RU2261282C1 - Method of production of metallized calcium lime - Google Patents
Method of production of metallized calcium lime Download PDFInfo
- Publication number
- RU2261282C1 RU2261282C1 RU2004103227/02A RU2004103227A RU2261282C1 RU 2261282 C1 RU2261282 C1 RU 2261282C1 RU 2004103227/02 A RU2004103227/02 A RU 2004103227/02A RU 2004103227 A RU2004103227 A RU 2004103227A RU 2261282 C1 RU2261282 C1 RU 2261282C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lime
- additive
- iron
- aluminum
- calcium
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике производства металлургической извести в кипящем слое и может быть использовано при производстве и внепечной обработке чугуна и стали.The invention relates to techniques for the production of metallurgical lime in a fluidized bed and can be used in the production and after-furnace treatment of cast iron and steel.
Известен способ обжига полидисперсной извести методом кипящего слоя в противотоке газа и материала, включающий ступенчатую, в режиме противотока газа и материала, термообработку в четырех зонах с кипящим слоем - нагрева известняка до 350-500 и до 650-800, обжига его на известь при 920-1100, охлаждения извести от 920-1100 до 150-300°С (Патент РФ №2189552, МПК F 27 B 15/00, 2002. Бюл. №26).A known method of firing polydisperse lime by the fluidized bed method in a gas and material countercurrent, including stepwise, in the gas and material countercurrent mode, heat treatment in four zones with a fluidized bed - heating limestone to 350-500 and up to 650-800, calcining it with lime at 920 -1100, lime cooling from 920-1100 to 150-300 ° С (RF Patent No. 2189552, IPC F 27 B 15/00, 2002. Bull. No. 26).
Недостатком известного способа является повышенный унос пылевидных фракций извести, перерасход топлива в процессе обжига и низкие металлургические свойства извести, связанные с отсутствием у частиц извести специальной защитной металлизованной оболочки. Известно, что при обжиге извести происходят реакции окиси кальция и магния с примесями с образованием силикатов, алюминатов и ферритов кальция и магния и др. (Волженский А.В. и др. Минеральные вяжущие вещества. М.: Издательство литературы по строительству, 1973, с.82-104. Бойнтон Р.С. Химия и технология извести. М.: Издательство литературы по строительству, 1972, с.37-57). Известно также, что лимитирующим звеном в процессе растворения извести в жидком шлаке при обработке стали, а значит энергетическим порогом, является нейтрализация экранирующего влияния тугоплавкой (более 2130°С) пленки двухкальциевого силиката (2CaO·SiO2), образующейся при взаимодействии СаО с кислым шлаком. Эффективным способом нейтрализации экранирующего влияния пленки 2CaO·SiO2 является нанесение на поверхность частиц известняка и извести, окислов железа, связывающихся в легкоплавкие (1225-1250 и 1300-1685°С) одно- и двухкальциевые ферриты кальция (СаО·Fe2О3 и 2·СаО·Fe2O3), одновременно предохраняющие поверхностные слои частиц известняка и извести от быстрого нагрева и пережега, обеспечивающие высокую газопроницаемость поверхности частиц и беспрепятственное удаление газообразных продуктов диссоциации карбонатов кальция и магния. Одновременно повышается теплопроводность поверхностных слоев извести и облегчается доступ тепла вовнутрь частиц. При полидисперсном составе обжигаемого известняка поверхностный слой ферритов кальция также предохраняет от пережега мелкие частицы. Аналогичными свойствами, исходя из того, что окислы железа и глинозем химически эквивалентны, обладают для частиц извести и защитные пленки из алюминатов кальция, в основном 3СаО·Al2О3, а также из, так называемых, минералов - плавней - 5СаО·3Al2О3 и 4СаО·Al2О3·Fe2О3.The disadvantage of this method is the increased entrainment of pulverulent fractions of lime, fuel overspending during the firing process and low metallurgical properties of lime associated with the absence of a special protective metallized coating of lime particles. It is known that when calcining lime, reactions of calcium and magnesium oxide with impurities with the formation of silicates, aluminates and ferrites of calcium and magnesium and others (Volzhensky A.V. et al. Mineral binders. M: Publishing House of Building Literature, 1973, p. 82-104. Boynton RS Chemistry and technology of lime. M: Publishing house of building literature, 1972, p. 37-57). It is also known that the limiting element in the process of dissolving lime in liquid slag during steel processing, and therefore the energy threshold, is the neutralization of the screening effect of the refractory (more than 2130 ° C) film of dicalcium silicate (2CaO · SiO 2 ) formed during the interaction of CaO with acidic slag . An effective way to neutralize the screening effect of a 2CaO · SiO 2 film is to deposit on the surface particles of limestone and lime, iron oxides, which bind to low-melting (1225-1250 and 1300-1685 ° С) one- and two-calcium calcium ferrites (CaО · Fe 2 О 3 and 2 · CaO · Fe 2 O 3 ), simultaneously protecting the surface layers of limestone and lime particles from rapid heating and burning, providing high gas permeability of the particle surface and unhindered removal of gaseous products of dissociation of calcium and magnesium carbonates. At the same time, the thermal conductivity of the surface layers of lime increases and the access of heat inside the particles is facilitated. With the polydisperse composition of calcined limestone, the surface layer of calcium ferrites also protects small particles from burning out. Protective films made of calcium aluminates, mainly 3СаО · Al 2 О 3 , as well as from so-called smoother minerals - 5СаО · 3Al 2 , also have similar properties, assuming that iron oxides and alumina are chemically equivalent, for lime particles О 3 and 4СаО · Al 2 О 3 · Fe 2 О 3 .
