RU2165461C2 - Method of pig iron and slag production - Google Patents
Method of pig iron and slag production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2165461C2 RU2165461C2 RU99111446/02A RU99111446A RU2165461C2 RU 2165461 C2 RU2165461 C2 RU 2165461C2 RU 99111446/02 A RU99111446/02 A RU 99111446/02A RU 99111446 A RU99111446 A RU 99111446A RU 2165461 C2 RU2165461 C2 RU 2165461C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- iron
- slag
- melt
- cast iron
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству чугуна и шлака из шихта, содержащей оксиды железа в виде техногенных отходов (пыль сталеплавильного производства, красный шлам глиноземного производства и др.). The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the production of pig iron and slag from a mixture containing iron oxides in the form of industrial waste (steelmaking dust, red mud from alumina production, etc.).
Широко известны традиционные способы переработки шихты с целью получения необходимого металла и шлака, пригодного для получения иной продукции (цемента, шлаковаты и др.). Все они предусматривают подготовку шихты к плавке, подачу ее в плавильный агрегат, подачу энергии на выплавку, выплавку металла, доводку его до заданного химического состава и до заданных параметров по различным нежелательным примесям. The traditional methods of processing the mixture in order to obtain the necessary metal and slag suitable for the production of other products (cement, slag, etc.) are widely known. All of them include preparing the charge for melting, feeding it to the melting unit, supplying energy for smelting, smelting the metal, adjusting it to a given chemical composition and to given parameters for various undesirable impurities.
Известно техническое решение по непрерывному рафинированию чугуна, по которому соответствующие реагенты вводятся в параболическую лунку, возникающую при вращении чугуна вращающимся электромагнитным полем [1]. Техническое решение обеспечивает только операцию рафинирования от примесей, но не имеет операций, связанных с выплавкой металла. A technical solution is known for continuous refining of cast iron, according to which the corresponding reagents are introduced into a parabolic well, which occurs when the cast iron is rotated by a rotating electromagnetic field [1]. The technical solution provides only the operation of refining from impurities, but does not have operations associated with the smelting of metal.
Известно техническое решение [2], в котором на последнем этапе рафинирования выплавляемой стали перед ее разливкой на МНЛЗ в промежуточном ковше методом центробежной сепарации сталь очищается от экзогенных и эндогенных неметаллических включений. Вращение стали при этом осуществляется за счет приложения электромагнитных сил. Данное техническое решение также не связано с непосредственной выплавкой металла. A technical solution is known [2], in which at the last stage of refining of melted steel before casting it on a continuous casting machine in an intermediate ladle by centrifugal separation, the steel is purified from exogenous and endogenous non-metallic inclusions. The rotation of the steel is carried out due to the application of electromagnetic forces. This technical solution is also not associated with direct metal smelting.
Известен способ обработки выплавленного металла, при котором происходит массообмен между шлаком и механическим расплавом в противотоке шлака и металла [3]. При реализации этого способа имеет место эффективное рафинирование металлического расплава от некоторых примесей и восстановление оксидов металлов из шлаковой фазы. Способ эффективен в массообменных процессах на границе шлак-металл, но недостаточен по производительности, т.к. не имеет условий, позволяющих ускорить массообменные процессы. A known method of processing molten metal, in which there is mass transfer between the slag and the mechanical melt in a countercurrent slag and metal [3]. When implementing this method, there is an effective refinement of the metal melt from certain impurities and the reduction of metal oxides from the slag phase. The method is effective in mass transfer processes at the slag-metal interface, but is insufficient in productivity, because It does not have the conditions to accelerate mass transfer processes.
Из уровня техники известен также принимаемый в качестве прототипа способ производства чугуна и шлака, в котором в плавильный агрегат подают перерабатываемую железосодержащую шихту, восстановитель, энергию на плавку, плавку жидкофазным методом, при котором оксиды железа восстанавливают углеродом и восстановленное железо насыщают углеродом до заданного содержания в чугуне (доводка), после чего чугун и шлак удаляются из плавильного агрегата [4]. The prior art also known is taken as a prototype method for the production of pig iron and slag, in which the processed iron-containing charge, reducing agent, energy for smelting, smelting by the liquid-phase method, in which iron oxides are reduced with carbon and reduced iron are saturated with carbon to a predetermined content in cast iron (lapping), after which cast iron and slag are removed from the smelting unit [4].
По принимаемому за прототип способу подачу энергии на плавку обеспечивают за счет сжигания кислородом части вдуваемого в шлаковый расплав углеродистого материала, например, измельченного угля, а вторую часть углеродистого материала используют для восстановления оксидов железа в шлаке, причем при этих операциях из шлакового расплава выделяется газ, содержащий значительное количество окиси углерода CO, которая сразу сжигается. According to the method adopted for the prototype, energy is supplied to the smelting by oxygen burning part of the carbon material injected into the slag melt, for example, crushed coal, and the second part of the carbon material is used to reduce iron oxides in the slag, and gas is released from the slag melt during these operations, containing a significant amount of carbon monoxide CO, which is immediately burned.
