stwarzać warunki do przechodzenia siarki ze stali do żużla,

- nie powodować erozji materiałów ogniotrwałych kadzi,

- stwarzać stabilne warunki płonięcia łuku w przypadku jego stosowania do podgrzewania stali,

- izolować przed stratami ciepła.

Przedstawione powyżej funkcje najlepiej spełniają żużle wapienno - glinowe, charakteryzujące się stosunkowo niską temperaturę topnienia poniżej 1700 K. Taką temperaturę topnienia uzyskuje się przy udziale procentowym tlenków, składników żużla wynoszącym 50 + 60% CaO, 40 - 49% AbO3, 2 - 5% SiO2 [1-3].

Żużel wapienno - glinowy na powierzchni ciekłej stali w kadzi można utworzyć poprzez:

- dodanie do kadzi gotowego, stałego żużla syntetycznego,

- utworzenie żużla rafinacyjnego w oparciu o mieszanki na bazie układu CaO-AkC^-SiCT,

- dodanie wapna, a odpowiedni skład żużla rafinacyjnego tworzy się w wyniku reakcji CaO i M2O3 powstającego z odtleniania stali glinem.

181 057

W praktyce produkcyjnej korzystne jest tworzenie żużla rafinacyjnego w oparciu o mieszanki na bazie układu CaO-Al2O3-SiO₂. Składniki mieszanki w oparciu o które tworzony jest żużel kadziowy indywidualnie nie roztapiaj ą się w temperaturach procesu rafinacj i stali. Jednak w wyniku tworzenia się eutektyk i rozpuszczania się jednych w drugich składniki te tworzą mieszaniny posiadające temperatury topienia niższe niż temperatura procesu. Celem poprawy warunków rozpuszczania się składniki żużli kadziowych powinny posiadać odpowiednią wielkość ziarna i być dobrze wymieszane. W warunkach przemysłowych wielkość uziarnienia powinna wynosić 1 - 4 mm. Zbyt małe uziarnienie może powodować pylenie podczas podawania do kadzi. Wspomniane mieszanki można tworzyć w oparciu o stosunkowo tanie materiały odpadowe. Sposoby tworzenia żużla rafinacyjnego zostały podane w polskich opisach patentowych nr 125 648, 125 943 i 146 624 oraz amerykańskim nr 5279639.

Najkorzystniejsze ze względów metalurgicznych jest stosowanie gotowego żużla syntetycznego jako jedynego składnika żużla kadziowego. Żużel syntetyczny zawiera tlenki wapnia i glinu o składzie mineralogicznym odpowiadającym fazom: 12CaO · 7Al2O₃, CaO · A^O₃, CaO · 2A^O3,3CaO · A^O₃,2CaO · Al₂O₃ · SiO₂. Można go uzyskać poprzez stopienie wapna i boksytu w piecu łukowo oporowym. Taka technologia stapiania wymaga stosowania dużych ilości energii elektrycznej będącej źródłem ciepła, co wymusza duże koszty procesu produkcji.

Istotą wynalazku jest sposób produkcji wapienno - glinowego żużla rafinacyjnego w piecach płomiennych poprzez wypalanie kamienia wapiennego i jednoczesne spiekanie utworzonego tlenku wapnia z tlenkiem glinu w postaci technicznego A^3 lub w postaci j ego wodorotlenku lub różnych typów boksytów w takiej ilości aby zawartość CaO we wsadzie wynosiła 50 - 60% i Al2O3 odpowiednio 40 - 49% oraz mineralizatorów w postaci MgO i K2O w ilości do 2,5% wagowych, korzystnie 1,5%. Surowce do produkcji żużla powinny być wcześniej rozdrobnione do frakcji poniżej 1 mm, a najkorzystniej poniżej 63 pm i wymieszane metodą homogenizacji na sucho lub mokro. Temperatura procesu spiekania winna wynosić 1200 -1450°C, korzystnie 1370°C w atmosferze redukcyjnej, a czas procesu powinien wynosić co najmniej 40 min, korzystnie 60 min.

Głównymi składnikami otrzymywanego żużla są gliniany wapniowe typu 12CaO 7Al2O3, CaO -A^, 3CaO · A^O3, CaO · 2A^, 2CaO · AFO3 · SiO2,6 CaO AAFĄ •MgO · SiO2. Skład chemiczny i fazowy produkowanego w opisany powyżej sposób wapienno - glinowego żużla rafinacyjnego może wahać się w szerokich granicach, zależnie od doboru surowców i parametrów procesu. Uzyskiwany według technologii opisanej w patencie wapienno - glinowy żużel rafinacyjny ma własności zbliżone do uzyskiwanego metodą stapiania w piecach łukowo-oporowych żużla syntetycznego, którego głównym składnikiemjest glinian wapniowy 12CaO · 7A^O3.

