RU2142018C1

RU2142018C1 - Briquette for metallurgical production

Info

Publication number: RU2142018C1
Application number: RU98115495A
Authority: RU
Inventors: А.С. Белкин; М.А. Цейтлин; Г.П. Зуев; Л.С. Загайнов; С.Г. Мурат; А.Г. Ситнов; Г.А. Дорофеев
Original assignee: Открытое акционерное общество совместное предприятие акционерная компания "Тулачермет"; Белкин Александр Сергеевич; Зуев Геннадий Павлович
Priority date: 1998-08-13
Filing date: 1998-08-13
Publication date: 1999-11-27

Abstract

FIELD: applicable in steel melting and iron smelting for production of castings of various applications. SUBSTANCE: briquette contains, wt.%: iron ore concentrate 5.0-35.0; carbon binder 1.0-10.0; carburizer 0.5-10.0; the balance, cast iron chips. EFFECT: reduced duration of heat and decreased power consumption. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к подготовке шихтовых материалов для выплавки стали, и может быть использовано при получении жидкого чугуна для изготовления отливок различного назначения. The invention relates to the field of metallurgy, specifically to the preparation of charge materials for steelmaking, and can be used to produce molten iron for the manufacture of castings for various purposes.

В настоящее время отход производства - чугунная стружка, частично утилизируется путем использования метода динамического горячего прессования, а частично используется как связующее вещество для получения качественных брикетов из железных руд и концентратов. At present, production waste - cast iron shavings, is partially utilized using the dynamic hot pressing method, and is partially used as a binder to produce high-quality briquettes from iron ores and concentrates.

Способ брикетирования руд с чугунной стружкой предложен Н.А.Ярхо для криворожских гематитовых руд. A method for briquetting ores with cast-iron shavings was proposed by N. A. Yarkho for Kryvyi Rih hematite ores.

Согласно электрохимической теории коррозии, железо и руда в присутствии электролита (соли и влаги) образуют гальванические пары, в результате действия которых железо (чугунная стружка) растворяется с образованием продуктов коррозии. Электропроводность руды является главным фактором, влияющим на протекание локализованных около частиц стружки коррозийных процессов. Малое и сравнительно малое электрическое сопротивление руд, как правило, обусловливает нормальное действие гальванических пар и нормальное протекание процессов коррозии. According to the electrochemical theory of corrosion, iron and ore in the presence of an electrolyte (salt and moisture) form galvanic vapors, as a result of which iron (cast iron shavings) dissolves to form corrosion products. The electrical conductivity of the ore is the main factor affecting the occurrence of corrosion processes localized near chip particles. Small and relatively low electrical resistance of ores, as a rule, determines the normal action of galvanic pairs and the normal course of corrosion processes.

Скорость коррозии зависит от следующих факторов: потенциала и электропроводности руды, перенапряжения водорода на катодных участках, температуры, крупности руды и количества кислорода в воздухе, количества и концентрации электролитов, состава стружки и др. The corrosion rate depends on the following factors: potential and electrical conductivity of the ore, overstrain of hydrogen at the cathode sections, temperature, ore size and amount of oxygen in the air, the amount and concentration of electrolytes, chip composition, etc.

При образовании гальванической пары железо выполняет роль анода, а руда - катода. Благодаря хорошей электропроводности руды между стружкой и рудой создается большая катодная поверхность, что способствует растворению стружки. Наибольшей электропроводностью обладают магнитные железняки, поэтому при их брикетировании получается пронизанность и цементация продуктами коррозии и прочность брикетов. При брикетировании неэлектропроводных гидратных руд коррозийные процессы протекают медленнее вследствие наличия в самой стружке примесей. В связи с этим продукта коррозии, локализуясь около стружки, не пронизывают всей руды и почти не цементируют ее. In the formation of a galvanic pair, iron acts as an anode, and ore as a cathode. Due to the good electrical conductivity of the ore, a large cathode surface is created between the chips and the ore, which contributes to the dissolution of the chips. Magnetic iron ore possesses the highest electrical conductivity, therefore, when they are briquetted, penetration and cementation by corrosion products and briquette strength are obtained. When briquetting non-conductive hydrated ores, corrosion processes proceed more slowly due to the presence of impurities in the chip itself. In this regard, the corrosion product, localized near the chips, does not penetrate the entire ore and almost does not cement it.