Следует отметить два недостатка способа по прототипу: первый - эффект от сжигания окиси углерода над шлаком незначителен, т.к. только небольшая часть тепла от сжигания окиси углерода передается шлаку и далее металлу, а большая часть выносится с уходящими газами. Второй недостаток заключается в том, что скорость восстановления оксидов железа твердым вдуваемым в шлак углеродом и частично образуемым в шлаке газообразным (CO) восстановителем сравнительно мала. Она в несколько раз меньше по сравнению со скоростью восстановления углеродом из металлического расплава на границе шлак-металл [5, с. 78, табл. 1]. Two disadvantages of the prototype method should be noted: first, the effect of burning carbon monoxide over slag is insignificant, because only a small part of the heat from the combustion of carbon monoxide is transferred to the slag and further to the metal, and most of it is carried out with flue gases. The second disadvantage is that the rate of reduction of iron oxides by solid carbon injected into the slag and partially gaseous (CO) reducing agent formed in the slag is relatively low. It is several times lower compared to the rate of carbon reduction from a metal melt at the slag-metal interface [5, p. 78, tab. 1].
Новизна предлагаемого способа заключается в том, что плавку шихты и восстановление в ней железа из оксидов начинают на расплаве чугуна, содержащем 5-5,5% углерода, расплав перед подачей шихты в плавильный агрегат вращающимся электромагнитным полем приводят во вращение, причем энергию для плавки передают как со стороны вращающегося металлического расплава, так и через шлак, образующийся на лунке параболической формы, процесс переплава шихты ведут до момента, когда в металлическом расплаве останется углерода в пределах 2-3%, после чего шлак удаляют, а в оставшийся низкоуглеродистый чугун вводят углерод до содержания 5-5,5%, сохраняя вращение, операции по восстановлению железа из оксидов в шихте, удалению шлака и науглероживанию повторяют до накопления в плавильном агрегате заданного количества низкоуглеродистого чугуна, последнюю порцию шлака удаляют при вращении расплава, затем низкоуглеродистый чугун насыщают углеродом до заданного количества в товарном чугуне, вращение чугуна прекращают и заданное количество полученного чугуна сливают в ковш. The novelty of the proposed method lies in the fact that the melting of the charge and the reduction of iron from oxides in it start on a cast iron melt containing 5-5.5% carbon, the melt is rotated before the charge is fed to the melting unit by a rotating electromagnetic field, and the energy for melting is transferred both from the side of the rotating metal melt and through the slag formed on a parabolic-shaped hole, the charge is remelted until the carbon remains in the metal melt within 2-3%, after which the slag they are added, and carbon is introduced into the remaining low-carbon cast iron to a content of 5-5.5%, while maintaining rotation, the operations of reducing iron from oxides in a charge, removing slag and carburizing are repeated until a predetermined amount of low-carbon cast iron is accumulated in the melting unit, the last portion of slag is removed when the rotation of the melt, then low-carbon cast iron is saturated with carbon to a predetermined amount in commercial cast iron, the rotation of cast iron is stopped and a predetermined amount of the resulting cast iron is poured into a ladle.
Для доведения в низкоуглеродистом чугуне содержания углерода до 5-5,5% вводят шлам доменного производства. Для того чтобы шлак был пригоден для производства цемента, к шламу доменного производства рекомендуется добавлять красный шлам глиноземного производства, небалансовый боксит и известь. To bring carbon content up to 5-5.5% in low-carbon cast iron, blast furnace sludge is introduced. In order to make slag suitable for cement production, it is recommended to add red mud from alumina production, unbalanced bauxite and lime to the blast furnace sludge.
Подачу энергии на плавку со стороны металлического расплава рекомендуется осуществлять путем его отбора из плавильного агрегата и возвращения в плавильный агрегат нагретым. It is recommended to supply energy for melting from the side of the metal melt by selecting it from the melting unit and returning it to the melting unit heated.
Углерод целесообразно вводить в зону отбора расплава на нагрев. It is advisable to introduce carbon into the melt selection zone for heating.
Подачу энергии на плавку через образующийся шлак рекомендуется осуществлять за счет сжигания топлива в образованной лунке параболической формы, причем в качестве сжигаемого топлива может использоваться окись углерода, которая выделяется из расплава в процессе восстановления оксидов железа, природный газ, мазут. It is recommended to supply energy for melting through the resulting slag by burning fuel in a formed parabolic well, and carbon monoxide, which is released from the melt during the reduction of iron oxides, natural gas, and fuel oil, can be used as the burned fuel.
Энергию на плавку через образующийся шлак можно подавать от двух или трех дуг плазмотронов. Energy for melting through the resulting slag can be supplied from two or three arcs of plasmatrons.