Известен способ применения шихтовых добавок в качестве минерализаторов, улучшающих активность и время гашения производимой извести (Авторское свидетельство СССР №1158522, МПК С 04 В 2/04. Опубл. 30.05.1985г. Бюл. №20).There is a method of using charge additives as mineralizers that improve the activity and the time of extinguishing of the lime produced (USSR Author's Certificate No. 1158522, IPC С 04
Недостатком известного способа является применение специальных химических компонентов - монокальция фосфата, нитрата аммония и нитрата кальция и технологических операций - измельчения и смешивания, совмещенного со смачиванием 5-10% водным раствором указанных компонентов, и гранулирования шихты перед обжигом. Также требуется дополнительный расход тепла на испарение влаги в процессе обжига. Кроме того, при термическом разложении компонентов в процессе обжига шихты образуются экологически опасные соединения, переходящие в газообразные продукты обжига. При этом, достигаемая средствами известного способа обжига в интервале температур 1150-1300°С, активность извести, определенная, в соответствии с ГОСТ 22688-77, как минимальное время ее гашения, составляет 5-15 мин, что не соответствует требованиям металлургического производства.The disadvantage of this method is the use of special chemical components - monocalcium phosphate, ammonium nitrate and calcium nitrate and technological operations - grinding and mixing, combined with wetting 5-10% aqueous solution of these components, and granulating the mixture before firing. It also requires additional heat for evaporation of moisture during the firing process. In addition, during the thermal decomposition of components during the firing process of the charge, environmentally hazardous compounds are formed, which pass into gaseous products of firing. Moreover, achieved by means of the known firing method in the temperature range 1150-1300 ° C, lime activity, determined, in accordance with GOST 22688-77, as the minimum time for its extinction, is 5-15 minutes, which does not meet the requirements of metallurgical production.
Известен способ производства извести путем обжига и спекания во вращающейся печи в интервале температур 1180-1200°С механической смеси известняка (69,0-91,5%) с железосодержащим материалом - железорудными окатышами (6,0-16%) и борсодержащим материалом (2,5-15%), обеспечивающий снижение пылеуноса и налипания на футеровку обжигаемого материала за счет более низкой температуры плавления борсодержащего материала и более раннего связывания мелких частиц (Авторское свидетельство СССР №517573, МКИ С 04 В 1/02, Опубл. 15.06.1976 г., Бюл. №22). Данный способ выбран в качестве прототипа.A known method for the production of lime by roasting and sintering in a rotary kiln in the temperature range 1180-1200 ° C of a mechanical mixture of limestone (69.0-91.5%) with iron-containing material - iron ore pellets (6.0-16%) and boron-containing material ( 2.5-15%), which ensures reduction of dust and sticking to the lining of the calcined material due to the lower melting temperature of boron-containing material and earlier binding of small particles (USSR Author's Certificate No. 517573, MKI C 04
Недостатком известного способа является применение железорудных окатышей, являющихся кондиционной продукцией и сырьем для доменного передела, и дефицитного борсодержащего материала, снижающего металлургические свойства извести из-за последующего усвоения бора расплавом стали. Одновременно, ведение процесса обжига извести в интервале температур 1180-1200°С не позволяет получать известь со временем гашения менее 5 мин, а образовавшиеся спеки требуют последующего дробления и грохочения с выделением кондиционной по крупности фракции готовой продукции, например 5-20 мм для твердых шлаковых смесей для внепечной (ковшевой) обработки стали, что сопряжено с образованием мелких фракций и пыли до 16,4% от массы извести. В силу того, что железосодержащий и борсодержащий материалы предназначены для подавления пылеуноса, они сопоставимы по крупности с обрабатываемым материалом. С учетом разницы в плотности окатышей (~5000 кг/м3) и известняка (~2500 кг/м3) и среднего размера окатышей (10-20 мм), размер частиц добавки должен быть более 2-3 мм, чтобы исключить их унос вместе с пылью известняка и извести. Эффективное использование частиц такого размера не составляет проблемы в большинстве металлургических переделов. Проблемой современного металлургического производства является утилизация железосодержащих материалов класса 0-3 мм, представленных окалиной прокатного производства, пылью мартеновских и конвертерных газоочисток, шламами, хвостами флотаций и др. Средствами способа - прототипа эта проблема не решается.The disadvantage of this method is the use of iron ore pellets, which are standard products and raw materials for blast furnace redistribution, and scarce boron-containing material that reduces the metallurgical properties of lime due to the subsequent absorption of boron by molten steel. At the same time, the process of calcining lime in the temperature range of 1180-1200 ° C does not allow lime to be obtained with a quenching time of less than 5 minutes, and the resulting specimens require subsequent crushing and screening with the separation of the finished grain-sized fraction of the finished product, for example 5-20 mm for solid slag mixtures for out-of-furnace (ladle) processing of steel, which is associated with the formation of fine fractions and dust up to 16.4% by weight of lime. Due to the fact that iron-containing and boron-containing materials are designed to suppress dust extraction, they are comparable in size to the processed material. Taking into account the difference in the density of the pellets (~ 5000 kg / m 3 ) and limestone (~ 2500 kg / m 3 ) and the average size of the pellets (10-20 mm), the particle size of the additive should be more than 2-3 mm to exclude their entrainment along with limestone and lime dust. The efficient use of particles of this size is not a problem in most metallurgical processes. The problem of modern metallurgical production is the utilization of iron-containing materials of class 0-3 mm, represented by mill scale, dust from open-hearth and converter gas purifications, sludge, flotation tailings, etc. This problem is not solved by the prototype method.