Роль кислорода воздуха в процессе коррозии двоякая. С одной стороны, он, соединяясь с водородом, выделяющимся на катодных участках, деполяризует их, уменьшает перенапряжение и тем самим ускоряет процесс. С другой - окисляя железо до закисного, тормозит дальнейший его переход в ионную форму. Окисляя закисное железо и окисное, кислород способствует дальнейшему растворению железа. The role of air oxygen in the corrosion process is twofold. On the one hand, it, combining with hydrogen released at the cathode sites, depolarizes them, reduces overvoltage and thereby accelerates the process. On the other hand, oxidizing iron to ferrous, it inhibits its further transition to ionic form. Oxidizing ferrous iron and oxide, oxygen contributes to the further dissolution of iron.

Необходимо отметить, что большое влияние на скорость коррозии и цементации брикетов оказывают влажность и состав шихты, длительность приложения давления, условия хранения и др. It should be noted that moisture and the composition of the mixture, the duration of application of pressure, storage conditions, etc. have a great influence on the rate of corrosion and cementation of briquettes.

При одинаковом содержании стружки в шихте прочность брикетов будет больше, чем мельче стружка, так как в этом случае образуется большее число коррозийных центров, а следовательно, и большая пронизанность руды продуктами коррозии. With the same content of chips in the charge, the strength of the briquettes will be greater than finer chips, since in this case a greater number of corrosion centers are formed, and, consequently, a greater penetration of ore by corrosion products.

При упрочнении брикетов с чугунной стружкой и электролитом на воздухе могут происходить два вида электрохимической коррозии: атмосферная и в растворах электролитов. When hardening briquettes with cast iron chips and an electrolyte in air, two types of electrochemical corrosion can occur: atmospheric and in electrolyte solutions.

Когда продукты коррозии прочно держатся на поверхности образцов, скорость процесса может характеризоваться увеличением их массы. When corrosion products adhere firmly to the surface of the samples, the speed of the process may be characterized by an increase in their mass.

Атмосферная коррозия в значительной степени зависит от толщины и состава пленки электролита. Этот электролит-пленка содержит газы, поглощенные водой из окружающей среди, механические частицы, загрязняющие атмосферу и продукты начальной коррозии. Основными примесями воздуха, ускоряющими атмосферную коррозию, являются продукты сгорания топлива, т.е. углекислый газ, окислы сера и мелкие частица угля и золы. Atmospheric corrosion largely depends on the thickness and composition of the electrolyte film. This electrolyte film contains gases absorbed by water from the environment, mechanical particles that pollute the atmosphere and products of initial corrosion. The main air impurities that accelerate atmospheric corrosion are the products of fuel combustion, i.e. carbon dioxide, sulfur oxides and small particles of coal and ash.

Продукты коррозии железа (ржавчина) имеют различный химический состав и физические свойства, зависящие от состава исходных продуктов и условий, в которых протекает коррозия. Часто образуются такие соединения, как Fe(OH)₃, Fe(OH)₂, FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ • H₂O и др.Iron corrosion products (rust) have different chemical composition and physical properties, depending on the composition of the starting products and the conditions in which corrosion occurs. Often compounds such as Fe (OH) ₃ , Fe (OH) ₂ , FeO, Fe ₂ O ₃ , Fe ₃ O ₄ • H ₂ O, etc. are formed.

Необходимо отметить, что состав чугунной стружки непостоянен и зависит от состава чугуна, из которого она получается в виде отхода. Химический состав чугунной стружки оказывает влияние на скорость цементации брикетов. Химический состав усредненной стружки, с которой проводились исследования следующий,%: C 3,85, Si l,65. Mn 0,35, S 0,008, Графит 3,73, P 0,95 и др. It should be noted that the composition of cast iron shavings is unstable and depends on the composition of cast iron, from which it is obtained in the form of waste. The chemical composition of cast iron chips affects the cementation rate of briquettes. The chemical composition of the averaged shavings with which the studies were carried out is the following,%: C 3.85, Si l, 65. Mn 0.35, S 0.008, Graphite 3.73, P 0.95, etc.

Чугунную стружку с NaCl в качестве электролита, использовали для окускования закиси никеля крупностью 0-0,25 мм. Только многодневная выдержка в специальных климатических условиях позволила получить брикеты с достаточной механической прочностью. Cast iron shavings with NaCl as an electrolyte were used for sintering nickel oxide with a particle size of 0-0.25 mm. Only a multi-day exposure in special climatic conditions allowed to obtain briquettes with sufficient mechanical strength.

