RU2710088C1 - Method of producing steel and portland cement and process chambers for implementing method - Google Patents

Method of producing steel and portland cement and process chambers for implementing method Download PDF

Info

Publication number
RU2710088C1
RU2710088C1 RU2018137522A RU2018137522A RU2710088C1 RU 2710088 C1 RU2710088 C1 RU 2710088C1 RU 2018137522 A RU2018137522 A RU 2018137522A RU 2018137522 A RU2018137522 A RU 2018137522A RU 2710088 C1 RU2710088 C1 RU 2710088C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
slag
steel
melting
melt
Prior art date
Application number
RU2018137522A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Викторович Ласанкин
Original Assignee
Сергей Викторович Ласанкин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Викторович Ласанкин filed Critical Сергей Викторович Ласанкин
Priority to RU2018137522A priority Critical patent/RU2710088C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2710088C1 publication Critical patent/RU2710088C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/44Burning; Melting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/08Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in rotary furnaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: according to the invention liquid-phase reduction of iron is performed, correction of chemical composition of slag melt, saturation of melt of lime, accelerated cooling of clinker and its cleaning from metal inclusions to produce Portland cement. After liquid-phase reduction of cast iron, oxidative refining of steel from impurities, release of refining slag, oxidative refining of steel from excess carbon, deoxidation and alloying of steel, and correction of chemical composition of slag melt is carried out during its saturation. At that, melting of iron-containing mixture, liquid-phase reduction of cast iron and its oxidative refining from impurities, oxidative refining of steel from excess carbon, deoxidation and alloying of steel is carried out in process chamber of melting, and formed in process of steel production slag melts are saturated with lime in process chamber of saturation by creation in thickening melt conditions for formation of alite first, and then - low-melting clinker minerals.
EFFECT: invention relates to ferrous metallurgy and production of construction materials for production of steel and portland cement of preset composition.
7 cl, 3 dwg, 12 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к черной металлургии и производству строительных материалов. Способ может быть использован для получения стали и портландцемента заданных составов. В качестве сырьевых материалов при реализации способа используют железную руду, известь, уголь, прокатную окалину, шлаковые расплавы, некондиционные железоуглеродистые расплавы, отвальные шлаки, скрап, пыли системы воздухоочистки, отходы угольной энергетики и т.д.The invention relates to ferrous metallurgy and the production of building materials. The method can be used to obtain steel and Portland cement given compositions. As raw materials for the implementation of the method, iron ore, lime, coal, mill scale, slag melts, substandard iron-carbon melts, waste slag, scrap, dust from an air treatment system, coal energy wastes, etc. are used.

Известен способ получения стали[1], включающий доменное производство чугуна, рафинирование чугуна в кислородном конвертере и раскисление-легирование стали в агрегате ковш-печь (АКП). Данный способ имеет следующие недостатки: во-первых, способ требует больших капитальных затрат на подготовку железорудного сырья и получения кокса; во-вторых, для производства кокса используют дорогие коксующиеся угли; в-третьих, значительные капитальные затраты при реализации способа не позволяют использовать его на мини-заводах.A known method of producing steel [1], including blast furnace production of cast iron, refining cast iron in an oxygen converter and deoxidation-alloying of steel in a ladle-furnace assembly (ACP). This method has the following disadvantages: firstly, the method requires large capital costs for the preparation of iron ore and coke; secondly, expensive coking coals are used for the production of coke; thirdly, significant capital costs in the implementation of the method do not allow its use in mini-factories.

