RU2309919C2 - Method of sintering polydispersed carbonate magnesial raw material - Google Patents
Method of sintering polydispersed carbonate magnesial raw material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2309919C2 RU2309919C2 RU2005127826/03A RU2005127826A RU2309919C2 RU 2309919 C2 RU2309919 C2 RU 2309919C2 RU 2005127826/03 A RU2005127826/03 A RU 2005127826/03A RU 2005127826 A RU2005127826 A RU 2005127826A RU 2309919 C2 RU2309919 C2 RU 2309919C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sintering
- zone
- refractory
- minutes
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технике производства металлургических огнеупоров в кипящем слое и может быть использовано в металлургической, химической и строительной промышленности.The invention relates to techniques for the production of metallurgical refractories in a fluidized bed and can be used in the metallurgical, chemical and construction industries.
Известен способ спекания полидисперсных карбонатов с внесением добавок во вращающейся печи. В известном способе в загрузку используют шихту, состоящую из карбонатного сырья, вводимого совместно с железорудными окатышами, алюминием- и борсодержащим материалом. Бор, имеющий более низкую температуру плавления среди компонентов шихты, способствует более раннему связыванию мелких фракций шихты и устраняет налипание их на футеровку печи (А.с. СССР №517573. МКИ С04В 1/02, 1976. Бюл. №22).A known method of sintering polydisperse carbonates with the addition of additives in a rotary kiln. In the known method, a charge is used in the charge, consisting of carbonate raw materials introduced together with iron ore pellets, aluminum and boron-containing material. Boron, which has a lower melting point among the components of the charge, promotes earlier bonding of small fractions of the charge and eliminates their sticking to the lining of the furnace (A.S. USSR No. 517573. MKI C04B 1/02, 1976. Bull. No. 22).
Недостатком известного способа является использование гранулированных добавок, что предполагает дополнительные технологические операции по помолу, грануляции и отсеву гранулированных добавок, возврату отсева на повторную грануляцию и т.д., и, несмотря на эти меры, относительно большой (до 17-20%) их унос из зоны спекания. Одновременно для вращающейся печи, например при производстве намертво обожженного доломита, необходимо применение также не полидисперсного, а классифицированного сырья, например фракций доломита или магнезита 12,5-11; 6,3-4,7 и 1,68-2 мм, поскольку наряду с ухудшением условий спекания возрастает до 2,5-2,7% доля балластных примесей в огнеупоре (Бойнтон Р.С. Химия и технология извести. М.: Издательство литературы по строительству, 1972, с.133). Применение в шихте механической смеси известняка, окатышей и бора в пропорции 69,0-96,9; 6,0-16,0 и 2,5-15,0% требует ее усреднения при движении по печи, однако в силу различной в 1,5-2,0 раза плотности компонентов происходит сегрегация материалов, что приводит к сосредоточению массы окатышей и к образованию сваров в рабочем пространстве либо настылей материала на футеровке печи, кроме того, массовая доля MgO и (СаО+MgO) снижается до 22,0-25,0 и до 85,-90,0%, а потери массы при прокаливании (П.М.П.П.) возрастают до 10,0-12,0%.The disadvantage of this method is the use of granular additives, which involves additional technological operations for grinding, granulation and screening of granular additives, return of screening to re-granulation, etc., and, despite these measures, their relatively large (up to 17-20%) ablation from the sintering zone. At the same time, for a rotary kiln, for example, in the production of tightly calcined dolomite, it is also necessary to use not classified but dispersed raw materials, for example fractions of dolomite or magnesite 12.5-11; 6.3-4.7 and 1.68-2 mm, since along with the deterioration of sintering conditions, the proportion of ballast impurities in the refractory increases to 2.5-2.7% (Boynton R.S. Chemistry and lime technology. M: Publishing house of building literature, 1972, p.133). The use in the mixture of a mechanical mixture of limestone, pellets and boron in a proportion of 69.0-96.9; 6.0-16.0 and 2.5-15.0% requires its averaging when moving through the furnace, however, due to the density of components varying 1.5-2.0 times, material segregation occurs, which leads to the concentration of the pellet mass and to the formation of welds in the workspace or material deposits on the furnace lining, in addition, the mass fraction of MgO and (CaO + MgO) decreases to 22.0-25.0 and to 85, -90.0%, and the weight loss during calcination ( P.M.P.P.) increase to 10.0-12.0%.
Известен способ термической обработки измельченных магнезиальных пород в аппарате кипящего слоя (Авторское свидетельство СССР №582223, М. Кл. С04В 3/02), включающий сушку, подогрев сырья, его обжиг и охлаждение готового продукта, по которому сырье сушат и подогревают в течение 30-45 мин до 300-400°С с последующим повышением температуры в течение 1-10 мин до 500-600°С и выдержкой при этой температуре в течение 15-45 мин, затем в течение 1-10 мин повышают температуру до 850-900°С и после 15-45 мин выдержки охлаждают продукт обжига до температуры 300-400°С в течение 1-10 мин с последующей выдержкой при этой температуре в течение 15-30 мин.A known method of heat treatment of crushed magnesian rocks in a fluidized bed apparatus (USSR Author's Certificate No. 582223, M. Cl.
Данный способ выбран в качестве прототипа.This method is selected as a prototype.