Другим существенным недостатком известного способа является неравномерность обжига шихты в силу известной сегрегации (а не усреднения, предполагаемого известным способом) материалов по крупности и плотности во вращающейся печи, когда наиболее крупные и тяжелые куски выходят на поверхность сегмента пересыпающегося материала, а в его центре располагаются мелкие и легкие фракции (Монастырев А.В., Александров А.В. Печи для производства извести. Справочник. - М.: Металлургия, 1979. - 232 с.). В связи с этим, расположенный в центре сегмента материал прогревается только за счет тепла смежных слоев и его температура, а следовательно, и степень обжига всегда ниже, при этом, стремление увеличить температуру и степень обжига внутренних слоев известняка или шихты путем повышения температуры факела, приводит к пережегу поверхностных слоев извести и снижению ее активности - времени гашения до 5-15 мин. Кроме того, увеличение температуры обжига сопряжено с перерасходом топлива на процесс обжига извести. При осуществлении способа - прототипа расход топлива составляет более 150-165 при наличии запечных теплообменников и до 220-250 кг усл. топлива/т извести при их отсутствии.Another significant drawback of the known method is the unevenness of the firing of the charge due to the known segregation (rather than averaging, assumed by the known method) of materials by size and density in a rotary kiln, when the largest and heaviest pieces come to the surface of the segment of the overflowing material, and in its center are small and light fractions (Monastyrev A.V., Aleksandrov A.V. Furnaces for lime production. Reference book. - M.: Metallurgy, 1979. - 232 p.). In this regard, the material located in the center of the segment is heated only due to the heat of adjacent layers and its temperature, and therefore, the degree of firing is always lower, while the desire to increase the temperature and degree of firing of the inner layers of limestone or mixture by increasing the temperature of the torch leads to burn out the surface layers of lime and reduce its activity - the extinction time to 5-15 minutes. In addition, an increase in the firing temperature is associated with an excessive consumption of fuel for the lime firing process. When implementing the prototype method, the fuel consumption is more than 150-165 in the presence of baking heat exchangers and up to 220-250 kg srvc. fuel / ton of lime in their absence.
В основе данного изобретения лежит решение задачи по разработке способа производства металлизированной кальциевой извести в печи кипящего слоя путем определения месторасположения рационального ввода добавок, содержащих оксиды железа, алюминия и кальция по высоте кипящего слоя зоны обжига, оптимизации условий обжига с учетом динамики изменения физико-химических свойств известняка в процессе его нагрева и диссоциации, за счет чего обеспечивается снижение пылеуноса, расхода топлива на процесс и повышение качества и металлургических свойств извести.The basis of this invention is the solution to the problem of developing a method for the production of metallized calcium lime in a fluidized bed furnace by determining the location of the rational introduction of additives containing iron, aluminum and calcium oxides according to the height of the fluidized bed of the calcining zone, optimizing the calcining conditions taking into account the dynamics of changes in physicochemical properties limestone in the process of its heating and dissociation, due to which the reduction of dust extraction, fuel consumption for the process and improving the quality of metallurgical and oystv lime.
Поставленная задача достигается тем, что в соответствии со способом производства металлизированной кальциевой извести:The problem is achieved in that in accordance with the method of production of metallized calcium lime:
1. В зону обжига на расстоянии 0,12-0,35 высоты кипящего слоя от среза газораспределительной решетки вводят пылевидную добавку, включающую 17-83 мас.% оксидов железа или/и 7-33 мас.% оксида алюминия в количестве 0,05-0,35 выгружаемой массы извести.1. In the firing zone at a distance of 0.12-0.35 of the height of the fluidized bed from the cut of the gas distribution grill, a pulverulent additive is added, comprising 17-83 wt.% Iron oxides and / or 7-33 wt.% Aluminum oxide in an amount of 0.05 -0.35 paged mass of lime.
2. Количество включений оксидов железа и алюминия в пылевидной добавке корректируется пылевидной добавкой, включающей 75-85 мас.% оксида кальция.2. The number of inclusions of iron and aluminum oxides in the dust additive is adjusted by the dust additive, including 75-85 wt.% Calcium oxide.
3. В качестве добавок, включающих оксиды железа, алюминия и кальция, используются естественные материалы, которые содержат обычные примеси или отходы промышленного производства, получаемые при плавке железо-алюмосодержащих материалов, обжиге извести, содержащие вышеупомянутые соединения металлов.3. As additives, including iron, aluminum and calcium oxides, natural materials are used that contain common impurities or industrial wastes obtained by smelting iron-aluminum-containing materials, calcining lime, containing the above metal compounds.
4. Диаметр частиц основной части добавки, включающей оксиды железа, составляет преимущественно 10-350, алюминия - 12-450, кальция - 17-700 мкм.4. The particle diameter of the main part of the additive, including iron oxides, is mainly 10-350, aluminum - 12-450, calcium - 17-700 microns.
Техническим результатом от использования предлагаемого способа производства металлизированной кальциевой извести является организация технологически устойчивой схемы и выбор оптимальных (по температурным и аэродинамическим условиям) места подачи - над срезом решетки зоны обжига, концентрации, дозировки, гранулометрических характеристик добавок, содержащих оксиды железа, алюминия, с корректирующей добавкой кальцийсодержащей пыли, при реализации способа в многозонной печи кипящего слоя. Реализация способа обеспечивает снижение пылеуноса извести, расхода топлива на процесс и повышение качества и металлургических свойств извести.The technical result from the use of the proposed method for the production of metallized calcium lime is the organization of a technologically stable scheme and the selection of the optimal (according to temperature and aerodynamic conditions) feed points - above the cut of the grate of the firing zone, concentration, dosage, and particle size distribution of additives containing iron and aluminum oxides with corrective the addition of calcium dust, when implementing the method in a multi-zone fluidized bed furnace. The implementation of the method provides the reduction of pulverized lime, fuel consumption per process and improving the quality and metallurgical properties of lime.