Известен способ получения стали заданного состава из материалов содержащих оксиды железа [2], включающий жидкофазное восстановление чугуна в барботажной, гарнисажной плавильной камере с непрерывным выпуском чугуна в ковш - «Процесс Ромелт», окислительное рафинирование примесей в процессе заполнения разливочного ковша и раскисление-легирование в АКП. Данный способ имеет следующие недостатки: во-первых, гарнисажная плавильная камера имеет большие тепловые потери; во-вторых, в барботажной камере низкая эффективность передачи тепла из зоны дожигания в расплав.A known method of producing steel of a given composition from materials containing iron oxides [2], including liquid-phase reduction of cast iron in a bubbler, cranial melting chamber with continuous release of cast iron into the ladle - “Romelt Process”, oxidative refining of impurities in the process of filling the ladle and deoxidation in AKP. This method has the following disadvantages: firstly, the skull melting chamber has large heat losses; secondly, in the bubble chamber the low efficiency of heat transfer from the afterburning zone to the melt.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу, в части получения стали, является способ, в котором восстановительную плавку проводят в футерованном конвертере, вращающемся вокруг своей продольной оси - «Доред-процесс» [3], а рафинирование и раскисление-легирование проводят в другом конвертере, также вращающемся вокруг своей продольной оси «Калдо-процесс» [4]. Интенсивное перемешивание компонентов плавки во вращающейся плавильной камере позволяет создать лучшие условия для проведения металлургических процессов, поскольку большинство из них лимитируется в диффузионной области, кроме этого, вращающаяся поверхность интенсивно работает на передачу тепла из зоны дожигания в расплав. Вместе с тем, данный способ имеет ряд недостатков. Во-первых, плавильная камера имеют сложный привод, так как кроме вращения вокруг продольной оси она должна обеспечивать наклон для выпуска продуктов плавки. Это делает оборудование громоздким и усложняет условия его эксплуатации. Во-вторых, эффективность способа снижается из-за длительных простоев, связанных с ремонтом футеровки. В-третьих, получение стали в нескольких агрегатах приводит к увеличению капитальных и производственных затрат.The closest in technical essence and the achieved effect to the claimed method, in terms of steel production, is a method in which reducing smelting is carried out in a lined converter rotating around its longitudinal axis - “Dored process” [3], and refining and deoxidation-alloying spend in another Converter, also rotating around its longitudinal axis "Kaldo-process" [4]. Intensive mixing of the melting components in a rotating melting chamber allows you to create better conditions for carrying out metallurgical processes, since most of them are limited in the diffusion region, in addition, the rotating surface intensively works to transfer heat from the afterburning zone to the melt. However, this method has several disadvantages. Firstly, the melting chamber has a complex drive, since in addition to rotation around the longitudinal axis, it must provide an inclination for the release of melting products. This makes the equipment bulky and complicates the conditions of its operation. Secondly, the effectiveness of the method is reduced due to long downtime associated with the repair of the lining. Thirdly, the production of steel in several units leads to an increase in capital and production costs.

Все рассмотренные способы получения стали не предусматривают переработку образующихся огненно-жидких шлаковых расплавов в портландцемент. При этом, значительная часть шлаков просто отправляется в отвал, нанося вред экологии.All of the considered methods for producing steel do not provide for the processing of the resulting fire-liquid slag melts into Portland cement. At the same time, a significant part of the slag is simply sent to the dump, causing harm to the environment.

Известен способ получения цементного клинкера из огненно-жидкого доменного шлака в конвертере [5]. При реализации данного способа расплав разогревают до (1900-2000)°C. Разогрев расплава до таких температур значительно усложняет реализацию способа из-за низкой стойкости футеровки и повышенного расхода топлива. Кроме того, данный способ позволяет перерабатывать только шлаки, образующиеся в процессе восстановительной плавки, где содержание оксидов железа незначительное. A known method of producing cement clinker from a fire-liquid blast furnace slag in a converter [5]. When implementing this method, the melt is heated to (1900-2000) ° C. Heating the melt to such temperatures significantly complicates the implementation of the method due to the low durability of the lining and increased fuel consumption. In addition, this method allows you to process only the slag formed in the process of reducing smelting, where the content of iron oxides is negligible.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения чугуна и компонентов для шлакопортландцемента [6]. Сущность изобретения заключается в следующем. Огненно-жидкий шлак, полученный в результате различных металлургических производств, приводят к заданному составу портландцементного клинкера или активной минеральной добавки посредством восстановления содержащихся в нем оксидов металла и введения в него недостающих компонентов. Причем основной объем извести вводят на заключительном этапе плавки. Таким образом, способ получения портландцементного клинкера включает жидкофазное восстановление чугуна, корректировку химического состава шлакового расплава, насыщение расплава известью, ускоренное охлаждение клинкера и его очистку от металлических включений с получением портландцемента. При этом на всех этапах плавки нагрев совмещают с перемешиванием расплава. Кроме этого, на восстановительном и окислительном этапах плавки температуру расплава и состав вводимых материалов регулируют в зависимости от вязкости. А насыщение проводят при густеющем расплаве в диапазоне температур образования трехкальциевого силиката - алита. Полученный продукт очищают от металлических включений путем избирательного измельчения неметаллической составляющей и извлечения ее из смеси воздушным потоком. Данный способ имеет следующие недостатки: во-первых, в способе не предусмотрены мероприятия, направленные на получения стали; во-вторых, процесс насыщения расплава в диапазоне температур образования трехкальциевого силиката не позволяет регулировать образование легкоплавких клинкерных минералов, что снижает качество получаемого цемента.The closest in technical essence and the achieved effect is a method for producing cast iron and components for slag Portland cement [6]. The invention consists in the following. Flame-liquid slag, obtained as a result of various metallurgical industries, leads to a given composition of Portland cement clinker or an active mineral additive by reducing the metal oxides contained in it and introducing the missing components into it. Moreover, the main volume of lime is introduced at the final stage of smelting. Thus, the method for producing Portland cement clinker involves the liquid phase reduction of cast iron, adjusting the chemical composition of the slag melt, saturating the melt with lime, accelerated cooling of the clinker and its purification from metal inclusions to produce Portland cement. At the same time, at all stages of melting, heating is combined with mixing of the melt. In addition, at the reduction and oxidation stages of melting, the melt temperature and the composition of the input materials are controlled depending on the viscosity. And saturation is carried out with a thickening melt in the temperature range of formation of tricalcium silicate - alite. The resulting product is cleaned of metal inclusions by selective grinding of the non-metallic component and extracting it from the mixture by air flow. This method has the following disadvantages: firstly, the method does not include measures aimed at obtaining steel; secondly, the process of saturation of the melt in the temperature range of the formation of tricalcium silicate does not allow to regulate the formation of fusible clinker minerals, which reduces the quality of the resulting cement.