Недостатками известного технического решения - способа термической обработки измельченных магнезиальных пород в аппарате кипящего слоя - является то, что при этом не учтено изменение теплопроводности частиц с изменением их гранулометрического и химического состава, что требует соответствующих изменений в режимах температурной выдержки и темпе подъема температуры для различных частиц. Соответственно продукт обжига по известному способу не может являться спеченным полидисперсным магнезиальным огнеупором, поскольку температурный интервал спекания магнезиальных полидисперсных материалов находится в области более высоких температур (например, 1150-1500°С), а следовательно, другими являются и температурные условия (темп подъема температуры и время выдержки при ней) подогрева сырья и охлаждения продукта. Одновременно в большинстве практических случаев спекание магнезиальных пород затруднено или даже невозможно без применения спекающих бор-железо-хром-марганец-титан-цирконийсодержащих добавок, что делает неэффективным применение известного способа для реализации настоящего изобретения.The disadvantages of the known technical solution - the method of heat treatment of crushed magnesian rocks in a fluidized bed apparatus - is that this does not take into account the change in the thermal conductivity of the particles with a change in their particle size and chemical composition, which requires corresponding changes in the conditions of temperature exposure and the rate of temperature rise for various particles . Accordingly, the calcination product according to the known method cannot be a sintered polydisperse magnesian refractory, since the temperature range of sintering of magnesian polydisperse materials is in the region of higher temperatures (for example, 1150-1500 ° C), and therefore the temperature conditions (temperature rise rate and holding time with it) heating the raw materials and cooling the product. At the same time, in most practical cases, sintering of magnesian rocks is difficult or even impossible without the use of sintering boron-iron-chromium-manganese-titanium-zirconium additives, which makes it inefficient to use the known method for implementing the present invention.
В основе данного изобретения лежит решение задачи по разработке способа спекания полидисперсного карбонатного магнезиального сырья путем регламентации температурных параметров обработки и темпа их изменения, совмещенного со временем выдержки на заданных температурных уровнях подогрева, спекания сырья и охлаждения готовой продукции, с регулируемой и технологически рассредоточенной подачей добавок, за счет чего обеспечивается повышение качества частиц твердообожженного доломита или магнезита с высокой термостойкостью, плотностью и др. специальными свойствами огнеупора.The basis of this invention is the solution to the problem of developing a method for sintering polydisperse carbonate magnesian raw materials by regulating the temperature parameters of the processing and the rate of change, combined with the exposure time at the given temperature levels of heating, sintering of raw materials and cooling the finished product, with an adjustable and technologically dispersed supply of additives, thereby improving the quality of particles of hard-burnt dolomite or magnesite with high heat resistance, density and other special properties of refractory.
Поставленная задача достигается тем, что в соответствии с предлагаемым способом спекания полидисперсного карбонатного магнезиального сырья, включающим подогрев, спекание сырья на огнеупор и охлаждение его в зонах подогрева, спекания и охлаждения многозонной печи кипящего слоя, ввод спекающих бор-железо-хром-марганец-титан-цирконийсодержащих добавок, или их смесей, в первой зоне подогрева сырье подогревают в течение 0,5-25,0 мин до 350-550°С с выдержкой в течение 25,0-49,5 мин, затем во второй зоне подогрева сырье подогревают в течение 0,5-28,0 мин до 920-940°С с выдержкой в течение 28,0-55,5 мин, далее в зоне спекания сырье подогревают до 1150-1500°С и спекают на огнеупор в течение 0,5-72,0 мин с выдержкой в течение 72,0-143,5 мин, затем в зоне охлаждения в течение 0,5-56,5 мин огнеупор охлаждают до 250-400°С с выдержкой в течение 56,5-112,5 мин; добавки вводят в подрешеточное и/или в надслоевое пространство зон подогрева при температуре 350-550 и/или 920-940 и/или охлаждения при температуре 250-400°С.The problem is achieved in that in accordance with the proposed method of sintering a polydisperse carbonate magnesian raw materials, including heating, sintering the raw materials on the refractory and cooling them in the heating, sintering and cooling zones of the multi-zone fluidized bed furnace, introducing sintering boron-iron-chromium-manganese-titanium -zirconium-containing additives, or mixtures thereof, in the first heating zone, the raw materials are heated for 0.5-25.0 minutes to 350-550 ° C with holding for 25.0-49.5 minutes, then the raw materials are heated in the second heating zone within 0.5-28.0 min to 92 0-940 ° C with holding for 28.0-55.5 minutes, then in the sintering zone the raw materials are heated to 1150-1500 ° C and sintered at a refractory for 0.5-72.0 minutes with holding for 72, 0-143.5 min, then in the cooling zone for 0.5-56.5 min the refractory is cooled to 250-400 ° C with holding for 56.5-112.5 min; additives are introduced into the sublattice and / or in the superlayer space of the heating zones at a temperature of 350-550 and / or 920-940 and / or cooling at a temperature of 250-400 ° C.
