RU2270262C1

RU2270262C1 - Method of manufacture of briquettes out of ferrosilicon powdery wastes

Info

Publication number: RU2270262C1
Application number: RU2004123307/02A
Authority: RU
Inventors: Евгени Павловна Роот (RU); Евгения Павловна Роот; Владимир Иосифович Гернер (RU); Владимир Иосифович Гернер; Антон Павлович Никифоров (RU); Антон Павлович Никифоров; Сергей Алексеевич Никифоров (RU); Сергей Алексеевич Никифоров; Марина Викторовна Никифорова (RU); Марина Викторовна Никифорова
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2006-02-20

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy; briquetting of powdery and pulverous wastes of ferroalloys production.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to the field of ferrous metallurgy, in particular, to briquetting of powdery and pulverous wastes of ferroalloys production, namely to briquetting of powdery wastes of ferrosilicon. The powdery ferrosilicon is batched, mixed with alkaline binding, consisting of silicon and a water solution of an alkaline element - sodium or potassium hydroxide. The mixture is pressed to form briquettes, which are dried and strengthened. Before starting the mixing introduce a plasticizer. In the capacity of the plasticizer introduce an inorganic material, for example, bentonite or an organic material, for example, polysterene. Before initiation of drying the briquettes are previously strengthened by neutralization of the alkaline element hydroxide presented in the binding material of the mixture using a treatment of the compressed briquettes with a carbonic gas. The invention allows to decrease a degree of oxidation of silicon in the briquettes and to improve their solubility in the molten metals and alloys.

EFFECT: the invention allows to decrease a degree of oxidation of silicon in the briquettes and to improve the briquettes solubility in the molten metals and alloys.

1 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к ферросплавному, металлургическому и литейному производству, в частности к способам брикетирования порошкообразных и пылевидных отходов производства ферросплавов, конкретно к брикетированию порошкообразных отходов ферросилиция.The invention relates to ferroalloy, metallurgical and foundry production, in particular to methods for briquetting powdered and pulverized waste from the production of ferroalloys, specifically to briquetting powdered waste of ferrosilicon.

Известен способ брикетирования порошкообразных отходов ферросилиция с использованием жидкого стекла (Горелкин О.С. и другие. Модифицирование высокопрочного чугуна брикетированным ферросилицием. Новое в технологии ферросплавного производства. - М.: Металлургия, 1983. - С.79-81).A known method of briquetting powdered ferrosilicon waste using liquid glass (Gorelkin OS and others. Modification of ductile iron by briquetted ferrosilicon. New in the technology of ferroalloy production. - M .: Metallurgy, 1983. - S.79-81).

Недостатком известного способа является окисление кремния в ферросилиции при взаимодействии с жидким стеклом и, в силу этого, снижение качества брикетов.The disadvantage of this method is the oxidation of silicon in ferrosilicon when interacting with liquid glass and, therefore, a decrease in the quality of briquettes.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления брикетов из порошкообразных отходов ферросилиция, включающий дозирование дисперсного ферросилиция, смешивание его с жидким стеклом, прессование полученной смеси, сушку и упрочнение брикетов (Федоренко Н.В. и др. Рациональное использование некондиционных и дисперсных фракций сплавов кремния. Производство стали и ферросплавов. Теория и практика. Юбилейный сборник научных трудов. - Челябинск, ЮУрГУ, 1998, с.152-165).Closest to the claimed method according to the technical essence and the achieved result is a method for the manufacture of briquettes from powdered ferrosilicon waste, including dosing of dispersed ferrosilicon, mixing it with liquid glass, pressing the resulting mixture, drying and hardening the briquettes (Fedorenko N.V. and others. Rational use substandard and dispersed fractions of silicon alloys. Production of steel and ferroalloys. Theory and practice. Anniversary collection of scientific papers. - Chelyabinsk, SUSU, 1998, p.152-165).

Недостатками данного способа являются длительная сушка брикетов на воздухе и принятый порядок выполнения операций: сначала длительная сушка брикетов, потом их упрочнение, которые приводят к снижению качества брикетов из-за окисления кремния в материале брикетов и плохой растворимости их в расплавленных металлах и сплавах.The disadvantages of this method are the long drying of briquettes in air and the accepted procedure for performing operations: first, long drying of briquettes, then their hardening, which lead to a decrease in the quality of briquettes due to oxidation of silicon in the material of the briquettes and their poor solubility in molten metals and alloys.