Низкотемпературный мягкий обжиг извести в кипящем слое при 920-1100°С характеризуется высокой пористостью производимой извести (эффективный радиус пор 264 нм против 2900 нм, при общей пористости 52,3% против 23,3% твердообожженной извести) и высокой активностью (время гашения составляет до 90 с), определяемой ее мелкокристаллической структурой (размер кристаллов СаО составляет 1-З мкм) (Третьяков Е.В., Дидковский В.К. Шлаковый режим кислородно-конвертерной плавки - М.: Металлургия, 1972. - 144 с.). Формирование оболочки алюмо- или железофлюса на частицах извести происходит в результате пропитывания их компонентами, находящимися в предрасплавленном состоянии. Миграция компонентов происходит по порам извести. Это связано с благоприятными условиями диффузии в кристаллической решетке СаО ионов, составляющих окислы железа, вследствие малых их размеров (R2+ Fe=0,083; R3+ Fe=0,067 и R2- O=0,067 нм) и близкой формы кристаллических решеток Al2О3; FeO; γ·Fe2О3 и СаО, кристаллизующихся в кубической системе. Проникновение расплава по порам извести происходит под действием капиллярных сил, как бы всасывающих жидкую фазу вовнутрь пор. Поэтому высокая пористость и активность мягкообожженной извести кипящего слоя является решающим фактором степени эффективности предлагаемого способа, а выбранный температурный режим подогрева, обжига и охлаждения извести, исключающий образование твердообожженной плотной и малопористой оболочки на частицах извести, обеспечивает наиболее благоприятные условия для проникновения вводимых компонентов вглубь частиц. При этом глубина пропитки частиц извести оказывается эффективной в условиях ее последующего растворения в жидких расплавах шлака, начиная с 0,5-1,0 мм. Для проведения экспериментов по оценке параметров предлагаемого способа использовалась опытно-промышленная известковообжиговая печь кипящего слоя ОАО "Таганрогский металлургический завод" (ОАО "ТАГМЕТ"), представляющая четырехзонный реактор с диаметром (на верхнем срезе газораспределительных решеток) зон подогрева - 1,2 и 1,3, зоны обжига - 1,2, зоны охлаждения извести - 0,9 м, с циклонами и рукавным фильтром, отапливаемый природным газом.The low-temperature soft calcining of lime in a fluidized bed at 920-1100 ° С is characterized by high porosity of the lime produced (effective pore radius 264 nm versus 2900 nm, with a total porosity of 52.3% versus 23.3% hard-calcined lime) and high activity (quenching time is up to 90 s), determined by its fine-crystalline structure (the size of CaO crystals is 1–3 μm) (Tretyakov E.V., Didkovsky V.K. Slag regime of oxygen-converter smelting - M .: Metallurgy, 1972. - 144 p.) . The formation of a shell of aluminum or iron flux on lime particles occurs as a result of impregnation of their components in a pre-molten state. Components migrate through lime pores. This is due to favorable diffusion conditions in the crystal lattice of CaO ions constituting iron oxides due to their small size (R 2+ Fe = 0.083; R 3+ Fe = 0.067 and R 2 O = 0.067 nm) and the close shape of the crystal lattices of Al 2 About 3 ; FeO; γ · Fe 2 O 3 and CaO crystallizing in a cubic system. The penetration of the melt through the pores of lime occurs under the action of capillary forces, as if absorbing the liquid phase inside the pores. Therefore, the high porosity and activity of softly burnt lime of a fluidized bed is a decisive factor in the degree of efficiency of the proposed method, and the selected temperature regime of heating, calcining and cooling of lime, which excludes the formation of a hard-burnt dense and low-porous shell on lime particles, provides the most favorable conditions for penetration of the introduced components deep into the particles. At the same time, the depth of impregnation of lime particles is effective under conditions of its subsequent dissolution in liquid slag melts, starting from 0.5-1.0 mm. To conduct experiments to evaluate the parameters of the proposed method, we used a pilot industrial calcareous fluidized-bed kiln of Taganrog Metallurgical Plant OJSC (TAGMET OJSC), which represents a four-zone reactor with a diameter (on the upper cut of gas distribution grids) of heating zones - 1.2 and 1, 3, firing zones - 1.2, lime cooling zones - 0.9 m, with cyclones and a bag filter, heated by natural gas.
В высокотемпературном кипящем слое имеется узкая по высоте зона горения топлива, в которой имеются локальные очаги с температурой свыше 1500°С, при температуре частиц слоя 920-1100°С. Эти очаги являются местами наиболее интенсивного связывания частиц извести с возникающими эвтектиками пылевидной добавки. Размягченные или находящиеся в предрасплавленном состоянии частицы окислов железа и алюминия обладают при температурах 1500-1750°С максимальными адгезионными свойствами. Ниже 1500°С размягчения и расплавления поверхности частиц добавок не происходит и эффективность их проникновения в поры извести невелика, выше 1750°С, даже при кратковременном контакте частиц с газовым потоком, возникает вероятность полного расплава частиц и возникновения сваров. Место подачи пылевидной добавки в зону обжига устанавливалось перемещением термопары по высоте кипящего слоя. При этом определялось месторасположение зоны температур 1500-1750°С по высоте кипящего слоя зоны обжига. Интервал температур на расстоянии 0,12-0,35 высоты кипящего слоя от среза газораспределительной решетки выбран для подачи пылевидной добавки. Результаты определения этого интервала температур представлены на фиг.1 и подтверждают численное значение выбранного участка кипящего слоя зоны обжига.In the high-temperature fluidized bed there is a narrow height combustion zone of fuel, in which there are local foci with a temperature of more than 1500 ° C, at a temperature of the particles of the layer 920-1100 ° C. These foci are the sites of the most intense binding of lime particles to the arising eutectics of the pulverulent additive. The softened or pre-molten particles of iron and aluminum oxides possess maximum adhesive properties at temperatures of 1500-1750 ° C. Below 1500 ° C, softening and melting of the surface of the particles of additives does not occur and the efficiency of their penetration into the pores of lime is small, above 1750 ° C, even with short-term contact of the particles with the gas stream, there is a possibility of complete melt of particles and the occurrence of welds. The place of supply of the pulverulent additive to the firing zone was established by moving the thermocouple along the height of the fluidized bed. In this case, the location of the temperature zone 1500-1750 ° C was determined by the height of the fluidized bed of the firing zone. The temperature range at a distance of 0.12-0.35 of the height of the fluidized bed from the slice of the gas distribution grill is selected to supply a dusty additive. The results of determining this temperature range are presented in figure 1 and confirm the numerical value of the selected section of the fluidized bed of the firing zone.