Техническим результатом от использования предлагаемого способа спекания полидисперсного карбонатного магнезиального сырья является реализация процесса спекания доломита, магнезита и др. магнезиальных пород с использованием метода кипящего слоя, с получением огнеупора в виде отдельных (не спеков или конгломератов, требующих последующего дробления перед применением, как после вращающейся или шахтной печи) спеченных частиц в многозонной печи кипящего слоя с выделением и регламентацией стадий обработки, времени выдержки на этих стадиях, места введения спекающих добавок.The technical result of using the proposed method for sintering polydisperse carbonate magnesian raw materials is the implementation of the sintering process of dolomite, magnesite and other magnesian rocks using the fluidized bed method, to obtain refractory in the form of separate (not cakes or conglomerates requiring subsequent crushing before use, as after rotating or shaft furnace) sintered particles in a multi-zone fluidized bed furnace with the allocation and regulation of the processing stages, the exposure time at these stages x, the introduction of sintering additives.
Спекание полидисперсного карбонатного магнезиального сырья с получением частиц огнеупора по настоящему изобретению осуществляется следующим образом.Sintering of a polydisperse carbonate magnesian raw material to obtain particles of the refractory of the present invention is as follows.
В первой зоне подогрева сырья температуру повышают в течение 0,5-25,0 мин до 350-450°С с выдержкой в течение 25,0-49, 5 мин. Темп подъема температуры в течение до 0,5 мин выбран для частиц диаметром менее 3 мм, в течение до 25,0 мин - для частиц диаметром 3-25 мм. Фракция 3-25 мм - допустимый интервал размеров частиц в кипящих слоях рассматриваемого типа (Дэвидсон И.Ф., Харрисон Д. Псевдоожижение твердых частиц. М., Химия, 1965, 725 с.). (Исаченко В.П. и др. Теплопередача. - М.: Энергия, 1976, 486 с.). В интервале 350-550°С происходит удаление поверхностной и связанной влаги, выгорание органических включений. При температуре менее 350°С не удаляется кристаллическая связанная влага, а при температуре свыше 550°С начинается устойчивая диссоциация карбоната магния с ростом кристаллов периклаза до 0,004 мкм (Кащеев И.Д. Огнеупоры для промышленных агрегатов и топок, и др. - М.: Интермет-инжениринг, 2000, с.45), которая до завершения процесса диссоциации карбоната кальция вносит механические напряжения в кристаллическую структуру, разрушая частицы и увеличивая непроизводительный унос из печи (т.е. повышение температуры свыше 550°С целесообразно после завершения процесса диссоциации карбоната кальция). Кроме того, величина термического удара в интервале 350-550°С при выбранном подъеме температуры не вызывает растрескивания материала. (Люйкен В. Подготовка сырых материалов к доменной плавке. - М.: Металлургия, 1959, с.282-283). Верхний и нижний пределы интервала времени температурной выдержки выбираются из технологических условий и определены экспериментально. Нижний предел, равный 0,5 мин, является достаточным и общим для всех рассматриваемых случаев, представленных на фиг.1-4 результатами экспериментов по исследованию степени нагрева частиц в зависимости от их диаметра в неоднородном высокотемпературном кипящем слое. Из анализа характера изменения отношения температуры центра частиц материала (Тц1-4) и ее поверхности (Тн1-4) от времени нагрева (τ) в кипящем слое в 1-й зоне подогрева до 350-550°С (кривые 1, 2, 3 - частицы огнеупора диаметром соответственно, 3; 8; 25 мм на фиг.1) видно, что завершение нагрева или выравнивание этих (центра и поверхности) температур (в пределе - равенство единице отношения Тц1/Тн1) в 1-й зоне подогрева происходит в интервале 0-0,5 мин (характерно для частицы огнеупора диаметром 0-3 мм), и в интервале 0-25 мин (характерно для частицы огнеупора диаметром 3-25 мм), что подтверждает принятый в формуле изобретения интервал времени подогрева частиц 0,5-25,0 мин. В интервале 0-0,5 мин завершается нагрев частиц 0-3 мм до 350-550°С, а в интервале 0-25,0 мин до 350-550°С нагреваются все частицы размером 3-25 мм, а дальнейший их нагрев ведет к перерасходу тепла. Аналогично рассуждения справедливы в отношении интервалов времени термообработки (нагрева, спекания и охлаждения) частиц во 2-й зоне подогрева, зоне спекания и зоне охлаждения, иллюстрированных результатами экспериментов на фиг.2, 3, 4, подтверждающих соответствующие интервалы: 0,5-28,0; 0,5-72,0; 0,5-56,5 мин времени подогрева, спекания и охлаждения в соответствии с формулой изобретения. Время выдержки частиц 25,0-49,5 мин в 1-й зоне подогрева выбрано из условия одинакового времени пребывания их в кипящем слое. Так, например, как частицы, находившиеся на стадии подогрева 0,5 и более минут, стадии выдержки 49,5 и менее минут и частицы, находившиеся на стадиях подогрева и выдержки по 25 мин. Этот же принцип использован и для определения времени выдержки 28,5-55,5; 72,0-143,5 и 56,5-112,5 частиц соответственно во 2-й зоне подогрева, зоне спекания и зоне охлаждения (для 2-й зоны подогрева и зоны спекания учтено наличие в них реакций диссоциации карбонатов магния и кальция). Здесь и далее мы