RU2258678C2 - Состав для стабилизации распадающихся металлургических шлаков и способ его получения - Google Patents
Состав для стабилизации распадающихся металлургических шлаков и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2258678C2 RU2258678C2 RU2003103435/02A RU2003103435A RU2258678C2 RU 2258678 C2 RU2258678 C2 RU 2258678C2 RU 2003103435/02 A RU2003103435/02 A RU 2003103435/02A RU 2003103435 A RU2003103435 A RU 2003103435A RU 2258678 C2 RU2258678 C2 RU 2258678C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- slag
- stabilizing
- ore
- monticellite
- Prior art date
Links
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности касается стабилизации металлургических шлаков, подверженных распаду. Состав для стабилизации содержит в качестве ингредиента, содержащего оксид бора, безводное борсиликатное стекло в количестве не менее 30%, остальное - кристаллы монтичеллита и шпинелида. Способ включает выемку, дробление и обогащение исходной боратовой руды. Обогащение исходной боратовой руды по классу минус 150 мм с последующим плавлением этого класса при температуре не выше 1300°С и дроблением продуктов плавки - безводного борсиликатного стекла, с растворенными в нем кристаллами монтичеллита и шпинелида, до крупности не более 80 мм. Изобретение позволяет исключить негативное воздействие ингредиентов состава на свойства обрабатываемого шлака, выплавляемого металла и окружающую природную среду. 2 н.п. ф-лы, 6 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, касается состава для стабилизации распадающихся металлургических шлаков и способа его получения.
Известны составы для стабилизации металлургических шлаков в частности от наиболее распространенного силикатного распада, вызванного полиморфными превращениями двухкальциевого силиката (CaO·SiO2 или C2S), входящего в состав шлака, включающего оксиды MgO Al2O3, Fe2О3, В2О3, K2O P2O5, Cr2О3 [1], а также соединения 3СаО Р2O5, CaNPO4, CaCr2O4, образующие твердые растворы с высокотемпературными формами - α, α' и β двухкальциевого силиката [2].
Признаками аналогов, которые совпадают с существенными признаками заявляемого объекта, являются:
- способность растворяться в высокотемпературных формах двухкальциевого силиката с образованием твердых растворов;
- способность входить в решетку C2S в количествах, достаточных для их стабилизации.
К недостаткам, по мнению авторов, относятся:
- сложность их получения;
- высокий расход для обеспечения стабилизации шлаков;
- необходимость обеспечения высоких температур при обработке шлака для получения стабилизирующего эффекта;
- негативное влияние на изменение свойств обрабатываемого шлака и выплавляемого металла.
Близкими по технической сущности к заявляемому составу являются составы, содержащие бор, предложенные в способе стабилизации распадающегося сталеплавильного шлака, а именно бура, кернит, колеманит, содержащие 4-12% кристаллизационной влаги [3].
Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются:
- наличие бора в стабилизирующих составах;
- способность растворяться в высокотемпературных формах C2S с образованием твердых растворов.
К недостаткам этих составов следует отнести:
- сложность получения в относительно чистом виде;
- наличие сопутствующих минералов, в частности кристаллизационной влаги [3] и гипса [4], последние при обработке шлака дегидрадируют, диссоциируют с образованием оксида водорода, сульфида кальция и серосодержащих газов, свободного водорода и серы, которые имеют тенденцию перехода в стабилизируемый шлак, выплавляемый металл [5] и в окружающую среду;
- негативное влияние на изменение свойств обрабатываемого шлака и выплавляемого металла;
- сложность введения в обрабатываемый шлак.
Совокупность этих недостатков привела к тому, что указанные составы практически не используются для стабилизации распадающихся шлаков.
Задачей изобретения является состав для стабилизации распадающегося металлургического шлака и способ его получения, исключающий негативное воздействие ингредиентов состава на свойства обрабатываемого шлака, выплавляемого металла и окружающую природную среду.