Задачей изобретения является повышение качества брикетов за счет сокращения степени окисления кремния в брикетах и улучшения их растворимости в расплавленных металлах и сплавах.The objective of the invention is to improve the quality of briquettes by reducing the degree of oxidation of silicon in briquettes and improving their solubility in molten metals and alloys.

Задача решается тем, что в способе изготовления брикетов из порошкообразных отходов ферросилиция, включающем дозирование порошкообразного ферросилиция, смешивание его с щелочным связующим, состоящим из кремнезема и водного раствора гидроксида щелочного элемента натрия или калия, прессование полученной смеси в брикеты, сушку и упрочнение брикетов, согласно изобретению перед началом смешивания вводят пластификатор, а перед началом сушки брикеты сначала упрочняют путем нейтрализации гидроксида щелочного элемента в связующем материале смеси обработкой уплотненных брикетов углекислым газом. Пластификатор может быть неорганический - бентонит или органический - полистирол.The problem is solved in that in a method for the manufacture of briquettes from powdered waste ferrosilicon, comprising dosing powdered ferrosilicon, mixing it with an alkaline binder consisting of silica and an aqueous solution of hydroxide of an alkaline element of sodium or potassium, pressing the resulting mixture into briquettes, drying and hardening the briquettes, according to before the start of mixing, a plasticizer is introduced, and before drying, the briquettes are first strengthened by neutralizing the alkali element hydroxide in the binder treating the mixture with carbon dioxide compacted briquettes. The plasticizer can be inorganic - bentonite or organic - polystyrene.

Особенность изобретения состоит в том, что перед началом сушки уплотненных брикетов их предварительно упрочняют (отверждают) путем нейтрализации гидроксида щелочного элемента в связующем материале смеси, например обработкой брикетов углекислым газом. При этом предварительно перед смешиванием введение в порошкообразный отход ферросилиция неорганического или органического порошкообразного пластификатора способствует формированию брикетов с высокой пористостью, способствующей быстрому проникновению углекислого газа в уплотненные брикеты и нейтрализации гидроксида щелочного элемента в щелочном связующем материале, и, тем самым, обеспечивает остановку реакции окисления кремния в брикетах. Последующая сушка брикетов на воздухе или при тепловой обработке обеспечивает удаление из брикетов растворителя - воды. Вместе с тем, введение в смесь пластификатора перед смешиванием с щелочным связующим обеспечивает сокращение окисления кремния, так как предотвращает активный контакт поверхности частиц ферросилиция с щелочным раствором.A feature of the invention is that before drying the compacted briquettes, they are first hardened (cured) by neutralizing the alkali element hydroxide in the binder mixture, for example, by treating the briquettes with carbon dioxide. In this case, prior to mixing, the introduction of inorganic or organic powdery plasticizer into the powdered waste ferrosilicon promotes the formation of briquettes with high porosity, which facilitates the rapid penetration of carbon dioxide into the compacted briquettes and neutralizes the alkali element hydroxide in the alkaline binder, and thereby stops the oxidation of silicon in briquettes. Subsequent drying of briquettes in air or during heat treatment ensures the removal of solvent from the briquettes - water. However, the introduction of a plasticizer into the mixture before mixing with the alkaline binder reduces the oxidation of silicon, as it prevents active contact of the surface of the particles of ferrosilicon with an alkaline solution.