Задачей изобретения является разработка способа получения стали и портландцемента, а также разработка технологической камеры для реализации способа. Решение поставленных задач позволит устранить недостатки присущие известным способам, а именно: получить в процессе реализации способа сталь заданного состава, повысить качество получаемого из шлака цемента за счет создания условий для образования легкоплавких клинкерных минералов, а также повысить экономическую эффективность производства стали и портландцемента за счет получения с одного нагрева двух товарных продуктов.The objective of the invention is to develop a method for producing steel and Portland cement, as well as the development of a process chamber for implementing the method. The solution of these problems will eliminate the disadvantages inherent in the known methods, namely: to obtain steel of a given composition during the implementation of the method, to improve the quality of cement obtained from slag by creating conditions for the formation of low-melting clinker minerals, and also to increase the economic efficiency of steel and Portland cement production by obtaining from one heating of two marketable products.

Поставленная задача решается заявляемым способом получения стали и портландцемента, включающим, плавление железосодержащей шихты, жидкофазное восстановление чугуна и получение стали, корректировку химического состава шлакового расплава, насыщение шлакового расплава известью, ускоренное охлаждение клинкера и очистку его от металлических включений с получением портландцемента. При этом способ отличается тем, что после жидкофазного восстановления чугуна проводят окислительное рафинирование металла от примесей, выпуск рафинировочного шлака, окислительное рафинирование стали от избыточного углерода, раскисление и легирование стали. Корректировку химического состава шлакового расплава проводят в процессе его насыщения. Плавление железосодержащей шихты, жидкофазное восстановление чугуна, окислительное рафинирование металла от примесей, окислительное рафинирование стали от избыточного углерода, раскисление и легирование стали проводят в технологической камере плавления. Образующиеся в процессе металлургического производства шлаковые расплавы смешивают и насыщают известью в технологической камере насыщения путем создания в густеющем расплаве условий для образования сначала алита, а затем - легкоплавких клинкерных минералов. Расход шихтовых материалов в процессе жидкофазного восстановления чугуна регулируют таким образом, чтобы фиктивная скорость отходящих из ванны газов находилась в диапазоне (0,3-1,7) м/с. Тепловой режим в технологических камерах регулируют посредством дожигания в них отходящих горючих газов. При этом избыточную часть горючих газов отводят и дожигают в котле-утилизаторе, а в случае недостатка газов в камеру вводят дополнительное топливо.The problem is solved by the claimed method of producing steel and Portland cement, including melting the iron-containing charge, liquid phase reduction of cast iron and steel, adjusting the chemical composition of the slag melt, saturating the slag melt with lime, accelerated cooling of the clinker and cleaning it of metal inclusions to produce Portland cement. Moreover, the method is characterized in that after the liquid phase reduction of cast iron, oxidative refining of the metal from impurities is carried out, the refining slag is released, the oxidative refining of steel from excess carbon, deoxidation and alloying of steel. Correction of the chemical composition of the slag melt is carried out in the process of its saturation. Melting of an iron-containing charge, liquid-phase reduction of cast iron, oxidative refining of metal from impurities, oxidative refining of steel from excess carbon, deoxidation and alloying of steel is carried out in a melting chamber. The slag melts formed during the metallurgical production are mixed and saturated with lime in the saturation technological chamber by creating conditions in the thickening melt for the formation of first alite and then low-melting clinker minerals. The consumption of charge materials in the process of liquid-phase reduction of cast iron is regulated so that the fictitious velocity of the gases leaving the bath is in the range (0.3-1.7) m / s. Thermal conditions in technological chambers are regulated by means of afterburning in them of waste combustible gases. In this case, the excess part of the combustible gases is removed and burned in the waste heat boiler, and in case of a lack of gases, additional fuel is introduced into the chamber.