Доводку товарного чугуна по углероду рекомендуется осуществлять через ввод порошковой проволоки с графитовым наполнителем. The refinement of commercial iron by carbon is recommended to be carried out through the introduction of a flux-cored wire with graphite filler.
Из упомянутых выше публикаций [3, 5] следует, что наиболее эффективно оксиды железа восстанавливаются из шлакового расплава на границе шлак-металл углеродом металлического расплава и еще эффективнее будет проходить это восстановление в условиях противотока между шлаком и металлом. Предложение начинать процесс плавки шихты и восстановление железа из оксидов в шлаке на расплаве чугуна, который к тому же еще и вращается, позволяет сразу наиболее эффективно осуществлять восстановительный процесс. Поскольку вращение чугуна рекомендуется производить вращающимся электромагнитным полем, то из-за разного воздействия электромагнитного поля на металлический и шлаковый расплавы, происходит скольжение шлака относительно металла с обновлением поверхности взаимодействия, что и требуется для увеличения скорости восстановления. From the publications mentioned above [3, 5] it follows that iron oxides are most efficiently reduced from slag melt at the slag-metal interface by the carbon of the metal melt and this reduction will be even more effective under the conditions of a countercurrent between the slag and the metal. The proposal to begin the process of melting the mixture and the reduction of iron from oxides in the slag on the molten iron, which also rotates, allows you to immediately most effectively carry out the recovery process. Since the rotation of cast iron is recommended to be carried out by a rotating electromagnetic field, due to the different effects of the electromagnetic field on the metal and slag melts, the slag glides relative to the metal and the interaction surface is updated, which is required to increase the recovery rate.
Вращение металлического расплава вращающимся электромагнитным полем позволяет увеличить площадь контакта между металлическим и шлаковым расплавами в 2 и более раз по сравнению с площадью контакта при отсутствующем вращении металлического расплава. Это обстоятельство также способствует увеличению скорости восстановления железа из оксидов. The rotation of the metal melt by a rotating electromagnetic field allows to increase the contact area between the metal and slag melts by 2 or more times compared with the contact area in the absence of rotation of the metal melt. This fact also contributes to an increase in the rate of reduction of iron from oxides.
Увеличению скорости восстановления железа из оксидов способствует еще и имеющий место, так называемый, "центробежный эффект", проявляющийся в том, что при вращении чугуна и шлака углеродистая составляющая чугуна стремится к границе металл-шлак, т. к. углерод легче железа. Оксиды железа стремятся к границе шлак-металл, т.к. среди многих оксидов шлака (SiO2, Al2O3, CaO и др. ) оксиды железа значительно тяжелее. Это обстоятельство еще более способствует эффективному восстановлению железа из оксидов углеродом металлического расплава.An increase in the rate of reduction of iron from oxides is also facilitated by the so-called “centrifugal effect”, which manifests itself in the fact that during the rotation of cast iron and slag, the carbon component of cast iron tends to the metal-slag boundary, since carbon is lighter than iron. Iron oxides tend to the slag-metal boundary, because Among many slag oxides (SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, etc.), iron oxides are much heavier. This circumstance further contributes to the effective reduction of iron from oxides by carbon of a metal melt.
В предлагаемом способе важное значение имеет то, как энергия поступает в процесс плавки. Она подается и через шлак, и через металл, и через стенку плавильного агрегата, что повышает эффективность процесса. In the proposed method, it is important how the energy enters the melting process. It is fed through slag, and through metal, and through the wall of the melting unit, which increases the efficiency of the process.
Подачу энергии за счет нагретого металлического расплава целесообразно производить путем отбора расплава из центральной части круглой камеры плавильного агрегата. Для этого к днищу камеры подсоединяется сдвоенная отъемная канальная единица (СОКИЕ), у которой в подовом камне имеется центральный канал, сообщающийся с двумя боковыми каналами. Направляемый на нагрев расплав может входить в центральный канал и выходить подогретым через боковые каналы во вращающийся чугун вблизи стенок плавильной камеры. При введении в зону забора расплава на нагрев углеродистый материал (предпочтительно измельченный) вместе с расплавом будет засасываться в центральный канал и уже частично растворенным в расплаве будет через боковые каналы поступать во вращающийся чугун у стенок плавильного агрегата и эффективно перемешиваться с чугуном. It is advisable to supply energy due to the heated metal melt by selecting the melt from the central part of the circular chamber of the melting unit. To do this, a dual detachable channel unit (SOKY) is connected to the bottom of the camera, in which there is a central channel in the hearth, communicating with two side channels. The melt directed to heating can enter the central channel and exit heated through the side channels into rotating cast iron near the walls of the melting chamber. When a melt is introduced into the intake zone for heating, carbonaceous material (preferably crushed) together with the melt will be sucked into the central channel and already partially dissolved in the melt will enter through the side channels into rotating cast iron at the walls of the smelting unit and mix efficiently with cast iron.