Указанный технический результат достигают тем, что состав для стабилизации распадающихся металлургических шлаков, включающий ингредиент, содержащий оксид бора, отличающийся тем, что он содержит в качестве ингредиента, содержащего оксид бора, безводное борсиликатное стекло в количестве не менее 30%, остальное - кристаллы монтичеллита и шпинелида, а способ получения состава для стабилизации распадающихся металлургических шлаков, включающий выемку, дробление и обогащение исходной боратовой руды, отличается тем, что осуществляют обогащение исходной боратовой руды по классу минус 150 мм с последующим плавлением этого класса при температуре не выше 1300°С и дроблением продуктов плавки - безводного борсиликатного стекла, с растворенными в нем кристаллами монтичеллита и шпинелида, до крупности не более 80 мм.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемыми техническими результатами заключается в следующем:
1. Состав для стабилизации распадающихся шлаков содержит легкоплавкое боросиликатное стекло, оксид бора которого имеет высокую растворимость в высокотемпературных - α, α' и β формах C2S с образованием кристаллической решетки иррегулярной структуры открытого типа, способствующей сохранению высокотемпературных форм при охлаждении шлака.
2. Высокая растворимость оксида бора в высокотемпературных формах C2S способствует ограничению массы добавки для стабилизации двухкальциевого силиката и соответственно шлака, в состав которого он входит.
3. Состав лишен кристаллизационной воды и минералов-спутников боратовой руды, содержащих серу. Это способствует снижению негативного воздействия состава для стабилизации шлаков на свойства застабилизированного шлака, выплавляемого металла и окружающую среду в процессе обработки шлака стабилизирующим составом.
4. В состав входит монтичеллит и шпинелид - традиционные минералы металлургических шлаков.
Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию «новизна».
При анализе на соответствие критерию «изобретательский уровень» не обнаружено источников информации, указывающих на известность предлагаемого состава по функциональному назначению и поставленной в изобретении задаче.
Заявляемые состав и способ его получения могут быть реализованы в промышленности, а ожидаемый технический результат вытекает из совокупности существенных признаков изобретения, что свидетельствует о соответствии критерию «промышленная применимость».
Состав для стабилизации распадающихся шлаков подбирали путем проведения серии экспериментов, сущность которых заключалась в растворении добавок-стабилизаторов в шлаках, содержащих двухкальциевый силикат и имеющих неустойчивую структуру. В частности, это шлаки средне и низкоуглеродистого феррохрома, синтетические шлаки внепечной обработки стали, высокоосновные доменные, сталеплавильные и ферросплавные шлаки.
В качестве экспериментальных составов использовали добавки с различным содержанием В2О3 в различных физических формах, включая обработанную боратовую руду и буру и колеманит.
Оценивали стабилизирующий эффект вводимых добавок, их влияние на изменение состава и свойств шлака, выплавляемого металла и выбросы в окружающую среду. Результаты экспериментов сведены в таблицы 1, 2.
Значения параметров, приведенные в таблице 1, подтверждают, что состав для стабилизации всего объема обрабатываемого шлака должен содержать в качестве ингредиента не менее 30% боросиликатного стекла. В этом случае в шлак из добавки переходит до 98% оксида бора. При меньшем содержании боросиликатного стекла переход оксидов бора в шлак уменьшается, несмотря на увеличение количества вводимой в шлак стабилизирующей добавки. Соответственно сокращается количество застабилизированного шлака.
Сравнение стабилизирующего эффекта, оказывающего заявляемым составом с составами, приведенными в прототипе (таблица 2), показывает, что по расчетам для стабилизации всего объема шлака требуется в среднем в два раза меньше буры и в три раза меньше колеманита. Степень усвоения оксида бора из этих добавок шлаком значительно ниже, чем при обработке заявляемым составом. При этом в состав шлака переходит оксид натрия, который негативно воздействует на свойства застабилизированного шлака. Выделяемая в процессе обработки шлака кристаллизационная вода диссоциирует и способствует выносу частиц добавки в окружающую среду и переходу кислорода и водорода в состав выплавляемого металла.