В частных случаях реализации способа шлаки, образующиеся в процессе производства стали, смешивают и сразу направляют на ускоренное охлаждение и очистку от металлических включений с получением активной минеральной добавки для цемента в качестве целевого продукта.In particular cases of the method implementation, the slags generated during the steel production process are mixed and immediately sent for accelerated cooling and cleaning of metal inclusions to obtain an active mineral additive for cement as the target product.

В частных случаях реализации способа при дожигании отходящих из технологической камеры газов в топку котла-утилизатора вводят дополнительное топливо, при этом его содержание в дожигаемой смеси варьируют в диапазоне (0-100)%.In special cases, the implementation of the method during the afterburning of the exhaust gases from the process chamber, additional fuel is introduced into the furnace of the recovery boiler, while its content in the afterburned mixture varies in the range (0-100)%.

В частных случаях реализации способа для дожигания отходящих из камеры плавления газов используют котел-утилизатор с жидким шлакоудалением, причем перед удалением расплав шлака накапливают и создают условия для восстановления железа, содержащегося в расплаве, для чего в расплав вводят восстановитель, флюс и железосодержащие материалы, а также организуют перемешивание расплава и раздельный выпуск чугуна и шлака.In particular cases of implementing the method, a waste heat boiler with liquid slag removal is used for afterburning the gases leaving the melting chamber, and before the slag melt is removed, slag is accumulated and conditions are created for the reduction of iron contained in the melt, for which a reducing agent, flux and iron-containing materials are introduced into the melt, also organize the mixing of the melt and the separate release of cast iron and slag.

В частных случаях реализации способа в качестве реакционной среды при жидкофазном восстановлении чугуна используют оборотный шлаковый расплав.In special cases, the implementation of the method as a reaction medium in the liquid-phase reduction of cast iron using recycled slag melt.

Поставленная задача решается также заявляемой технологической камерой плавления, используемой при получении стали и портландцемента. Камера плавления имеет футерованный корпус с симметричной цилиндрическо-конической поверхностью с большим диаметром в центральной по его длине зоне, установленный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси. С обеих сторон в корпус введены невращающиеся вставки, в которых сформированы подводящие каналы и отводящий канал. Подводящие каналы обеспечивают подачу в камеру плавления железосодержащего сырья, восстановителя, флюса, топлива, окислителя, раскислителя и ферросплавов. Отводящий канал предназначен для отвода из камеры плавления пылегазовой смеси в котел-утилизатор. Кроме этого на вставках размещают видеокамеры и приборы, позволяющие контролировать ход плавки. Вставки установлены с образованием щели между внутренней поверхностью камеры и наружной поверхностью вставки. Щель используют для подачи в камеру газообразных компонентов плавки, таких как кислородсодержащее дутье, инертный газ или их смесь. Вставки выполнены с возможностью их выведения из камеры. На корпусе камеры установлен загрузочный люк, шиберный затвор для выпуска жидких продуктов плавки и механизм для отбора проб. На поверхности футеровки камеры выполнены неровности - лифтеры. В отводящем канале установлена система затворов, соединяющая камеру с котлом-утилизатором или пароструйным вакуумным насосом.The problem is also solved by the claimed technological melting chamber used in the production of steel and Portland cement. The melting chamber has a lined body with a symmetrical cylindrical-conical surface with a large diameter in the central zone along its length, mounted for rotation around a horizontal axis. On both sides, non-rotating inserts are introduced into the housing, in which the supply channels and the discharge channel are formed. The supply channels provide the supply to the melting chamber of iron-containing raw materials, reducing agent, flux, fuel, oxidizing agent, deoxidant and ferroalloys. The discharge channel is designed to drain from the melting chamber of the dust and gas mixture into the waste heat boiler. In addition, video cameras and devices are placed on the inserts, which make it possible to control the course of melting. The inserts are installed with the formation of a gap between the inner surface of the chamber and the outer surface of the insert. The slit is used to supply gaseous melting components, such as oxygen-containing blast, inert gas, or a mixture thereof, to the chamber. The inserts are made with the possibility of their removal from the camera. A loading hatch, a slide gate for the release of liquid smelting products and a sampling mechanism are installed on the camera body. Roughnesses are made on the surface of the lining of the chamber - elevators. A shutter system is installed in the outlet channel that connects the chamber to the waste heat boiler or steam jet vacuum pump.