При передаче электромагнитной энергии на вращение обеспечивается эффект электромагнитного перемешивания, а он, как известно, способствует ускорению процессов плавки шихты и в данном случае равносилен снижению затрат энергии, которая подается на плавку сверху и снизу. When transferring electromagnetic energy to rotation, the effect of electromagnetic stirring is provided, and, as is known, it accelerates the melting of the charge and in this case is equivalent to reducing the cost of energy that is supplied to the melting from above and below.
В случае сооружения агрегата сравнительно большой производительности и мощности, энергии, передаваемой на плавку со стороны вращающегося металлического расплава, может оказаться недостаточно. Недостающая мощность в этом случае должна подаваться сверху через шлак, причем эффект подачи энергии сверху увеличивается за счет того, что энергия факела пламени от горелок или от двух или трех дуг плазмотронов воспринимается увеличенной поверхностью, которая образуется в результате вращения расплавов. При применении плазменной техники наиболее удобно энергию в расплав вводить от двух дуг двух плазмотронов, т. к. они хорошо размещаются и управляются на крышке плавильного агрегата и не требуют применения подового электрода. Вместе с тем, применение двух плазмотронов требует применения постоянного тока для их питания, либо компенсации сдвига фаз. Применение трех дуг плазмотронов позволяет использовать переменный ток от распространенной трехфазной системы энергопитания и не требует применения подового электрода для замыкания силового контура. In the case of the construction of a unit of relatively high productivity and power, the energy transmitted to the smelting from the side of the rotating metal melt may not be enough. In this case, the missing power should be supplied from above through the slag, and the effect of energy supply from above increases due to the fact that the energy of the flame from the burners or from two or three plasma torch arcs is perceived by the increased surface, which is formed as a result of the rotation of the melts. When using plasma technology, it is most convenient to introduce energy into the melt from two arcs of two plasmatrons, since they are well placed and controlled on the lid of the melting unit and do not require the use of a hearth electrode. At the same time, the use of two plasmatrons requires the use of direct current for their power supply, or compensation for phase shift. The use of three plasma torch arcs allows the use of alternating current from a common three-phase power supply system and does not require the use of a hearth electrode to close the power circuit.
Чтобы футеровка плавильного агрегата работала продолжительный срок, желательно ее не нагревать выше 1500-1550oC. Эвтектический чугун (содержание углерода 4,2%) имеет температуру плавления 1130oC, при содержании 2% C и 5,5% C температура плавления чугуна соответственно 1350oC и 1400oC. Чтобы чугун с содержанием углерода в пределах от 2% до 5,5% был жидкотекучим и перегретым не менее чем на 100oC при указанных содержаниях по углероду, необходимо в процессе плавки температуру чугуна иметь 1500-1550oC. Такой температуры будет достаточно, чтобы эффективно шло восстановление железа из оксида углеродом, чтобы можно было науглероживать чугун и расходовать углерод из чугуна в пределах более 3% и чтобы температуру футеровки иметь в тех пределах, при которых футеровка будет служить большой срок.In order for the lining of the melting unit to work for a long time, it is advisable not to heat it above 1500-1550 o C. Eutectic cast iron (carbon content 4.2%) has a melting point of 1130 o C, with a content of 2% C and 5.5% C, the melting point of cast iron respectively 1350 o C and 1400 o C. In order for cast iron with a carbon content in the range from 2% to 5.5% to be fluid and superheated by at least 100 o C at the indicated carbon contents, it is necessary to have a cast iron temperature of 1500- 1550 o C. Such a temperature will be sufficient to effectively restore iron oxide from carbon oxide so that it is possible to carbonize cast iron and consume carbon from cast iron within 3% and so that the temperature of the lining is within the range at which the lining will serve a long time.
Поскольку в перерабатываемой шихте содержание железа может быть сравнительно незначительным, например, 20-40%, то при плавке такой шихты образуется много шлака. После выплавки из такой шихты указанного количества железа, которое сразу науглероживается и превращается в чугун, удалять одновременно шлак и чугун нецелесообразно. Выгодней в процессе плавки несколько раз удалить освобожденный от железа шлак, а затем накопившуюся порцию чугуна, причем поскольку между операциями по удалению шлака содержание углерода в чугуне может изменяться с 5,5% до 2%, то когда наступит необходимость слива чугуна (после слива последней отработанной порции шлака) и в чугуне будет минимальное содержание углерода, то это может быть неприемлемым для товарного чугуна. В связи с этим перед сливом чугуна его рекомендуется науглеродить, но не до 5,5%, а до заданного содержания в товарном чугуне, например, до 3,5-4,0%, причем рекомендуется науглероживать качественным углеродом, например, порошковой проволокой, начиненной порошком углерода или углеродом карбида железа. Since the iron content in the processed charge can be relatively insignificant, for example, 20–40%, a lot of slag is formed during the melting of such a charge. After the specified amount of iron is smelted from such a charge, which is immediately carburized and turns into cast iron, it is impractical to simultaneously remove slag and cast iron. It is more advantageous to remove the slag freed from iron and then the accumulated portion of cast iron several times during the smelting process, and since the carbon content of the cast iron can vary from 5.5% to 2% between slag removal operations, when the cast iron needs to be drained (after draining spent portion of slag) and in cast iron there will be a minimum carbon content, this may not be acceptable for commercial cast iron. In this regard, before draining cast iron, it is recommended to carbonize it, but not to 5.5%, but to a predetermined content in commodity cast iron, for example, up to 3.5-4.0%, and it is recommended to carbonize with high-quality carbon, for example, flux-cored wire, filled with carbon powder or carbon iron carbide.