Неразделимым спутником колеманита является гипс, последний в процессе обработки разлагается с выделением кристаллизационной влаги, сульфида кальция, элементарной серы и атомарных кислорода и водорода, которые взаимодействуют с металлом и снижают его качество.
Заявляемый состав не содержит кристаллизационной влаги и разлагающегося гипса. Температура плавления боросиликатного стекла соизмерима с температурой плавления шлака, реакция с обрабатываемым шлаком происходит спокойно без бурного кипения и выноса частиц буры, парообразования и выделения соединений серы. Оксид бора практически полностью переходит в шлак и способствует полному проявлению стабилизирующего эффекта и улучшению прочностных свойств застабилизированного шлака. Кристаллы монтичеллита и шпинелида, растворенные в боросиликатном стекле, не оказывают негативного воздействия на обрабатываемый шлак, выплавляемый металл и окружающую среду.
Способ получения состава для стабилизации шлаков обусловлен свойствами исходного сырья, содержащего оксиды бора. В качестве сырьевого материала используется боратовая руда Индерского месторождения, содержащая до 32% оксида бора. Минеральной основой боратовой руды являются гидробораты щелочных и щелочноземельных металлов. В состав боратовых руд входит кристаллизационная влага, гипс, кальцит, доломит, глины, органические соединения и т.д., которые оказывают негативное влияние на свойства обрабатываемого шлака, выплавляемого металла и окружающую среду.
Заявляемые признаки способа отработаны исходя из требований, предъявляемых к составу для стабилизации шлаков, а именно:
- содержание в составе для стабилизации шлаков не менее 30% боросиликатного стекла;
- отсутствие в составе ингредиентов, оказывающих негативное влияние на свойства обрабатываемого шлака, выплавляемого металла и окружающую среду.
Граница разделения по крупности выбрана с учетом распределения оксида бора в кусках породы различной крупности. Результаты оценки распределения В2О3 в кусках руды показаны в таблице 3.
Таблица 3 | |||||
Оценка распределения оксида бора в боратовой руде | |||||
Крупность кусков боратовой руды | >150 | 120-150 | 70-120 | 40-70 | 0-40 |
Содержание В2О3, % | 0,15-2,0 | 2,0-6,0 | 4,5-10,0 | 6-12 | 6-18 |
Выход класса, % по массе | 4-8 | 6-8 | 8-25 | 28-40 | 19-44 |
В таблице 4 приведены данные по содержанию боросиликатного стекла в составе для стабилизации шлаков в зависимости от крупности исходной боратовой руды.
Таблица 4. | ||
Содержание боросиликатного стекла в составе для стабилизации шлака | ||
Крупность исходной боратовой руды, мм | 0-300 | 0-150 |
Содержание боросиликатного стекла в составе для стабилизации шлака, % | 18-30 | 32-46 |
Выход кондиционного состава, % | 65-80 | 100 |
Данные таблиц 3 и 4 показывают, что удаление крупных кусков из состава исходной боратовой руды способствует увеличению выхода кондиционных составов для стабилизации шлаков.
Температура плавки боратовой руды выбрана с учетом содержания посторонних примесей в составе и расхода электроэнергии на плавку (табл.5).
Таблица 5. | ||||
Влияние температуры плавки на содержание посторонних примесей в составе и расход электроэнергии | ||||
Температура плавки, °С | 1100-1200 | 1200-1290 | 1300 | 1350 |
Содержание посторонних примесей в готовом составе, % | 3,6-12,0 | 1,2-3,6 | 0,5-1,2 | 0,6-1,0 |
Расход электроэнергии на базовую тонну состава, кВт/баз.т | 1680-1750 | 1750-1820 | 1850-1900 | 1900-2400 |
В табл.5 видно, что повышение температуры плавки выше 1300°С приводит к резкому увеличению расхода электроэнергии без заметного снижения посторонних примесей в составе для стабилизации шлаков.