наряду с частицами класса 3-25 мм принимаем к рассмотрению и частицы крупностью 0-3 мм, которые формально (при расчетах) не присутствуют в кипящих слоях рассматриваемого нами типа, но практически их наличием нельзя пренебрегать не только в оценке газодинамической обстановки, но и процессов теплообмена в кипящем слое.In the first zone of raw material heating, the temperature is increased over a period of 0.5-25.0 minutes to 350-450 ° C with holding for 25.0-49.5 minutes. The rate of temperature rise for up to 0.5 min is selected for particles with a diameter of less than 3 mm, for up to 25.0 min for particles with a diameter of 3-25 mm. The fraction of 3-25 mm is the allowable range of particle sizes in fluidized beds of the type in question (Davidson I.F., Harrison D. Fluidization of solid particles. M., Chemistry, 1965, 725 pp.). (Isachenko V.P. and other Heat Transfer. - M.: Energy, 1976, 486 p.). In the range of 350-550 ° C, surface and bound moisture is removed, organic inclusions burn out. At temperatures below 350 ° C, crystalline bound moisture is not removed, and at temperatures above 550 ° C, stable dissociation of magnesium carbonate begins with the growth of periclase crystals to 0.004 μm (Kashcheev I.D. Refractories for industrial units and furnaces, etc. - M. : Intermet Engineering, 2000, p. 45), which, before the dissociation of calcium carbonate is completed, introduces mechanical stresses into the crystal structure, destroying particles and increasing unproductive ablation from the furnace (i.e., raising the temperature above 550 ° C is advisable after completion process of dissociation of calcium carbonate). In addition, the magnitude of thermal shock in the range of 350-550 ° C at the selected temperature rise does not cause cracking of the material. (V. Luyken. Preparation of raw materials for blast-furnace smelting. - M.: Metallurgy, 1959, p. 282-283). The upper and lower limits of the temperature exposure time interval are selected from technological conditions and determined experimentally. A lower limit of 0.5 min is sufficient and common for all cases considered, shown in Figs. 1-4 by the results of experiments to study the degree of heating of particles depending on their diameter in a non-uniform high-temperature fluidized bed. From the analysis of the nature of the change in the ratio of the temperature of the center of the particles of the material (Тs 1-4 ) and its surface (Тн 1-4 ) from the heating time (τ) in the fluidized bed in the 1st heating zone to 350-550 ° С (
Для оценки температурных интервалов подогрева, спекания и охлаждения огнеупора экспериментально определено и представлено на фиг.5 изменение отношения плотности частиц огнеупора от температуры спекания (Тс). Зона температур 940-1150°С является буферной или переходной от флюса к огнеупору, т.е., с одной стороны, не происходит заметного спекания зерен с образованием огнеупора и сохраняется кристаллическая структура флюса, с другой стороны, в закончившемся формировании мелкокристаллической структуры MgO намечаются тенденции к соединению соседних кристаллов в виде мостиков, наблюдаемых при оптическом анализе образцов.To assess the temperature ranges of heating, sintering and cooling of the refractory, the change in the ratio of the density of the particles of the refractory on the sintering temperature (T s ) is experimentally determined and presented in Fig. 5. The temperature zone of 940-1150 ° C is a buffer or transitional from flux to refractory, i.e., on the one hand, there is no noticeable sintering of grains with the formation of refractory and the crystal structure of the flux is preserved, on the other hand, in the formation of a finely crystalline MgO structure, tendencies to the joining of neighboring crystals in the form of bridges observed in the optical analysis of samples.
Во 2-й зоне подогрева температуру сырья повышают в течение 0,5-28,0 мин до 920-940°С с выдержкой в течение 28,0-55,5 мин. Время нагрева частиц размером 25 мм выбрано на 2,5 мин выше (фиг.1, 2), чем в 1-й зоне, в силу уменьшения теплопроводности частиц. Время выдержки 28,0-55,5 мин. выбрано по аналогии с 1-й стадией подогрева таким образом, что в этом же интервале размещается и время диссоциации MgCO3 для частиц MgCO3 размером 3-25 мм в неоднородном кипящем слое, т.е. время выдержки не превышает времени диссоциации MgCO3 (Айнштейн В.Г., Баскаков А.П. Псевдоожижение. - М.: Химия, 1991. - 399 с.).In the 2nd heating zone, the temperature of the raw material is increased over a period of 0.5-28.0 minutes to 920-940 ° C with holding for 28.0-55.5 minutes. The heating time of particles with a size of 25 mm was selected 2.5 min higher (Fig. 1, 2) than in the 1st zone, due to a decrease in the thermal conductivity of the particles. The exposure time of 28.0-55.5 minutes is selected by analogy with the first stage of heating in such a way that the dissociation time of MgCO 3 for MgCO 3 particles of 3-25 mm in an inhomogeneous fluidized bed is also located in the same interval the exposure time does not exceed the dissociation time of MgCO 3 (Einstein V.G., Baskakov A.P. Fluidization. - M.: Chemistry, 1991. - 399 p.).