Примером переработки шихты со сравнительно низким содержанием железа может быть красный шлам (КШ) глиноземного производства (содержание Fe2O3 - до 38%), забалансовый боксит (содержание Fe2O3 - до 25%) и шлам доменного производства (содержание Fe2O3 - до 40% и углерода до 30%). Совместная переработка указанных компонентов в шихте, причем с добавкой извести, позволяет получить по способу чугун и шлак, пригодный для производства цемента. Но в шламе доменного производства (ШДП) содержится углерод, который может бьпъ использован для восстановления железа из оксидов как в самом ШДП, так и в КШ и забалансовых бокситах. В связи с этим при производстве шлака для получения цемента рекомендуется в качестве носителя углерода применять ШДП, а в составе других компонентов шихты КШ, забалансовый боксит и известь.An example of processing a charge with a relatively low iron content is the red mud (KS) of alumina production (Fe 2 O 3 content - up to 38%), off-balance bauxite (Fe 2 O 3 content - up to 25%) and blast furnace sludge (Fe 2 content O 3 - up to 40% and carbon up to 30%). Joint processing of these components in the mixture, and with the addition of lime, allows to obtain cast iron and slag suitable for cement production by the method. But the blast furnace sludge (BFG) contains carbon, which can be used to reduce iron from oxides in both the BFB and in KS and off-balance bauxite. In this regard, in the production of slag for cement, it is recommended to use SDP as a carbon carrier, and as part of other components of the KSh mixture, off-balance bauxite and lime.
Ниже представлены примеры выполнения способа. Below are examples of the method.
По предлагаемому способу перерабатывается железоглиноземистое сырье, причем, чтобы получить чугун и шлак, пригодный для производства цемента, в способе используются рекомендации, упомянутые в патенте РФ N 2086659 [6]. Ставится задача из компонентов шихты, содержащей красный шлам (КШ) глиноземного производства, забалансовый боксит (ЗБ), шлам доменного производства (ШДП) и известь, выплавить две тонны чугуна и получить шлак, пригодный для производства цемента. According to the proposed method, iron-alumina raw materials are processed, and in order to obtain cast iron and slag suitable for cement production, the method uses the recommendations mentioned in RF patent N 2086659 [6]. The task is set of the components of a mixture containing red mud (KS) of alumina production, off-balance bauxite (ST), blast furnace sludge (BAP) and lime, to melt two tons of pig iron and obtain slag suitable for cement production.
Первоначально в плавильной круглой камере агрегата, например, с внутренним диаметром 1,2 м, расплавляется две тонны чугуна с содержанием углерода 3,5-4,2% (Tпл = 1150oC). Это позволит иметь в плавильной части агрегата "болото" высотой приблизительно 0,2 м.Initially, two tons of cast iron with a carbon content of 3.5-4.2% (T mp = 1150 o C) are melted in the round melting chamber of the unit, for example, with an inner diameter of 1.2 m. This will make it possible to have a “swamp” with a height of approximately 0.2 m in the melting part of the unit.
Далее с помощью вращающегося электромагнитного поля чугуну обеспечивается вращение 50-60 об/мин. При таком числе оборотов глубина параболической лунки в расплавленном чугуне будет около 0,5-0,6 м. Further, using a rotating electromagnetic field, cast iron is provided with a rotation of 50-60 rpm. With this number of revolutions, the depth of the parabolic hole in the molten cast iron will be about 0.5-0.6 m.
На следующем этапе в чугун вводится такое количество ШДП (желательно в брикетах), чтобы содержание углерода в чугуне довести до 5,5% и сделать выдержку по времени, в течение которой температуру чугуна необходимо будет повысить до требуемого значения 1550oC. На этом этапе целесообразно начинать подачу энергии сверху, за счет сжигания природного газа или мазута.At the next stage, such an amount of BAS is introduced into the cast iron (preferably in briquettes) so that the carbon content in the cast iron is brought to 5.5% and a time delay is made, during which the temperature of the cast iron will need to be increased to the required value of 1550 o C. At this stage it is advisable to start supplying energy from above, by burning natural gas or fuel oil.