Przykład I.

25,2% wagowych szlamu tlenkowego sporządzono z 55% wagowych rozdrobnionego na sucho technicznego tlenku glinu o zawartości a-Al2O3 max 30% i o uziarnieniu poniżej 0,06 mm i 45% wagowych wody zmieszano z 73,3% wagowych szlamu sporządzonego z 55% wagowych węglanu wapnia i 45% wagowych wody, dodano mineralizatora 1,5% wagowych w postaci szlamu sporządzonego z 55% wagowych rozdrobnionego na mokro węglanu magnezu i 45% wagowych wody. Uziarnienie wszystkich składników było poniżej 0,06 mm.

W przeliczeniu na stan wyprażony zawartość A^O3 w technicznym tlenku glinu wynosiła 98,5% przy stracie prażenia 0,5%, a zawartość CaO w kamieniu wapiennym wynosiła 98% przy stracie prażenia 42,5%, natomiast zawartość MgO w węglanie magnezu wynosiła 42%.

Składniki ujednorodniono w postaci szlamu, który zawierał w stanie suchym 1,5% wagowych tlenku magnezu, 25,2% wagowych tlenku glinu i 73,3% wagowych węglanu wapnia. Szlam wypalono w piecu obrotowym w temperaturze syntezy glinianów wapnia 1370°C przetrzymując materiał w strefie spiekania przez 40 minut. W wyniku procesu uzyskano granulat o wielkości ziarna do 50 mm i składzie chemicznym: A^C^ - 43%, CaO - 51%, Fe2O3 -1,4%, MgO -1,5%, SiO2 - 2%. Granulat rozdrobniono na kruszarce walcowej i przesiano uzyskując frakcje ziarnową 1-4 mm.

181 057

Przykład II.

28,4% wagowych szlamu tlenkowego sporządzono z 55% wagowych rozdrobnionego na mokro wysokoglinowego boksytu surowego i 45% wagowych wody, zmieszano z 70,1% wagowych szlamu sporządzono z 55% wagowych kamienia wapiennego i 45% wagowych wody i następnie dodano węglanu potasu K2CO3 w postaci stałej, wnoszącego 1,5% wagowych K₂O jako mineralizatora.

Kamień wapienny i boksyt surowy rozdrobniono na mokro do uziarnienia poniżej 0,06 mm. Kamień wapienny posiadał następujący skład chemiczny w przeliczeniu na stan wyprażony: 98% CaO, 1,5% SiO2, 0,5% Fe2O3. Straty prażenia wynosiły 42,5%.

Surowy boksyt wysokoglinowy zawierał w przeliczeniu na stan wyprażony: 87,5% Ayty 3,5% T1O2, 2,5% Fe2O3, 4,5% SiO2. Straty prażenia wynosiły 19%.

Składniki ujednorodniono w postaci szlamu, który zawierał w stanie suchym 28,4% wagowych tlenku glinu i 70,1 % wagowych wapnia oraz 1,5% wagowych tlenku potasu. Szlam wypalono w piecu obrotowym w temperaturze syntezy glinianów 1370°C przetrzymując materiał w strefie spiekania przez 40 minut i uzyskując granulat o wielkości ziarna 0-50 mm i składzie chemicznym: AI2O3 - 43%, CaO - 51%, Fe2O3 - 1,4%, K2O -1,5%, SiO2 - 2%. Granulat rozdrobniono na kruszarce walcowej i przesiano uzyskując frakcje ziarnową 1-4 mm.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania wapienno - glinowego żużla rafinacyjnego w piecach płomiennych, którego główne składniki mineralogiczne stanowią gliniany wapniowe typu 12CaO -7Al₂O3, CaO -Al₂O3, 3CaO Al₂O3, CaO · 2Al₂O3, 2CaO · Al₂O3 · S1O3,6 CaO · 4Al₂O3 · MgO · SiO₂, spiekanego Z mieszaniny kamienia wapiennego oraz tlenku glinu w postaci technicznego tlenku glinu lub wodorotlenku glinu i innych substytutów glinonośnych, w takiej ilości aby zawartość CaO i Al2O3 wynosiła odpowiednio 50 - 60% i 40 - 49%, znamienny tym, ze wsad zawiera mineralizatory w postaci tlenków MgO i K2O w ilości do 2,5% wagowo, korzystnie 1,5% przy uziarnieniu surowców stosowanych do produkcji wynoszącym poniżej 1 mm, korzystnie 63 pm, aproces syntezy prowadzi się przy temperatrurze 1200 + 1450°C, korzystnie 1370°C watmosferze redukcyjnej, a czas procesu wynosi co najmniej 40 min, korzystnie 60 min.