В зоне спекания температуру подогрева сырья повышают в течение 0,5-72,0 мин до температуры его спекания 1150-1500°С и спекают (время выдержки) в течение 72,0-143,5 мин. Время нагрева частиц размером 25 мм выбрано на 44,0 мин больше (фиг.3), чем во 2-й зоне подогрева, в силу уменьшения теплопроводности частиц. Время выдержки или время спекания 72,0-143,5 мин выбрано по аналогии со 2-й зоной подогрева таким образом, что в этом же интервале размещается время диссоциации частиц СаСО3 размером 3-25 мм (диссоциация СаСО3 по температурным условиям начинается во 2-й зоне подогрева, но времени выдержки 28,0-55,5 мин для ее завершения может оказаться недостаточно) и время их спекания в неоднородном кипящем слое.In the sintering zone, the temperature of the raw material heating is increased within 0.5-72.0 minutes to its sintering temperature of 1150-1500 ° C and sintered (holding time) for 72.0-143.5 minutes. The heating time of particles with a size of 25 mm was chosen to be 44.0 minutes longer (Fig. 3) than in the 2nd heating zone, due to a decrease in the thermal conductivity of the particles. The exposure time or sintering time of 72.0-143.5 min is selected by analogy with the 2nd heating zone in such a way that the dissociation time of CaCO 3 particles of 3–25 mm in size is placed in the same interval (CaCO 3 dissociation according to temperature conditions begins 2nd heating zone, but a holding time of 28.0-55.5 minutes to complete it may not be enough) and the time of their sintering in a heterogeneous fluidized bed.
В зоне охлаждения температуру огнеупора снижают в течение 0,5-56,5 мин до 250-400°С с выдержкой в течение 56,5-112,5 мин. Время охлаждения частиц размером 30 мм выбрано на 15,5 мин ниже (фиг.4), чем в зоне спекания, в силу уменьшения их теплопроводности. При этом происходит утилизация физического тепла готового продукта, поэтому возврат с зону обжига низкопотенциального тепла воздуха с температурой менее 250°С нецелесообразен энергетически и является тепловым балластом, а при охлаждении огнеупора до температуры свыше 400°С и соответствующем нагреве до этой температуры охлаждающего воздуха в тепловом балансе процесса начинают превалировать потери физического тепла (в режиме смешивающего кипящего слоя) с выгружаемым из печи флюсом (Нехлебаев Ю.П. Экономия топлива при производстве извести. М., Металлургия, 1987. 167 с.).In the cooling zone, the temperature of the refractory is reduced within 0.5-56.5 minutes to 250-400 ° C with an exposure time of 56.5-112.5 minutes. The cooling time of particles with a size of 30 mm was selected 15.5 min lower (Fig. 4) than in the sintering zone, due to a decrease in their thermal conductivity. In this case, the physical heat of the finished product is utilized; therefore, returning from the firing zone of low-grade heat of air with a temperature of less than 250 ° C is impractical energetically and is a thermal ballast, and when the refractory is cooled to a temperature above 400 ° C and the heating air is heated to this temperature in thermal the balance of the process begins to prevail the loss of physical heat (in the mixing fluidized bed mode) with flux discharged from the furnace (Nekhlebaev Yu.P. Fuel economy in production is known I.M., Metallurgy, 1987.167 s.).
Введение спекающих добавок по настоящему способу производится в подрешеточное и/или в надслоевое пространство зон подогрева до 350-550 и/или 920-940 и/или охлаждения до 250-400°С. Это связано с наличием двух видов минеральных добавок по крупности частиц: 0-0,05 мм и более 0,05 мм. По скорости витания первые выносятся из кипящего слоя, а следовательно, могут транспортироваться с сырьем из нижних в верхние зоны печи кипящего слоя. Вторые имеют скорости витания большие, чем скорости газового потока в рабочем пространстве печи, а следовательно, могут транспортироваться с сырьем из верхних в нижние зоны печи кипящего слоя. Главной зоной связывания минеральных добавок с основным материалом - полидисперсным карбонатным магнезиальным сырьем - является зона спекания, но если вводить их в кипящий слой зоны спекания сосредоточенным потоком, то возможен значительный унос добавок или их скопление в одном месте с образованием настылей. Известно, что газовая струя даже большой интенсивности не проникает в плотный слой глубже 500 мм, а в кипящий слой - глубже 750-1000 мм (Боттерил Д. Теплообмен в псевдоожиженном слое. М., Энергия, 1980. 345 с.), однако кипящий слой сам по себе является транспортным средством благодаря интенсивному перемешиванию частей. Поэтому, поступая в кипящий слой зоны, минеральные добавки, независимо от места ввода, равномерно рассредоточиваются по его объему. Конструктивно целесообразна организация введения добавок либо снизу (в надслоевое пространство зоны охлаждения или подрешеточное пространство зоны спекания (если они не совмещены)) под кипящий слой зоны спекания (из кипящего слоя зоны охлаждения) либо в него сверху (из кипящего слоя первой зоны подогрева, или (по условиям связывания) из кипящего слоя второй по ходу движения материала зоны подогрева) в зависимости от применяемого вида добавок.The introduction of sintering additives according to the present method is carried out in the sublattice and / or in the superlayer space of the heating zones to 350-550 and / or 920-940 and / or cooling to 250-400 ° C. This is due to the presence of two types of mineral additives by particle size: 0-0.05 mm and more than 0.05 mm. According to the speed of soaring, the first ones are removed from the fluidized bed, and therefore, can be transported with raw materials from the lower to the upper zones of the fluidized bed furnace. The second ones have speeds soaring higher than the gas flow rates in the working space of the furnace, and therefore can be transported with raw materials from the upper to the lower zones of the fluidized bed furnace. The main zone of binding of mineral additives to the main material - polydisperse carbonate magnesian raw materials - is the sintering zone, but if they are introduced into the fluidized bed of the sintering zone in a concentrated stream, significant additions of the additives or their accumulation in one place with the formation of accretions is possible. It is known that a gas jet of even high intensity does not penetrate into a dense layer deeper than 500 mm, and into a fluidized bed deeper than 750-1000 mm (Botteril D. Heat transfer in a fluidized bed. M., Energia, 1980. 345 p.), But boiling the layer itself is a vehicle due to intensive mixing of the parts. Therefore, entering the fluidized bed of the zone, mineral additives, regardless of the place of entry, are evenly dispersed throughout its volume. It is structurally advisable to organize the introduction of additives either from below (into the superlayer space of the cooling zone or sublattice space of the sintering zone (if they are not combined)) under the fluidized bed of the sintering zone (from the fluidized layer of the cooling zone) or from above (from the fluidized layer of the first heating zone, or (according to the binding conditions) from the fluidized bed of the second in the direction of movement of the material heating zone) depending on the type of additives used.