Затем в плавильный агрегат вводится установленная порция шихты, включающая заранее подготовленные (желательно в брикетах) просушенные и взвешенные компоненты из КШ, ЗБ и извести, причем сначала вводятся брикеты из одного КШ, а потом брикеты из смеси КШ, ЗБ и извести. Масса порции шихты должна включать такое количество оксидов железа, чтобы при расходе из чугуна примерно 3% углерода, эти оксиды и оксиды железа в ШДП были восстановлены до железа. Три процента углерода в двух тоннах чугуна поставляют 60 кг углерода. Такого количества углерода хватит, чтобы из оксидов железа восстановить примерно 200 кг железа. Если в составе порции шихты суммарное количество из всех ее компонентов составит 20% чистого железа, т.е. 200 кг, то порция шихты должна иметь массу в 1 т. Таким образом, после проведения операции по восстановлению железа из оксидов шихты, масса чугуна увеличится на 200 кг, шлак, который надо будет удалить из плавильного агрегата, например шлакоотсосом, будет иметь массу 630-650 кг. Из перерабатываемой 1 т шихты примерно 150-170 кг перейдет в газовую фазу, причем часть газовой фазы, состоящая из окиси углерода, может быть окислена до CO2 с выделением соответствующего количества тепла.Then, the installed portion of the charge is introduced into the melting unit, including pre-prepared (preferably in briquettes) dried and suspended components from KS, ST and lime, and first briquettes from one KS, and then briquettes from a mixture of KS, ST and lime are introduced. The mass of a portion of the charge should include such an amount of iron oxides such that, at a consumption of about 3% carbon from iron, these oxides and iron oxides in the BAP are reduced to iron. Three percent of the carbon in two tons of cast iron delivers 60 kg of carbon. This amount of carbon is enough to recover about 200 kg of iron from iron oxides. If the total amount of all its components in a portion of a charge is 20% of pure iron, i.e. 200 kg, then the portion of the charge should have a mass of 1 ton. Thus, after the operation to restore iron from the oxides of the charge, the mass of pig iron will increase by 200 kg, the slag that will need to be removed from the smelter, for example, slag suction, will have a mass of 630 -650 kg. About 150-170 kg will be transferred to the gas phase from the processed 1 ton of charge, and a part of the gas phase, consisting of carbon monoxide, can be oxidized to CO 2 with the release of the corresponding amount of heat.
Время переработки порции шихты зависит от энергии, которая поступает через металлический расплав, и, главным образом, от энергии, которая подается от энергетического устройства, размещаемого на крышке плавильного агрегата. На скорость плавки влияет и электромагнитное поле, подаваемое расплаву через стенку плавильного агрегата. В данном примере подводимую мощность, поступающую через металлический расплав, примем в размере 1000 кВт и от устройств на крышке - 9000 кВт. Выполненные расчеты показывают, что на расплавление 1 т шихты, доведения расплава до необходимой температуры, на операцию восстановления железа из оксидов и на разного вида потери при плавке требуется до 1000 кВт. The processing time of a portion of the charge depends on the energy that enters through the metal melt, and mainly on the energy that is supplied from the energy device placed on the lid of the melting unit. The melting speed is also affected by the electromagnetic field supplied to the melt through the wall of the melting unit. In this example, the input power supplied through the metal melt is taken in the amount of 1000 kW and from the devices on the lid - 9000 kW. The performed calculations show that it takes up to 1000 kW to melt 1 ton of the charge, bring the melt to the required temperature, the operation of recovering iron from oxides and various types of losses during melting.
Если на каждую тонну перерабатываемой шихты будет расходоваться примерно 1000 кВт, то в час перерабатывается 10 т шихты, из которой может быть получено 2,0 т чугуна и 6,3-6,5 т шлака. Цикл между подачами очередных порций шихты составит 6 мин. If approximately 1000 kW is consumed per ton of the processed charge, then 10 tons of the charge are processed per hour, from which 2.0 tons of pig iron and 6.3-6.5 tons of slag can be obtained. The cycle between feeding the next portion of the charge will be 6 minutes
Сразу за удалением 630-650 кг отработанного шлака за 10-15 с при сохраняющемся вращении низкоуглеродистого чугуна в плавильном агрегате и при продолжающемся вращении чугуна за 20-30 с в чугун вводится часть порции шихты, состоящей из ШДП, в которой должно быть углерода не менее 60 кг. Далее подают часть порции шихты из КШ и затем оставшуюся часть порции шихты, состоящей из смеси КШ, ЗБ и извести. Immediately after the removal of 630-650 kg of spent slag for 10-15 s with the continued rotation of low-carbon cast iron in the melting unit and with the continued rotation of cast iron for 20-30 s, a portion of the charge portion consisting of SDP, in which there must be at least carbon, is introduced 60 kg Next, a portion of the portion of the mixture from KS and then the remaining portion of the portion of the mixture, consisting of a mixture of KS, ST and lime.