Процесс нейтрализации щелочного элемента в растворе, например натриевого щелочного связующего, протекает по реакции:The process of neutralizing an alkaline element in a solution, for example a sodium alkaline binder, proceeds according to the reaction:

При этом водородный показатель исходного щелочного связующего материала, имеющий значение pH около 11,8 ед. (высокощелочное состояние), уменьшается до 7,0-7,5 ед., характеризующий химически нейтральное состояние связующего раствора. Выделяющийся при протекании реакции нейтрализации щелочного связующего коллоидный кремнезем упрочняет брикеты, а последующая сушка брикетов обеспечивает удаление связанной воды и устраняет условия окисления кремния в ферросилиции.At the same time, the hydrogen index of the initial alkaline binder material, having a pH value of about 11.8 units. (highly alkaline state), decreases to 7.0-7.5 units, characterizing the chemically neutral state of the binder solution. Colloidal silica released during the neutralization reaction of the alkaline binder strengthens the briquettes, and subsequent drying of the briquettes removes bound water and eliminates the oxidation conditions of silicon in ferrosilicon.

Введение в смесь порошкообразных пластификаторов способствует улучшению растворимости брикетов в расплавленных металлах или сплавах за счет ускорения процесса их деструкции при высоких температурах и, тем самым, повышают степень усвоения кремния.The introduction of powdered plasticizers into the mixture improves the solubility of briquettes in molten metals or alloys by accelerating the process of their degradation at high temperatures and, thereby, increase the degree of absorption of silicon.

Промышленная применимость. Способ найдет применение при брикетировании отходов ферросилиция, которые образуются в фильтрах ферросплавных печей при плавке кремнийсодержащих ферросплавов и в циклонах вытяжной вентиляции при дроблении и фракционном рассеве кускового ферросилиция на ферросплавных и металлургических заводах, а также в литейном производстве.Industrial applicability. The method will find application in briquetting ferrosilicon wastes that are formed in filters of ferroalloy furnaces during melting of silicon-containing ferroalloys and in exhaust ventilation cyclones during crushing and fractional sieving of lump ferrosilicon at ferroalloy and metallurgical plants, as well as in foundry.

Учитывая, что на производстве изготовление брикетов их отходов ферросилиция производят на гидравлических прессах в металлических кассетах разного размера и валковых прессах в формообразующих ячейках с размерами 25×45×65 мм, испытания проводили с применением указанных способов уплотнения.Given that in the production of briquettes of their waste, ferrosilicon is produced on hydraulic presses in metal cassettes of different sizes and roll presses in forming cells with dimensions of 25 × 45 × 65 mm, tests were carried out using the indicated compaction methods.

Пример 1. Брикетирование смеси проводили на гидравлическом прессе в металлической прямоугольной кассете с размерами 500×400 мм и высотой 120 мм. Для брикетирования приняли следующий состав смеси: порошкообразный отсев, получаемый при дроблении ферросилиция марки ФС75, фракции от 1,5 до 2,5 мм - 90%, 2% порошкообразного полистирола и щелочное связующее - жидкое стекло с плотностью 1,45 г/см³ и модулем 2,5 ед. - остальное.Example 1. Briquetting the mixture was carried out on a hydraulic press in a rectangular metal cassette with dimensions 500 × 400 mm and a height of 120 mm. For briquetting, the following composition of the mixture was taken: powder screening obtained by crushing FS75 grade ferrosilicon, fractions from 1.5 to 2.5 mm — 90%, 2% polystyrene powder and alkaline binder — liquid glass with a density of 1.45 g / cm ³ and a module of 2.5 units. - the rest.

Компоненты смеси дозировали путем взвешивания. Загружали в лопастной смеситель периодического действия. Перед перемешиванием в смесь загружали пластификатор, а затем щелочное связующее. После перемешивания в течение 2-х минут смесь из смесителя загружали в кассетную форму и уплотняли на гидравлическом прессе с усилием 50 МПа. Через уплотненную смесь непосредственно в кассете под деревянным зонтом продували углекислый газ из баллона при давлении 1,25 МПа. Затем брикеты сушили на воздухе до достижения средней влажности брикета не более 0,5%.The components of the mixture were dosed by weighing. Loaded into a batch mixer paddle. Before mixing, a plasticizer and then an alkaline binder were loaded into the mixture. After stirring for 2 minutes, the mixture from the mixer was loaded into a cassette mold and compacted on a hydraulic press with a force of 50 MPa. Carbon dioxide was blown from a cylinder at a pressure of 1.25 MPa directly through a densified mixture directly in a cartridge under a wooden umbrella. Then the briquettes were dried in air until the average moisture content of the briquette was not more than 0.5%.