Спекание полидисперсного карбонатного магнезиального сырья с получением огнеупора по настоящему изобретению осуществляется следующим образом.Sintering of a polydisperse carbonate magnesian raw material to obtain the refractory of the present invention is as follows.
В первой зоне подогрева сырье подогревают в течение 0,5-25,0 мин до 350-550°С с выдержкой в течение 25,0-49,5 мин, затем во второй зоне в течение 0,5-28,0 мин подогревают до 920-940°С с выдержкой в течение 28,0-56,0 мин, далее в зоне спекания в течение 0,5-72,0 мин подогревают до 1150-1500°С и спекают сырье на огнеупор в течение 72,0-143,5 мин, затем в зоне охлаждения в течение 0,5-56,5 мин огнеупор охлаждают до 250-400°С с выдержкой в течение 56,5-112,5 мин. Время подогрева в 1-й и 2-й зонах подогрева, спекания и охлаждения в зонах спекания и охлаждения соответствует насыщению (асимптотическому приближению к 1) кривых 4-6 на фиг.2-4 и подтверждает выбранное в формуле изобретения.In the first heating zone, the raw materials are heated for 0.5–25.0 min to 350–550 ° C with holding for 25.0–49.5 min, then in the second zone they are heated for 0.5–28.0 min to 920-940 ° С with holding for 28.0-56.0 min, then in the sintering zone for 0.5-72.0 min it is heated to 1150-1500 ° С and the raw materials are sintered on the refractory for 72.0 -143.5 min, then in the cooling zone for 0.5-56.5 min the refractory is cooled to 250-400 ° C with holding for 56.5-112.5 min. The heating time in the 1st and 2nd zones of heating, sintering and cooling in the sintering and cooling zones corresponds to the saturation (asymptotic approach to 1) of curves 4-6 in FIGS. 2-4 and confirms the one selected in the claims.
Получение огнеупора - спекание сырья - имеет следующие отличия, базирующиеся на принципиальной разнице: в данном случае необходимо стремиться к снижению пористости и повышению плотности готового продукта, т.е. получению именно пережога и последующего спекания окиси магния, что достигается (по сравнению с процессом получения мягкообожженного пористого доломита) повышением температуры на всех стадиях обработки - нагрева и спекания. Спекание - результат роста и срастания кристаллов MgO. Базовой в процессе получения огнеупора является стадия спекания частиц в условиях кипящего слоя. Температуры спекания и предшествующие им температуры подогрева и последующего охлаждения определены экспериментально в опытно-промышленной печи кипящего слоя производительностью 55 т/сут и представлены на фиг.5. Очевидно, что для условий кипящего слоя достижение температуры более 1500°С приведет к необоснованным затратам тепла, а при величинах температуры спекания менее 1150°С интенсивность спекания или плотность готового продукта лавинообразно уменьшается. При температуре меньшей 1150°С уплотнения структуры огнеупора не происходит, при температуре большей 1500°С в условиях сформировавшейся структуры огнеупора не достигается ее стабилизация, кроме того, очевидно, происходит непродуктивное расходование тепла на поддержку нестабильной кристаллической структуры. Плотность огнеупора, растущая от 1,5 до более 3,0 кг/м3, при повышении температуры спекания от 1150 до 1500°С является достаточной по условиям дальнейших технологических переделов, связанных с производством и последующим применением огнеупорных изделий.The production of refractory material — sintering of raw materials — has the following differences based on a fundamental difference: in this case, it is necessary to strive to reduce porosity and increase the density of the finished product, i.e. obtaining burnout and subsequent sintering of magnesium oxide, which is achieved (compared with the process of obtaining soft-burned porous dolomite) by increasing the temperature at all stages of processing - heating and sintering. Sintering is the result of the growth and intergrowth of MgO crystals. Basic in the process of obtaining refractory is the stage of sintering of particles in a fluidized bed. Sintering temperatures and the preceding heating and subsequent cooling temperatures were determined experimentally in a pilot fluidized bed furnace with a productivity of 55 tons / day and are presented in FIG. 5. Obviously, for a fluidized bed, reaching a temperature of more than 1,500 ° C will lead to unreasonable heat consumption, and when the sintering temperature is less than 1150 ° C, the sintering intensity or density of the finished product decreases like an avalanche. At a temperature less than 1150 ° С, the refractory structure does not densify; at a temperature greater than 1500 ° С, the stabilization of the refractory structure is not achieved; its stabilization is not achieved, and, obviously, there is an unproductive expenditure of heat to support an unstable crystalline structure. The density of the refractory, growing from 1.5 to more than 3.0 kg / m 3 , with an increase in sintering temperature from 1150 to 1500 ° C, is sufficient according to the conditions of further technological conversions associated with the production and subsequent use of refractory products.