Проводили подобные же исследования, но с более мелкой стржкной (-0,44мм). Перед брикетированием в шихту вводили чугунную стружку (10-13%) и раствор NaCl (0,5-0,75%). После нескольких часов окисления на воздухе шихту брикетировали при давлении 400 кгс/см², а готовые брикеты для упрочнения выдерживали в течение 5-6 суток при комнатной температуре. (М.А. Менковский и др. "Связующие вещества, в процессах окускования горных пород", М., Недра, 1977 г., с 118-126 - прототип).Conducted similar studies, but with smaller strzhnoy (-0.44 mm). Before briquetting, pig-iron shavings (10-13%) and a NaCl solution (0.5-0.75%) were introduced into the charge. After several hours of oxidation in air, the mixture was briquetted at a pressure of 400 kgf / cm ² , and the finished briquettes for hardening were kept for 5-6 days at room temperature. (MA Menkovsky et al. “Binders in the processes of rock sintering”, M., Nedra, 1977, from 118-126 - prototype).

Технической задачей является снижение расходов твердого чугуна при шихтовке плавок и снижение энергозатрат. The technical task is to reduce the costs of solid iron during the blending of heats and reduce energy consumption.

Технический результат достигается тем, что при выплавке стали применяют брикет для металлургического производства, содержащий железорудный концентрат и чугунную стружку, который дополнительно содержит углеродистое связующее и карбюризатор при следующем соотношений компонентов мас.%:
Железорудный концентрат - 5,0-35,0
Углеродистое связующее - 1,0-10,0
Карбюризатор - 0,5-10,0
Чугунная стружка - Остальное
Брикет в качестве углеродистого связующего содержит коксовый пек или битум.The technical result is achieved by the fact that when steel is smelted, a briquette is used for metallurgical production, containing iron ore concentrate and cast iron shavings, which additionally contains a carbon binder and a carburizer in the following component mass% ratios:
Iron ore concentrate - 5.0-35.0
Carbon Binder - 1.0-10.0
Carburetor - 0.5-10.0
Cast Iron Chips - Other
The briquette as a carbon binder contains coke pitch or bitumen.

Брикет в качестве карбюризатора содержит уголь, кокс, коксовую мелочь или колошниковую пыль. The briquette as a carbonizer contains coal, coke, coke breeze or blast furnace dust.

Состав брикета обеспечивает раскисление и разжижение шлака, науглероживание расплава, расширяет металлургические возможности процессов плавки. The composition of the briquette provides deoxidation and liquefaction of the slag, carburization of the melt, expands the metallurgical capabilities of the melting processes.

Эффективной оказалась замена чугунов и покупного лома брикетированной стружкой. На 300-т. гидропрессе получают брикеты из чугунной стружки, железорудного концентрата с дополнительным вводом в них углеродистого связующего и карбюризатора. Плотность брикетов диаметром 105 мм и высотой 60-70 мм составляет не менее 5,0. Используя в шихте до 20% переплава стружки, удалось снизить расход первичных материалов при выплавке стали. Верхние и нижние пределы компонентов выбраны экспериментально. Использование чугунной стружки горячего брикетирования при выплавке стали в электропечи не ухудшило качество выплавляемой стали, но увеличило количество шлака и содержание в шлаке окислов железа. Введение в брикет карбюризатора снижает содержание окислов железа в шлаке. Брикеты удовлетворяли основным требованиям сталеплавильного производства. It was effective to replace cast irons and purchased scrap with briquetted shavings. At 300 t. hydraulic presses receive briquettes from cast iron shavings, iron ore concentrate with an additional input of a carbon binder and a carburizer into them. The density of briquettes with a diameter of 105 mm and a height of 60-70 mm is at least 5.0. Using in the charge up to 20% remelting of chips, it was possible to reduce the consumption of primary materials during steelmaking. The upper and lower limits of the components are selected experimentally. The use of cast iron hot briquetting chips for steelmaking in an electric furnace did not impair the quality of the steel being smelted, but increased the amount of slag and the content of iron oxides in the slag. The introduction of a carburetor into the briquette reduces the content of iron oxides in the slag. Briquettes met the basic requirements of steelmaking.