Для определения оптимальной концентрации окислов железа и алюминия, в соответствии с данными таблиц 1-3, в опытно-промышленную известковообжиговую многозонную печь кипящего слоя вводили в качестве добавок железо или/и алюмосодержащую пыль с различным содержанием компонентов, с коррекцией дополнительной добавкой кальцийсодержащей пыли извести. Результаты экспериментов оценивались по свойствам получаемой извести (суммарной массовой доле оксидов кальция и магния (CaO+MgO), времени (τг) и температуры (Тг) гашения) и технико-экономическим параметрам процесса обжига. Результаты измерений представлены по отношению к характеристикам способа - прототипа, имеющего (CaO+MgO)n=90,75(89,50-92,00)%, (τг)п=72,5 (55-90)с, (Тг)п=74 (69-79)°С.To determine the optimal concentration of iron and aluminum oxides, in accordance with the data in Tables 1-3, iron and / or aluminum-containing dust with various component contents was added as additives to the pilot industrial calcareous multi-zone fluidized-bed furnace with correction of an additional addition of calcium-containing lime dust. The experimental results were evaluated by the properties of the obtained lime (total mass fraction of calcium and magnesium oxides (CaO + MgO), time (τ g ) and quenching temperature (T g ), and technical and economic parameters of the firing process. The measurement results are presented in relation to the characteristics of the prototype method having (CaO + MgO) n = 90.75 (89.50-92.00)%, (τ g ) n = 72.5 (55-90) s, ( T g ) n = 74 (69-79) ° C.
Исходя из показателей таблиц 1, 2 максимальное действие адгезионных сил и наибольший рост качественных характеристик извести имеет место при изменении концентрации в пылевидной добавке окислов железа в интервале 18-83 мас.% и окислов алюминия в интервале 7-33 мас.%, что подтверждает выбранные в соответствии с формулой изобретения интервалы изменения концентраций окислов железа и алюминия в пылевидной добавке в предлагаемом способе производства металлизованной кальциевой извести. При подаче добавки с содержанием окислов железа менее 18 и окислов алюминия менее 7% адгезионные свойства добавки ухудшаются, этого количества оказывается недостаточно для образования равномерной пленки оксидов на поверхности всей массы частиц, что ухудшает условия обжига частиц и их качество. Одновременно, количество балластных примесей, внедряемых на поверхность частиц извести вместе с добавкой, чрезмерно и также ухудшает показатели и металлургические свойства извести. При подаче окислов железа более 83 и окислов алюминия более 33% наблюдается преобладание аутогезионных сил, действующих между однородными частицами, что приводит к образованию очаговых скоплений окислов на поверхности частиц, пережегу и снижению качества частиц извести. При совместной подаче оксидов железа и алюминия (таблица 3) наибольший рост качественных характеристик извести происходит при изменении соотношения количеств оксидов железа и алюминия в добавке от 83/7≅12 (максимальное количество оксидов железа и минимальное количество оксидов алюминия) до 18/33≅0,5 (минимальное количество оксидов железа и максимальное количество оксидов алюминия), т.е. соответствует интервалу, выбранному для раздельной подачи оксидов железа и алюминия.Based on the indicators of tables 1, 2, the maximum effect of adhesive forces and the greatest increase in the quality characteristics of lime occurs when the concentration of iron oxides in the dust additive in the range of 18-83 wt.% And aluminum oxides in the range of 7-33 wt.%, Which confirms the selected in accordance with the claims, the ranges of concentrations of iron and aluminum oxides in the pulverulent additive in the proposed method for the production of metallized calcium lime. When an additive with an iron oxide content of less than 18 and aluminum oxide of less than 7% is supplied, the adhesive properties of the additive deteriorate, this amount is not enough to form a uniform oxide film on the surface of the entire mass of particles, which worsens the conditions for firing the particles and their quality. At the same time, the amount of ballast impurities introduced onto the surface of the lime particles together with the additive excessively and also degrades the performance and metallurgical properties of the lime. When iron oxides of more than 83 and aluminum oxides are fed in more than 33%, a predominance of self-adhesive forces acting between homogeneous particles is observed, which leads to the formation of focal accumulations of oxides on the surface of the particles, burning and a decrease in the quality of lime particles. With the combined supply of iron and aluminum oxides (table 3), the greatest increase in the qualitative characteristics of lime occurs when the ratio of the amounts of iron and aluminum oxides in the additive changes from 83 / 7≅12 (maximum amount of iron oxides and minimum amount of aluminum oxides) to 18 / 33≅0 5 (minimum amount of iron oxides and maximum amount of aluminum oxides), i.e. corresponds to the interval selected for the separate supply of iron and aluminum oxides.
Для определения количества добавки по отношению к количеству выгружаемой из зоны обжига (или поступающей в зону охлаждения), по аналогии с определением концентрации окислов железа и алюминия в добавке, в опытно-промышленную известковообжиговую печь кипящего слоя присаживали различные количества добавки с соотношением количеств окислов железа и алюминия в интервале 0,5-12,0. При этом оценивалось количество усвоенных частицами извести оксидов железа и алюминия по отношению к общему количеству присадки этих окислов, внесенному в печь с добавкой. Эффективной степенью усвоения считалось усвоение более 50% добавок. Исходя из данных таблицы 4, наибольшее усвоение добавки известью происходит в интервале подачи добавки в количестве от 5,0 до 35,0%. При подаче добавки в количестве менее 5,0% от массы извести, выгружаемой из зоны обжига, средняя степень усвоения составляет 45,4%, при подаче добавки в количестве более 35,0% от массы извести, выгружаемой из зоны обжига, средняя степень усвоения составляет 45,5% (см.табл.4).To determine the amount of the additive in relation to the amount discharged from the calcination zone (or entering the cooling zone), by analogy with the determination of the concentration of iron and aluminum oxides in the additive, various quantities of the additive were added to the pilot-industrial calcining fluidized-bed furnace with a ratio of the amounts of iron oxides and aluminum in the range of 0.5-12.0. In this case, the amount of iron and aluminum oxides assimilated by the particles of lime was estimated in relation to the total amount of additives of these oxides introduced into the furnace with the additive. An effective degree of assimilation was considered the assimilation of more than 50% of additives. Based on the data of table 4, the greatest absorption of the additive by lime occurs in the interval of supply of the additive in an amount of from 5.0 to 35.0%. When an additive is supplied in an amount of less than 5.0% of the mass of lime discharged from the calcination zone, the average degree of assimilation is 45.4%; when an additive is supplied in an amount of less than 35.0% of the mass of lime discharged from the calcination zone, the average degree of assimilation is 45.5% (see table 4).