Получение огнеупора по настоящему изобретению предусматривает использование в качестве спекающих добавок окислов, карбонатов или силикатов железа, алюминия, хрома, марганца, титана, циркония или их смесей в соответствии с известным способом-прототипом, отличаясь температурными и временными условиями и способом их применения.Obtaining the refractory of the present invention involves the use of sintering additives of oxides, carbonates or silicates of iron, aluminum, chromium, manganese, titanium, zirconium or mixtures thereof in accordance with the known prototype method, differing in temperature and time conditions and the method of their use.
Получаемые частицы огнеупора могут быть применены непосредственно, например, для заправки мартеновских печей и как сырье для изготовления специальных огнеупорных изделий, а применение значительно расширит их свойства и сортамент. Следует специально отметить, что MgO·Al2O3, имеющий кубическую кристаллическую структуру, один из наиболее устойчивых к высокотемпературным напряжениям окислов с температурой плавления 2135±5°С, плотностью 3,59 кг/м3. (Казанцев Е.И. Промышленные печи. М., Металлургия, 1975. 367 с.). Выбор добавок осуществлен по данным известного способа-прототипа, экспериментальным данным и по масштабу применения в соответствии с сортаментом огнеупорных изделий, применяемых в черной металлургии и других отраслях промышленности. (Высокотемпературные эндотермические процессы в кипящем слое. Материалы конференции 15-19 ноября 1966 г. - М.: Металлургия, 1968. С.283-297). Следует особо отметить, что при реализации заявляемого способа спекания частиц карбонатного магнезиального сырья каждая частица в кипящем слое спекается автономно, т.к. кипящий слой препятствует образованию агломератов интенсивным перемещением частиц по всему объему кипящего слоя.The resulting particles of refractory can be used directly, for example, for refueling open-hearth furnaces and as raw materials for the manufacture of special refractory products, and the application will significantly expand their properties and product mix. It should be specially noted that MgO · Al 2 O 3 , which has a cubic crystalline structure, is one of the most resistant to high-temperature stresses of oxides with a melting point of 2135 ± 5 ° С and a density of 3.59 kg / m 3 . (Kazantsev E.I. Industrial furnaces. M., Metallurgy, 1975. 367 p.). The choice of additives was carried out according to the known prototype method, experimental data and the scale of application in accordance with the assortment of refractory products used in ferrous metallurgy and other industries. (High-temperature endothermic processes in a fluidized bed. Materials of the conference November 15-19, 1966 - M .: Metallurgy, 1968. P.283-297). It should be specially noted that when implementing the proposed method for sintering particles of carbonate magnesian raw materials, each particle in a fluidized bed sintering autonomously, because the fluidized bed prevents the formation of agglomerates by the intensive movement of particles throughout the volume of the fluidized bed.
На фиг.6 представлена технологическая схема, реализующая предлагаемый способ спекания полидисперсного карбонатного магнезиального сырья. Схема содержит зону подогрева (1), зону подогрева (2), зону спекания огнеупора 3, зону охлаждения 4. Материальные потоки, движение воздуха, топлива и газов обозначены стрелками. Газораспределительные решетки зон подогрева 1, 2, зоны спекания 3 и зоны охлаждения 4 обозначены пунктирными линиями. Верхняя граница кипящих слоев в этих зонах обозначена волнистыми линиями. Соответственно подрешеточные пространства расположены под пунктирными, надслоевые - над волнистыми линиями.Figure 6 presents the technological scheme that implements the proposed method of sintering polydisperse carbonate magnesia raw materials. The scheme contains a heating zone (1), a heating zone (2), a sintering zone of the refractory 3, a
Способ реализуется следующим образом. В первой зоне подогрева (1) сырье подогревают в течение 0,5-25,0 мин до 350-550°С с выдержкой в течение 25,0-49,5 мин, затем во второй зоне подогрева (2) в течение 0,5-28,0 мин подогревают до 920-940°С с выдержкой в течение 28,0-55,5 мин, далее в зоне спекания (3) в течение 0,5-72,0 мин сырье подогревают до 1150-1500°С и спекают на огнеупор в течение 72,0-143,5 мин, затем в зоне охлаждения (4) в течение 0,5-56,5 мин огнеупор охлаждают до 250-400°С с выдержкой в течение 56,5-112,5 мин.The method is implemented as follows. In the first heating zone (1), the raw materials are heated for 0.5–25.0 min to 350–550 ° C with holding for 25.0–49.5 min, then in the second heating zone (2) for 0, 5-28.0 min is heated to 920-940 ° C with holding for 28.0-55.5 min, then in the sintering zone (3) for 0.5-72.0 min the raw material is heated to 1150-1500 ° C and sintered onto the refractory for 72.0-143.5 min, then in the cooling zone (4) for 0.5-56.5 min the refractory is cooled to 250-400 ° C with holding for 56.5-112 ,5 minutes.