Предлагаемое соотношение компонентов брикета: железорудный концентрат 5,0-35,0; углеродистое связующее 1,0-10,0; карбюризатор 0,5-10,0; чугунная стружка остальное, обеспечивает быстрое проплавление шихты, ускоренное формирование жидкоподвижной шлаковой фазы, способствующей экранированию дуг, сокращению длительности плавки, и удельный расход электроэнергии. Составы предлагаемого брикета и результаты производства стали с использованием брикетов представлены в таблице. The proposed ratio of the components of the briquette: iron ore concentrate 5.0-35.0; carbon binder 1.0-10.0; carburetor 0.5-10.0; cast iron shavings the rest, provides a quick melting of the charge, accelerated formation of a liquid-mobile slag phase, which helps shield arcs, reduce the melting time, and specific energy consumption. The compositions of the proposed briquette and the results of steel production using briquettes are presented in the table.

Результаты испытаний показали: применение брикетов предлагаемого состава позволяет сократить продолжительность плавок в среднем на 25 мин и снизить удельный расход электроэнергии на 50 кВт•ч/т (по прототипу продолжительность плавки 115 мин, удельный расход электроэнергии 475 кВт•ч/т). The test results showed: the use of briquettes of the proposed composition allows to reduce the duration of the melts by an average of 25 minutes and reduce the specific energy consumption by 50 kW • h / t (according to the prototype, the melting time is 115 minutes, the specific electric energy consumption is 475 kW • h / t).

При брикетировании применяют углеродистое связующее (1,0-10,0% коксового пека или битума) в виде порошка фракции 0-0,15 мм, карбюризатора (кокс 86,0-88,0% C, зола = 11,0-11,5%), (коксовая мелочь-84,0-85,0% C; зола= 13,0-13,5%) или (колошниковая пыль 44,0-48,0% Fe; 8,0-15,0% C; 10,0-11,5% CaO, 8,0-11,0% SiO₂; 1,0-1,5% Al₂O₃, MgO 1,1-1,4%), железорудный концентрат (Fe 65,0-68,0%, SiO₂ 4,0-7,0%, FeO 25,0-28,0%, Fe₂O₃ 63,0-66,0%) и чугунная стружка. Чугунную стружку брикетируют на валковых прессах, готовые брикеты имеют плотность до 65-70% от плотности литого чугуна и служат шихтой электропечей и вагранок литейных цехов.When briquetting, a carbon binder (1.0-10.0% coke pitch or bitumen) is used in the form of a powder fraction of 0-0.15 mm, a carburizer (coke 86.0-88.0% C, ash = 11.0-11 , 5%), (coke breeze-84.0-85.0% C; ash = 13.0-13.5%) or (blast furnace dust 44.0-48.0% Fe; 8.0-15, 0% C; 10.0-11.5% CaO, 8.0-11.0% SiO ₂ ; 1.0-1.5% Al ₂ O ₃ , MgO 1.1-1.4%), iron ore concentrate (Fe 65.0-68.0%, SiO ₂ 4.0-7.0%, FeO 25.0-28.0%, Fe ₂ O ₃ 63.0-66.0%) and cast iron shavings. Briquettes of cast iron are briquetted on roller presses, finished briquettes have a density of up to 65-70% of the density of cast iron and serve as a charge for electric furnaces and cupola furnaces of foundries.

Применение мелких материалов в брикетированном виде в значительной степени снижает их потери при хранении и использовании, придает материалам ряд свойств, присущих только брикетированному сырью - повышенную активность, оптимальное усвоение в процессе использования. The use of small materials in a briquetted form significantly reduces their losses during storage and use, gives the materials a number of properties that are inherent only to briquetted raw materials - increased activity, optimal assimilation during use.

Claims

1. The briquette for metallurgical production containing iron ore concentrate and cast iron shavings, characterized in that it further comprises a carbon binder and a carburizer in the following ratio of components, wt.%:
Iron ore concentrate - 5.0 - 35.0
Carbon Binder - 1.0 - 10.0
Carburetor - 0.5 - 10.0
Cast Iron Chips - Other
2. The briquette according to claim 1, characterized in that it contains coke pitch or bitumen as a carbon binder.

3. The briquette according to claim 1, characterized in that as a carburizer it contains coal, coke, coke breeze or blast furnace dust.