Продукты плавки после охлаждения дробят до крупности минус 80 мм. Такая крупность состава для стабилизации шлаков выбрана с учетом условий распределения и усвоения состава обрабатываемым шлаком. Результаты подбора крупности состава приведены в табл.6.
Таблица 6. | |||
Влияние крупности состава для стабилизации шлаков на проявление стабилизирующего эффекта | |||
Крупность состава, мм | 0-50 | 0-80 | 0-120 |
Количество застабилизированного шлака при массе состава 2,5% от массы шлака, % | 92-96 | 96-98 | 78-82 |
Удельный расход электроэнергии на дробление состава, кВтч/т | 6,4 | 5,4 | 5,2 |
Таким образом, причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого способа получения состава для стабилизации распадающихся шлаков и достигаемым техническим результатом заключается в следующем:
1. Ограничение крупности исходной боратовой руды размером менее 150 мм обеспечит содержание в составе не менее 30% боросиликатного стекла.
2. Плавление исходной боратовой руды при температуре не выше 1300°С способствует удалению посторонних примесей, оказывающих негативное влияние на свойства обрабатываемого шлака, выплавляемого металла и выбросы в окружающую среду без значительного увеличения расхода электроэнергии.
3. Дробление охлажденных продуктов плавки до крупности минус 80 мм способствует повышению степени стабилизации шлака, улучшению условий его ввода в состав шлака и ограничению расхода электроэнергии.
Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию «новизна».
При анализе на соответствие критерию «изобретательский уровень» не обнаружено источников информации, указывающих на известность предложенных технологических решений по функциональному назначению и поставленной в изобретении задаче.
Заявляемые технологические решения могут быть реализованы в промышленности, а ожидаемый технический результат вытекает из совокупности существенных признаков изобретения, что свидетельствует о соответствии критерию «промышленная применимость».
Список использованных источников
1. А. Гинье, М. Регур. Структура портландцементных минералов. 5-й международный конгресс по химии цемента. М.: Стройиздат, 1973.
2. Комплексная переработка и использование металлургических шлаков в строительстве / B.C. Горшков, А.Е. Александров, С.И. Иващенко, В.С Горшкова - М.: Стройиздат, 1985, 272 с.
3. Способ стабилизации сталеплавильного шлака. Патент США №4655831, МКИ С 21 В 5/04, НКИ 75-257, УДК 669.046. Публикация 87.04.07, т.1077, №1.
4. Штрюбель Г., Циммер З. Минералогический словарь: Пер. с нем. - М.: Недра, 1987. - 494 с.
5. С.С. Набойченко, Н.Г. Андреев, А.П. Дорошевич и др. Процессы и аппараты цветной металлургии. Екатеринбург: УГТУ, 1997, 648 с.
Claims (2)
1. Состав для стабилизации распадающихся металлургических шлаков, включающий ингредиент, содержащий оксид бора, отличающийся тем, что он содержит в качестве ингредиента, содержащего оксид бора, безводное борсиликатное стекло в количестве не менее 30%, остальное - кристаллы монтичеллита и шпинелида.