Термообработка материала в предлагаемом способе спекания происходит в противотоке газа и материала. Воздух поступает в зону охлаждения 4, где, охлаждая огнеупор, подогревается, затем поступает на горение в зону обжига 3. Дымовые газы поступают в зону подогрева 2 и далее в зону подогрева 1 и выходят из печи. Минеральные добавки вводят в подрешеточное и/или в надслоевое пространство зоны подогрева 1 до 350-550 и/или зоны подогрева 2 до 920-940 и/или в надслоевое зоны охлаждения 4 до 250-400°С огнеупора.The heat treatment of the material in the proposed method of sintering occurs in countercurrent gas and material. The air enters the
Реализация способа спекания в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает повышение технико-экономических показателей при производстве огнеупора, что представлено в таблице.The implementation of the sintering method in accordance with the present invention provides an increase in technical and economic indicators in the production of refractory, which is presented in the table.
Температурные и временные интервалы реализации способа спекания в многозонной печи кипящего слоя, способ и место введения применяемых спекающих добавок, изотермическая выдержка в соответствии с данными таблицы обеспечивают средствами способа по настоящему изобретению по сравнению со способом по прототипу увеличение плотности огнеупора на 0,9-1,4 кг/м3, массовой доли оксидов (CaO+MgO) на 7,0-9,0%; уменьшение массовой доли примесей в огнеупоре на 0,3-0,7%, массовую долю П.М.П.П. в огнеупоре на 6-10%The temperature and time intervals for the implementation of the sintering method in a multi-zone fluidized bed furnace, the method and place of introduction of the used sintering additives, isothermal exposure in accordance with the table provide the means of the method of the present invention in comparison with the method of the prototype increase the density of the refractory by 0.9-1, 4 kg / m 3 , mass fraction of oxides (CaO + MgO) by 7.0-9.0%; decrease in the mass fraction of impurities in the refractory by 0.3-0.7%, the mass fraction of P.M.P.P. in refractory by 6-10%
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005127826/03A RU2309919C2 (en) | 2005-09-06 | 2005-09-06 | Method of sintering polydispersed carbonate magnesial raw material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005127826/03A RU2309919C2 (en) | 2005-09-06 | 2005-09-06 | Method of sintering polydispersed carbonate magnesial raw material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005127826A RU2005127826A (en) | 2007-03-20 |
| RU2309919C2 true RU2309919C2 (en) | 2007-11-10 |
Family
ID=37993674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005127826/03A RU2309919C2 (en) | 2005-09-06 | 2005-09-06 | Method of sintering polydispersed carbonate magnesial raw material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2309919C2 (en) |
-
2005
- 2005-09-06 RU RU2005127826/03A patent/RU2309919C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005127826A (en) | 2007-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2373407T3 (en) | COMPOSITION OF ORDINARY, REFRACTORY CERAMICS, AS WELL AS REFRACTORY PRODUCT OBTAINED FROM THE SAME. | |
| KR102570869B1 (en) | Method for producing calcium aluminate | |
| CN102180604B (en) | Spinning bed equipment and process for producing high-activity lime with spinning bed | |
| CN104556702A (en) | Method for preparing high-alkalinity glass ceramic from metallurgical slag | |
| BRPI1010034A2 (en) | method for producing a fine material agglomerate containing metal oxide for use as blast furnace feed material | |
| JPS59111959A (en) | Method and apparatus for calcining cement clinker | |
| RU2126712C1 (en) | Method of heating solid macroparticle material and chamber for its realization, and device for manufacturing molten products | |
| RU2309919C2 (en) | Method of sintering polydispersed carbonate magnesial raw material | |
| CN109520284A (en) | A kind of five-part form magnesia unslacked energy conservation and environmental protection shaft furnace | |
| CN1749193A (en) | Method for producing soft firing magnesium oxide using tunnel kiln to calcine magnesite | |
| CN202089901U (en) | Rotating bed equipment | |
| RU2266875C2 (en) | Method for calcination of polydispersion carbonate magnesian crude material | |
| CN102183142B (en) | Semi-heat accumulating type rotating bed equipment and process for producing large-size high-activity lime | |
| US3677781A (en) | Method of making cement clinkers | |
| RU2376539C2 (en) | Method of heat treatment of loose materials in shaft-type furnace | |
| Rytvin et al. | Titanium-Alumina Slag–Semifunctional Technogenic Resource of High-Alumina Composition. Part 2. Use of Ferrotitanium Slag for Producing Refractories in Metallurgy and Other Branches of Industry | |
| RU2202627C1 (en) | Method of production of complex flux for steelmaking process | |
| US1267686A (en) | Refractory furnace-lining and process of making. | |
| RU2261282C1 (en) | Method of production of metallized calcium lime | |
| SU937395A1 (en) | Method for producing cement clinker | |
| US3425674A (en) | Rotary kiln construction | |
| US3364043A (en) | Basic refractories | |
| US769467A (en) | Process of making hydraulic cement. | |
| RU2155734C2 (en) | Refractory body | |
| SU1625839A1 (en) | Method of fine-divided limestone kilning |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130907 |