Чтобы получить для слива 2 т чугуна, необходимо, следовательно, произвести 10 циклов подач компонентов шихты и осуществить 10 удалений отработанного шлака. In order to obtain 2 tons of cast iron for discharge, it is therefore necessary to carry out 10 feed cycles of the charge components and carry out 10 removal of spent slag.
По окончании 10-го цикла в низкоуглеродистом чугуне содержание углерода доводят до 3,5-4,0%, вращение чугуна прекращают, раскрывают сливную летку, товарный чугун сливают в ковш для чугуна и летку перекрывают. At the end of the 10th cycle, the carbon content in the low-carbon cast iron is adjusted to 3.5–4.0%, the rotation of the cast iron is stopped, the drain tap hole is opened, commercial cast iron is poured into the cast iron bucket and the tap hole is closed.
Приведенные примеры представлены с учетом того, что происходит восстановление только железа из его оксидов, имеет место содержание железа в шихте примерно 20%, задана определенная порция шихты для одного цикла работы агрегата. В действительности условия плавки могут быть иными, т.к. может быть другое содержание железа в шихте и другой восстановитель и другая масса порции шихты и т.д., но в любом случае принцип реализации способа должен сохраниться. The above examples are presented taking into account the fact that only iron is reduced from its oxides, the iron content in the charge is about 20%, a certain portion of the charge is set for one operation cycle of the unit. In fact, the melting conditions may be different, because there may be a different iron content in the mixture and another reducing agent and a different mass of a portion of the mixture, etc., but in any case, the principle of the method should be maintained.
Технический результат от применения предлагаемого способа заключается в следующем:
ускоряется восстановление металла из оксидов, поскольку этот процесс осуществляется в основном углеродом металлического расплава; в процессе плавки реализуется центробежный эффект, когда углерод в металлическом расплаве стремится к границе металл-шлак, а оксиды железа, которые надо восстанавливать и которые являются относительно тяжелыми, стремятся к границе шлак-металл; имеет место противоток между металлом и шлаком;
достигается сравнительно большая производительность при небольшой массе оборудования, т. к. становится возможной концентрация большой мощности в небольшом объеме плавильной части агрегата;
увеличивается в 1,5-2 раза активная площадь на границе шлак-металл по сравнению с площадью, когда в агрегате отсутствует вращение металла и шлака;
обеспечивается защита стенок плавильного агрегата от агрессивного воздействия шлака и от мощного излучения дуг (дуги) плазмотрона, если в качестве энергетического устройства на крышке агрегата применяется плазменная техника;
обеспечивается возможность переработки техногенных образований, переплавка которых в существующих способах затруднена и неэффективна из-за больших количеств образующегося шлака.The technical result from the application of the proposed method is as follows:
metal recovery from oxides is accelerated, since this process is carried out mainly by the carbon of a metal melt; during the smelting process, a centrifugal effect is realized when the carbon in the metal melt tends to the metal-slag interface, and the iron oxides that need to be reduced and are relatively heavy tend to the slag-metal interface; there is a counterflow between the metal and the slag;
a relatively high productivity is achieved with a small mass of equipment, because it becomes possible to concentrate a large power in a small volume of the melting part of the unit;
the active area at the slag-metal interface increases by a factor of 1.5–2 compared with the area when there is no metal and slag rotation in the unit;
the walls of the melting unit are protected from the aggressive effects of slag and from the powerful radiation of arcs (arcs) of the plasma torch, if plasma technology is used as an energy device on the cover of the unit;
it is possible to process technogenic formations, the remelting of which in existing methods is difficult and inefficient due to the large quantities of slag formed.
Источники информации
1. Повх И.П., Капуста А.Б., Чекин Б.В. Магнитная гидродинамика в металлургии. М.: Металлургия, 1974, с. 194-195.Sources of information
1. Powkh I.P., Cabbage A.B., Chekin B.V. Magnetic hydrodynamics in metallurgy. M .: Metallurgy, 1974, p. 194-195.
2. Лопухин Г. А. Новости черной металлургии за рубежом. М.: Черметинформация, 1997, N 1, с. 64-67. 2. Lopukhin G. A. News of ferrous metallurgy abroad. M .: Chermetinformation, 1997, N 1, p. 64-67.
3. Верте Л.А. МГД - технология и производство черных металлов. М.: Металлургия, 1990, с. 64-70. 3. Verte L.A. MHD - technology and production of ferrous metals. M .: Metallurgy, 1990, p. 64-70.