Эта степень усвоения не удовлетворяет условиям изобретения. В таблице 5 представлены результаты измерений диаметров и скоростей витания частиц добавки, включающей оксид железа (пыль №1), алюминия (пыль №2), кальция (пыль №3). Исходя из дисперсного состава пыли (пыль №1), газоочистных сооружений основных производителей железосодержащей пыли - мартеновских печей и кислородных конвертеров установлено, что диаметр частиц изменяется от 0,1 до 350 мкм (при этом в большинстве случаев основная масса частиц этой пыли имеет диаметр до 1 мкм), плотность - 5000 кг/м3 (Адоньев С.М., Филипьев О.В. Пылегазовые выбросы предприятий черной металлургии. М.: Металлургия, 1979, с.41-106). Плотность наиболее пригодной и массовой алюмосодержащей пылевидной добавки - бокситового шлама (пыль №2) - 3400 кг/м3, а диаметр частиц - 5-500 мкм (Бойко Г.П., Брагинский В.И. Строительные материалы и конструкции, 1979, №4, с.23. Бойко Г.П., Круглицкий Н.Н. Структурно - акустический резонанс в химии и химической технологии. К.: Наукова думка, 1979, 256 с.). С другой стороны, для равномерного распределения частиц добавки по сечению кипящего слоя зоны обжига необходимо, чтобы скорость их витания соответствовала скоростям восходящего газового потока. Диаметр частиц пылевидной извести (пыль №3), уносимой при обжиге в кипящем слое, составляет 0,30-700 мкм. Плотность пыли извести - 1850 кг/м3.This degree of assimilation does not satisfy the conditions of the invention. Table 5 presents the results of measurements of the diameters and speeds of the particles of the additive, including iron oxide (dust No. 1), aluminum (dust No. 2), calcium (dust No. 3). Based on the dispersed composition of dust (dust No. 1), gas treatment facilities of the main producers of iron-containing dust - open-hearth furnaces and oxygen converters it was found that the particle diameter varies from 0.1 to 350 microns (in most cases, the bulk of the particles of this dust has a diameter of up to 1 μm), density - 5000 kg / m 3 (Adonyev S.M., Filipiev O.V. Dust and gas emissions from ferrous metallurgy enterprises. M: Metallurgy, 1979, pp. 41-106). The density of the most suitable and bulk aluminum-containing dust-like additive - bauxite sludge (dust No. 2) is 3400 kg / m 3 and the particle diameter is 5-500 μm (Boyko G.P., Braginsky V.I. Building materials and structures, 1979, No. 4, p. 23. Boyko GP, Kruglitsky NN Structural - acoustic resonance in chemistry and chemical technology. K .: Naukova Dumka, 1979, 256 pp.). On the other hand, for a uniform distribution of the additive particles over the cross section of the fluidized bed of the firing zone, it is necessary that their rate of rotation corresponds to the velocities of the upward gas flow. The particle diameter of the pulverized lime (dust No. 3) carried away during firing in a fluidized bed is 0.30-700 microns. The density of lime dust is 1850 kg / m 3 .
Скорости витания (Vв) частиц различного диаметра пыли получены по результатам дисперсного анализа проб при обжиге извести в опытно-промышленной печи кипящего слоя при различных газодинамических режимах. Соответствующая измеренным диаметрам частиц скорость витания соотнесена с контрольной зависимостью Розенбаума-Тодеса: Vв=Re·v/d (Re=Ar/18+061 Ar0,5; Ar=g·d3·(рт-рв)/v2·рв), где v - кинематическая вязкость воздуха (при температуре 150°С равняется 20·10-6), м2/с; d - диаметр пылевидных частиц, м; g - ускорение силы тяжести, м/с2; рт - плотность пылевидных частиц, кг/м3; рв - плотность воздуха - 1,29 кг/м3 (Аэров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим слоем. Л.: Химия, 1968, с.172). Результаты измерений скоростей витания различных по диаметрам частиц пыли №№1-3 представлены в таблице 5.The soaring speeds (V in ) of particles of various dust diameters were obtained from the results of dispersed analysis of samples during lime calcination in a pilot industrial fluidized bed furnace under various gas-dynamic conditions. The soaring speed corresponding to the measured particle diameters is correlated with the Rosenbaum-Todes control dependence: V in = Re · v / d (Re = Ar / 18 + 061 Ar 0.5 ; Ar = g · d 3 · (r t- p in ) / v 2 · r in ), where v is the kinematic viscosity of air (at a temperature of 150 ° C is equal to 20 · 10 -6 ), m 2 / s; d is the diameter of the dust particles, m; g is the acceleration of gravity, m / s 2 ; r t - the density of dust particles, kg / m 3 ; p in - air density - 1.29 kg / m 3 (Aerov M.E., Todes OM.Hydraulic and thermal fundamentals of the apparatus with a stationary and fluidized bed. L .: Chemistry, 1968, p.172). The results of measurements of the speeds of soaring of dust particles of different diameters No. 1-3 are presented in table 5.