2. Способ получения состава для стабилизации распадающихся металлургических шлаков, включающий выемку, дробление и обогащение исходной боратовой руды, отличающийся тем, что осуществляют обогащение исходной боратовой руды по классу минус 150 мм с последующим плавлением руды этого класса при температуре не выше 1300°С и дроблением продуктов плавки - безводного борсиликатного стекла с растворенными в нем кристаллами монтичеллита и шпинелида до крупности не более 80 мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003103435/02A RU2258678C2 (ru) | 2003-02-05 | 2003-02-05 | Состав для стабилизации распадающихся металлургических шлаков и способ его получения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003103435/02A RU2258678C2 (ru) | 2003-02-05 | 2003-02-05 | Состав для стабилизации распадающихся металлургических шлаков и способ его получения |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003103435A RU2003103435A (ru) | 2004-08-27 |
RU2258678C2 true RU2258678C2 (ru) | 2005-08-20 |
Family
ID=35846261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003103435/02A RU2258678C2 (ru) | 2003-02-05 | 2003-02-05 | Состав для стабилизации распадающихся металлургических шлаков и способ его получения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2258678C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2539228C2 (ru) * | 2012-06-13 | 2015-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Агат"(ООО "АГАТ") | Способ стабилизации распадающегося шлака |
EP3738938A1 (en) * | 2019-05-17 | 2020-11-18 | Imertech Sas | Method of increasing the stability of a slag |
-
2003
- 2003-02-05 RU RU2003103435/02A patent/RU2258678C2/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2539228C2 (ru) * | 2012-06-13 | 2015-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Агат"(ООО "АГАТ") | Способ стабилизации распадающегося шлака |
EP3738938A1 (en) * | 2019-05-17 | 2020-11-18 | Imertech Sas | Method of increasing the stability of a slag |
WO2020233928A1 (en) * | 2019-05-17 | 2020-11-26 | Imertech Sas | Method of increasing the stability of a slag |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10758954B2 (en) | Method for immobilizing arsenic, and arsenic-containing vitrified waste | |
CN104561551B (zh) | 一种硼镁铁共生矿有价组元分离提取的方法 | |
RU2258678C2 (ru) | Состав для стабилизации распадающихся металлургических шлаков и способ его получения | |
US4478796A (en) | Production of magnesium oxide from magnesium silicates by basic extraction of silica | |
Roshchin et al. | Complex processing of copper smelting slags with obtaining of cast iron grinding media and proppants | |
CN108893572A (zh) | 一种硼铁矿中有价组元综合回收利用的方法 | |
EP3701053B1 (en) | Process for the recovery of metals from cobalt-bearing materials | |
CN104152694A (zh) | 铝镁钙法生产高钛铁合金 | |
RU2471564C1 (ru) | Способ переработки сидеритовых руд | |
US10894998B2 (en) | Processing of iron-rich rare earth bearing ores | |
USRE20547E (en) | Method of making crystaiijne alu | |
US20200048092A1 (en) | Process for recovering phosphorous from phosphoritic materials | |
US3933477A (en) | Method of producing ferro-nickel or metallic nickel | |
RU2402498C2 (ru) | Состав для стабилизации распадающегося металлургического шлака | |
Chen et al. | The Extraction of Zinc from Willemite by Calcified‐Roasting and Ammonia‐Leaching Process Based on Phase Reconstruction | |
RU2223914C2 (ru) | Способ переработки дистен-андалузит-силлиманитовых концентратов | |
US2003867A (en) | Method of making crystalline alumina and a composition of matter containing the same | |
GB2117410A (en) | Process for the continuous production of blister copper | |
US4149898A (en) | Method for obtaining aluminum oxide | |
KR910005056B1 (ko) | 티탄, 크롬, 철등을 함유한 혼합 금은 광석으로부터의 금,은 제련법 | |
Bydałek et al. | The Decopperization and Coagulation by Use the Carbon-N-Ox Method | |
RU2118388C1 (ru) | Способ переработки цинксодержащих материалов | |
RU2637839C1 (ru) | Сталеплавильный флюс "экошлак" и способ его получения и применения | |
Li et al. | Recovery of Powdered Metallic Iron from Ludwigite Ore Via Reductive Roasting with Sodium Salts‒Magnetic Separation | |
Mwase et al. | Investigating Aluminum Tri-Hydroxide Production from Sodium Aluminate Solutions in the Pedersen Process. Processes 2022, 10, 1370 |