4. Роменец В.А. Жидкофазное восстановление в черной металлургии. Сб. науч. тр. "Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке", Т. 2, М.: Металлургия, 1994, с. 91-97. 4. Romenets V.A. Liquid-phase reduction in the steel industry. Sat scientific tr "Ferrous metallurgy of Russia and the CIS countries in the XXI century", T. 2, M .: Metallurgy, 1994, p. 91-97.
5. Капустин Е.А. Перспективы альтернативных металлургических процессов (в порадке обсуждения)/ Сталь, 1998, N 8, с. 77-81. 5. Kapustin EA Prospects for alternative metallurgical processes (in the midst of discussion) / Steel, 1998, N 8, p. 77-81.
6. Патент РФ N 2086659. Способ переработки железоглиноземистого сырья/ С. П. Буркин, Ю. Н. Логинов, Е.А. Коршунов и др., МКИ C 21 B 11/00, C 22 B 7/00, заявл. 18.08.95, опубл. 10.08.97, БИ N 22. 6. RF patent N 2086659. A method for processing iron-alumina raw materials / S. P. Burkin, Yu. N. Loginov, E.A. Korshunov et al. MKI C 21 B 11/00, C 22 B 7/00, claimed 08/18/95, publ. 08/10/97, BI N 22.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99111446/02A RU2165461C2 (en) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | Method of pig iron and slag production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99111446/02A RU2165461C2 (en) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | Method of pig iron and slag production |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2165461C2 true RU2165461C2 (en) | 2001-04-20 |
| RU99111446A RU99111446A (en) | 2001-05-27 |
Family
ID=20220594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99111446/02A RU2165461C2 (en) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | Method of pig iron and slag production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2165461C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107447071A (en) * | 2017-06-20 | 2017-12-08 | 中国铝业股份有限公司 | One kind contains Na2O semi-steel making slag former and preparation method thereof |
| CN110055365A (en) * | 2019-04-11 | 2019-07-26 | 东北大学 | A kind of method that calcification-carbonization iron red mud recycles iron and tailings cement |
| RU2719227C1 (en) * | 2016-12-12 | 2020-04-17 | Абб Аб | Assembly for metal production process |
-
1999
- 1999-05-27 RU RU99111446/02A patent/RU2165461C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Сборник научных трудов "Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке". - М.: Металлургия, 1994, т.2, с. 91-97. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2719227C1 (en) * | 2016-12-12 | 2020-04-17 | Абб Аб | Assembly for metal production process |
| US10875090B2 (en) | 2016-12-12 | 2020-12-29 | Abb Schweiz Ag | Assembly for a metal-making process |
| CN107447071A (en) * | 2017-06-20 | 2017-12-08 | 中国铝业股份有限公司 | One kind contains Na2O semi-steel making slag former and preparation method thereof |
| CN110055365A (en) * | 2019-04-11 | 2019-07-26 | 东北大学 | A kind of method that calcification-carbonization iron red mud recycles iron and tailings cement |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4060034B2 (en) | Method for producing molten iron in dual furnace | |
| WO2018227836A1 (en) | Method for producing clean steel by means of electric arc furnace dual smelting of full scrap steel | |
| JP7364899B2 (en) | Melting method of cold iron source with slag reduction | |
| RU2165461C2 (en) | Method of pig iron and slag production | |
| US5946339A (en) | Steelmaking process using direct reduction iron | |
| UA27012C2 (en) | Method for iron melt production | |
| WO2017026918A1 (en) | Method for making steel in an electric arc furnace | |
| US4120696A (en) | Process for the production of steel | |
| RU2058407C1 (en) | Method for processing of secondary copper-zinc raw materials | |
| US3091524A (en) | Metallurgical process | |
| RU2082785C1 (en) | Process for recovery of metal from slag resulting from foundry ferrosilicon chrome | |
| CN113056566A (en) | Carbon increasing material and carbon increasing method using same | |
| RU99111446A (en) | METHOD FOR PRODUCING IRON AND SLAG | |
| RU2213788C2 (en) | Method of steel-making in electric-arc furnace | |
| JP2002069526A (en) | Method for regeneration treating of dephosphorized slag | |
| KR101257266B1 (en) | Dephosphorizing agent for molten metal in electric furnace and dephosphorizing method using the same | |
| SU1740469A1 (en) | Process for production of cast-iron | |
| SU1273394A1 (en) | Method of melting steel | |
| RU2148670C1 (en) | Method of aluminum-silicon alloy production | |
| RU2060286C1 (en) | Method for smelting of sulfide materials in melt | |
| SU1638176A1 (en) | Process for steel making from metallized pellets in arc furnace | |
| Kuberskii | Technological features of submerged arc reduction of useful impurities of metallurgical waste for the treatment of iron-carbon melts | |
| SU1640192A1 (en) | Method of producing dephosphorized high-carbon ferromanganese | |
| RU2009208C1 (en) | Method for electric furnace dephosphorization of alloyed metal | |
| RU2323980C2 (en) | Method of steel smelting |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080528 |