Из сопоставления скоростей газового потока по зонам печи и скоростей витания, соответствующих диаметрам уловленных частиц (таблица 5), следует, что в диапазоне уноса из кипящего слоя зоны обжига (Vв меньше или равна 4 м/с и больше или равна 0,01 м/с) находятся частицы пыли №1 диаметром 0,10-350 мкм, частицы пыли №2 диаметром 0,12-450 мкм и частицы пыли №3 диаметром 0,17-700 мкм. В указанных диапазонах изменения диаметров частиц, по результатам дисперсного анализа, сосредоточено, соответственно, 97,3-98,2; 96,1-99.2 и 98,3-98,7 мас.% пыли №1, 2 и №3, что подтверждает выбранный в формуле изобретения диапазон изменения диаметра частиц пыли №№1-3. При применении частиц пыли №№1-3 с диаметрами ниже нижнего предела скорость их витания не обеспечивает необходимого времени контакта для внедрения их на поверхность частиц и они уносятся в газоочистку. При применении частиц пыли №№1-3 с диаметрами выше верхнего предела скорости их витания слишком велики, и частицы не перемещаются по кипящему слою зоны обжига печи, а оседают в нем и накапливаются до критического уровня с аварийной остановкой процесса или выгружаются без связывания с частицами извести, что снижает качество извести и требует дополнительного отсева крупных частиц пылевидной добавки из извести.From a comparison of the gas flow rates in the furnace zones and the soaring speeds corresponding to the diameters of the trapped particles (table 5), it follows that in the range of entrainment from the fluidized bed of the firing zone (V in is less than or equal to 4 m / s and greater than or equal to 0.01 m / s) there are dust particles No. 1 with a diameter of 0.10-350 microns, dust particles No. 2 with a diameter of 0.12-450 microns and dust particles No. 3 with a diameter of 0.17-700 microns. In the indicated ranges of changes in particle diameters, according to the results of dispersion analysis, respectively, 97.3-98.2 are concentrated; 96.1-99.2 and 98.3-98.7 wt.% Dust No. 1, 2 and No. 3, which confirms the range of variation of the diameter of dust particles No. 1-3 selected in the claims. When using dust particles No. 1-3 with diameters below the lower limit, their speed of movement does not provide the necessary contact time for their introduction onto the surface of the particles and they are carried away to the gas treatment. When using dust particles No. 1-3 with diameters above the upper limit, their speed of rotation is too high, and the particles do not move along the fluidized bed of the kiln firing zone, but settle in it and accumulate to a critical level with an emergency stop of the process or are unloaded without binding to particles lime, which reduces the quality of lime and requires additional screening of large particles of pulverulent lime additives.
На фиг.2 представлена схема печи кипящего слоя, иллюстрирующая предлагаемый способ производства металлизированной извести.Figure 2 presents a diagram of a fluidized bed furnace, illustrating the proposed method for the production of metallized lime.
Технологическая схема печи кипящего слоя включает зоны подогрева известняка 1, 2, зону обжига извести 3 и зону охлаждения извести 4, с газораспределительными решетками, соответственно, 5, 6, 7 и 8, циклон 9 и рукавный фильтр 10.The technological scheme of the fluidized bed furnace includes
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Известняк поступает в зоны подогрева 1, 2, зону обжига 3, зону охлаждения 4, где последовательно подогревается до 350-500, 650-800°С, обжигается на известь при 920-1100°С, охлаждается от 920-1100 до 150-300°С и выгружается в виде кусковой извести. Воздух подается в зону охлаждения извести, где нагревается и, совместно с образовавшейся в процессе охлаждения пылевидной известью, поступает на горение газа в зону обжига. Дымовые газы, совместно с CO2 от диссоциации известняка и горения топлива, из зоны обжига 3 поступают в зоны подогрева 1, 2, где отдают свое тепло известняку, охлаждаются и совместно с пылью поступают в циклон 9 и рукавный фильтр 10. Известь начинает реагировать с окислами железа при температуре от 871°С, с окислами алюминия при температуре от 649°С (Бойнтон Р.С. Химия и технология извести. М.: Издательство литературы по строительству, 1972, с.37-57). Возможности для связывания окислов железа и алюминия с СаО по температурным условиям имеются во всех зонах печи, за исключением зоны подогрева 1, где эти реакции маловероятны. Глубина проникновения боковой струи с пылевидной добавкой в плотный слой не превышает 150-200 мм. Поэтому организуется подача пылевидной добавки в кипящий слой зоны обжига на расстоянии 0,12-0,35 высоты кипящего слоя от среза газораспределительной решетки, где, с одной стороны, уже имеются условия для реакций СаО с FeO, Fe2О3 и Al2О3, а, с другой, - такая подача обеспечивает распределенную донную подачу добавки в зону обжига, где эти реакции протекают наиболее интенсивно. Одновременно ниже 0,12 высоты кипящего слоя от среза газораспределительной решетки между ее отверстиями размещаются плотные застойные зоны материала и подача в них добавки малоэффективна из-за возможности сварообразования. Т.о., пылевидная добавка, с диаметром частиц 0,10-350 мкм, включающая 17-83 мас.% оксидов железа и 7-33 мас.% диаметром частиц 0,12-450 мкм оксида алюминия, вводится в зону обжига извести 3 в количестве 0,5-0,35 и корректируется дополнительной добавкой пылевидной извести с диаметром частиц 0,17-700 мкм, где реагирует с известью в зоне высоких (920-1100°С) температур (локально, в местах расположения подовых горелок до 1500 1750°С). Не усвоившаяся в кипящем слое зоны обжига 3 часть добавки, через отверстия решетки 6 зоны подогрева 2, поступает в ее кипящий слой и реагирует с известняком и мелкими частицами извести, образующимися в имеющихся температурных условиях. Оставшаяся после связывания в зонах 2 и обжига 3 добавка, в смеси с пылевидной известью проходит через отверстия решетки 5 зоны подогрева 1, вступает в контакт с частицами известняка кипящего слоя зоны подогрева 1. Пылевидные окислы железа и алюминия, попадая на куски известняка и извести, образуют на поверхности кусков пленку из легкоплавких ферритов и алюминатов кальция, которые при налипании способствуют дальнейшему накоплению пылевидных окислов (в том числе и СаО) и увеличению их тощины на обжигаемых кусках. Образование слоя окислов на поверхности кусков предохраняет их от пережега и обеспечивает высокую газопроницаемость поверхности и беспрепятственное удаление продуктов диссоциации известняка, что способствует увеличению степени обжига получаемой металлургической извести и массовой доли (CaO+MgO)общ. с 89,50-92,00 до 92,00-96,37%, температуры гашения с 69-79 до 70-91°С и уменьшению времени гашения с 55-90 до 45-70 с.The proposed method is as follows. Limestone enters the