Брикеты, изготовленные известным способом, без обработки углекислым газом сразу сушили на воздухе также до достижения средней влажности не более 0,5%. Последующее упрочнение также проводили на воздухе. Влажность брикетов контролировали кондуктометрическим влагомером марки ВК-21 как минимум в 4-х точках брикетов.Briquettes made in a known manner, without treatment with carbon dioxide, were immediately dried in air also until the average humidity of not more than 0.5% was reached. Subsequent hardening was also carried out in air. The moisture content of the briquettes was controlled by a conductometric VK-21 moisture meter at at least 4 points of the briquettes.

Величину содержания активного и окисленного кремния в исходных материалах и в брикетах, полученных без нейтрализационной обработки известным способом и после нейтрализационной обработки по изобретению при прочих равных условиях, определяли химическим и спектральным анализом с последующим балансовым расчетом по элементарному кремнию.The value of the content of active and oxidized silicon in the starting materials and in the briquettes obtained without neutralization treatment in a known manner and after the neutralization treatment according to the invention, ceteris paribus, was determined by chemical and spectral analysis, followed by a balance calculation by elemental silicon.

Пример 2. Брикетирование смесей проводили на валковом прессе модели «Спайдермаш» с формированием брикетов с размерами 25×45×65 мм. Перед перемешиванием в порошок ферросилиция в виде циклонной пыли загружали бентонит в количестве 2,5% на 90% ферросилиция. Щелочное калиевое связующее с плотностью 1,45 г/см³ и модулем 2,5 ед. в количестве 7,5% загружали в смеситель в последнюю очередь.Example 2. Briquetting mixtures was carried out on a roller press model "Spidermash" with the formation of briquettes with sizes 25 × 45 × 65 mm Before stirring, ferrosilicon powder in the form of cyclone dust was charged with bentonite in an amount of 2.5% to 90% ferrosilicon. Alkaline potassium binder with a density of 1.45 g / cm ³ and a module of 2.5 units. in the amount of 7.5% was loaded into the mixer last.

Обработку углекислым газом уплотненных брикетов после их выгрузки из брикетера проводили в проходной камере на непрерывно движущемся ленточном транспортере при обдуве с давлением 1,75 МПа и продолжительностью около 35 секунд, связанной со скоростью движения транспортера и длиной обработочной камеры.The carbon dioxide treatment of compacted briquettes after their unloading from the briquette was carried out in a feed chamber on a continuously moving belt conveyor with airflow at a pressure of 1.75 MPa and a duration of about 35 seconds, associated with the speed of the conveyor and the length of the processing chamber.

Результаты испытания представлены в табл.The test results are presented in table.

Как видно в табл., применение способа с обработкой углекислым газом приводит к сокращению потерь кремния по сравнению с прототипом в первом случае в 62 раза, во втором случае в 50 раз, что доказывает полезность предлагаемого изобретения. При этом введение в смесь органического или неорганического пластификатора сокращает время растворения брикетов в расплавленном чугуне почти в 20 раз: с 30 до 1,5 минут.As can be seen in the table., The application of the method with carbon dioxide treatment leads to a reduction in silicon losses compared to the prototype in the first case by 62 times, in the second case by 50 times, which proves the usefulness of the invention. In this case, the introduction of an organic or inorganic plasticizer into the mixture reduces the dissolution time of briquettes in molten iron by almost 20 times: from 30 to 1.5 minutes.

Claims

1. A method of manufacturing briquettes from powdered ferrosilicon waste, comprising dosing powdered ferrosilicon, mixing it with an alkaline binder consisting of silica and an aqueous solution of hydroxide of an alkaline element of sodium or potassium, pressing the resulting mixture into briquettes, drying and hardening the briquettes, characterized in that before a plasticizer is introduced at the beginning of the mixing, and before drying, the briquettes are pre-hardened by neutralizing the alkali element hydroxide in the binder mixture by treatment compacted briquettes with carbon dioxide.

2. The method according to claim 1, characterized in that inorganic material, for example bentonite, is introduced as a plasticizer.

3. The method according to claim 1, characterized in that an organic material, for example polystyrene, is introduced as a plasticizer.