Не прореагировавшая в печи пылевидная добавка - направляется в циклон 9, рукавный фильтр 10. Уловленная в газоочистке известково-алюмо - железосодержащая пылевидная смесь возвращается в составе корректирующей кальцийсодержащей добавки, в зону обжига 3, что позволяет снизить общий унос пыли извести с 0,164 до 0,127 от массы выгружаемой кусковой извести, либо передается потребителю, например, для производства кальций - алюмо - железосодержащих брикетов, вдувания в расплавы и др. Важно отметить, что температура футеровки в печах с кипящим слоем на 100-150°С ниже, чем температура реакционной зоны - кипящего слоя, в связи с чем вероятность налипания пылевидной добавки на футеровку печи менее значима и, в первую очередь, происходит связывание добавки с материалом кипящего слоя. При интенсивном развитии обоих процессов, один из них - налипание на футеровку, устраняется снижением температуры рабочего пространства, регулируемой в кипящем слое с точностью ±10°С. Т.о., предлагаемое изобретение применительно к условиям ОАО "Тагмет" позволит обеспечить технике - экономические показатели, представленные в таблице 6.The dust-free additive that did not react in the furnace is sent to
Применение металлизированной кальциевой извести по предлагаемому изобретению, например, в конвертерном процессе за счет сокращения времени наведения основного шлака увеличивает выход годного, повышает стойкость футеровки и др. При этом сокращается время растворения извести за счет наличия легко растворимого поверхностного слоя окислов железа и алюминия, а, значит, и время плавки стали. Такие же процессы характерны и, например, для электросталеплавильного производства. Реализация способа позволяет утилизировать экологически опасную железо-алюмокальцийсодержащую пыль металлургического и других производств.The use of metallized calcium lime according to the invention, for example, in a converter process by reducing the time of the main slag induction increases the yield, increases the lining resistance, etc. This reduces the dissolution time of lime due to the presence of an easily soluble surface layer of iron and aluminum oxides, and hence, the melting time of steel. The same processes are also characteristic, for example, for electric steelmaking. The implementation of the method allows the disposal of environmentally hazardous iron-aluminum-calcium-containing dust of metallurgical and other industries.
Применение способа производства металлизированной кальциевой извести позволит по сравнению с прототипом сократить выход пылевидной извести на 0,037 д,е., увеличить массовую долю (CaO+MgO) в металлизованной извести на 2,5-6,87%, сократить время гашения на 230-855 с, повысить температуру гашения на 1-12°С, уменьшить расход топлива на 5-30 кг усл. топлива/т металлизированной извести.The application of the method of production of metallized calcium lime will allow, in comparison with the prototype, to reduce the yield of pulverized lime by 0.037 d, e., Increase the mass fraction (CaO + MgO) in metallized lime by 2.5-6.87%, reduce the time of extinguishing by 230-855 s, increase the quenching temperature by 1-12 ° C, reduce fuel consumption by 5-30 kg srvc. fuel / t metallized lime.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004103227/02A RU2261282C1 (en) | 2004-02-04 | 2004-02-04 | Method of production of metallized calcium lime |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004103227/02A RU2261282C1 (en) | 2004-02-04 | 2004-02-04 | Method of production of metallized calcium lime |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004103227A RU2004103227A (en) | 2005-07-10 |
| RU2261282C1 true RU2261282C1 (en) | 2005-09-27 |
Family
ID=35838053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004103227/02A RU2261282C1 (en) | 2004-02-04 | 2004-02-04 | Method of production of metallized calcium lime |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2261282C1 (en) |
-
2004
- 2004-02-04 RU RU2004103227/02A patent/RU2261282C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004103227A (en) | 2005-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103757152B (en) | Method and device for treating steel slag | |
| CZ297756B6 (en) | Increase in yield of cement clinker | |
| KR101798162B1 (en) | Method for producing an agglomerate made of fine material containing metal oxide for use as a blast furnace feed material | |
| WO2008046074A2 (en) | Ferrosilicate proppant and granule composition | |
| CN104556702A (en) | Method for preparing high-alkalinity glass ceramic from metallurgical slag | |
| CA1101676A (en) | Method for working-up waste slag from the oxygen steel production | |
| US3721547A (en) | Method of fluxing and fluidizing slag in a cupola | |
| RU2261282C1 (en) | Method of production of metallized calcium lime | |
| RU2693284C1 (en) | Method of producing iron-rich dolomite for steel making | |
| RU2749446C1 (en) | Charge and method of obtaining flux and refractory material for steel production (options) with its use | |
| RU2266875C2 (en) | Method for calcination of polydispersion carbonate magnesian crude material | |
| RU2365638C2 (en) | Fluxed manganese agglomerate for direct alloying of steel, charge mixture for producing fluxed manganese agglomerate for direct alloying of steel and method of producing fluxed manganese agglomerate for direct alloying of steel | |
| RU2820429C1 (en) | Method of producing iron ore pellets | |
| RU2819963C1 (en) | Method of processing alkaline aluminosilicate material | |
| SU834166A1 (en) | Method of producing ferrolime | |
| SU1068524A1 (en) | Process for producing zinc oxide | |
| RU2179590C1 (en) | Method for reusing red mud - silica production waste | |
| RU2810911C2 (en) | Glass production method and industrial glass installation | |
| RU2738217C1 (en) | Mixture for making steel melting flux | |
| RU2309919C2 (en) | Method of sintering polydispersed carbonate magnesial raw material | |
| wa Kalenga | Investigation into the influence of magnesia content, alumina content, basicity and ignition temperature on the mineralogy and properties of iron sinter | |
| RU2114922C1 (en) | Method of producing pellets | |
| SU1296615A1 (en) | Method for producing fluxed lumpy material | |
| RU2200137C2 (en) | Method of production of hydraulic binder | |
| SU1625839A1 (en) | Method of fine-divided limestone kilning |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200205 |