Поставленная задача решается также заявляемой технологической камерой насыщения, используемой при получении стали и портландцемента. Камера плавления имеет футерованный корпус с симметричной цилиндрическо-конической поверхностью с большим диаметром в центральной по его длине зоне, установленный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси. С обеих сторон в корпус введены невращающиеся вставки в которых сформированы подводящие и отводящий канал. Подводящие каналы обеспечивают подачу в камеру плавления извести, корректирующих добавок, топлива и окислителя. Отводящий канал предназначен для отвода из камеры плавления пылегазовой смеси в котел-утилизатор. Кроме этого на вставках размещают видеокамеры и приборы, позволяющие контролировать ход процессов в камере. Вставки установлены с образованием щели между внутренней поверхностью камеры и наружной поверхностью вставки. Щель используют для подачи в камеру кислородсодержащего дутья. Вставки выполнены с возможностью их выведения из камеры. На корпусе камеры установлен загрузочный люк.The problem is also solved by the claimed technological saturation chamber used in the preparation of steel and Portland cement. The melting chamber has a lined body with a symmetrical cylindrical-conical surface with a large diameter in the central zone along its length, mounted for rotation around a horizontal axis. On both sides, non-rotating inserts are introduced into the housing in which the inlet and outlet channels are formed. The supply channels provide lime, corrective additives, fuel and oxidizing agent to the melting chamber. The discharge channel is designed to drain from the melting chamber of the dust and gas mixture into the waste heat boiler. In addition, video cameras and devices are placed on the inserts, which allow controlling the course of processes in the camera. The inserts are installed with the formation of a gap between the inner surface of the chamber and the outer surface of the insert. The gap is used to supply oxygen-containing blast into the chamber. The inserts are made with the possibility of their removal from the camera. A loading hatch is installed on the camera body.

В частных случаях реализации способа перед котлом-утилизатором устанавливают пылеулавливающий агрегат.In particular cases of implementing the method, a dust collecting unit is installed in front of the recovery boiler.

Сущность изобретения сводится к совмещению в пространстве и, насколько это возможно, во времени известных физико-химических процессов, используемых для получения чугуна, стали и цементного клинкера.The essence of the invention is to combine in space and, as far as possible, in time the known physicochemical processes used to produce cast iron, steel and cement clinker.

Для получения стали и цемента заданного состава необходимо провести определенный набор частных физико-химических и физических процессов. Совместить все эти процессы во времени невозможно. Например, нельзя провести одновременно такие взаимоисключающие процессы, как окислительное рафинирование и раскисление. В связи с этим, перечень необходимых частных процессов разбивают на группы, в которых эти процессы могут протекать одновременно. Таким образом, появились известные из уровня техники группы частных процессов, связанных с жидкофазным восстановлением чугуна, с рафинированием примесей стали, с рафинированием углерода стали, с раскислением-легированием стали, с корректировкой и насыщением шлакового расплава. В предлагаемом способе все частные технологические процессы, в том числе относящиеся к разным группам, совмещают в пространстве, то есть последовательно проводят в одной технологической камере или параллельно в однотипных технологических камерах. Это позволяет максимально сблизить время проведения несовместимых операций из разных групп, а в некоторых случаях позволяет по новому сгруппировать совместимые операции, заменяя дорогие технологические процессы, на более дешевые. Например, если чугун и сталь последовательно получают в одном объеме, то такие легирующие элементы как Mo, Ni, Co и т.д. можно вводить в процессе восстановления при получении чугуна, не используя дорогие ферросплавы на этапе раскисления и легирования стали. Таким образом, в рамках металлургической части способа получают не только сталь, но и чугун заданного состава.To obtain steel and cement of a given composition, it is necessary to carry out a certain set of private physicochemical and physical processes. It is impossible to combine all these processes in time. For example, mutually exclusive processes such as oxidative refining and deoxidation cannot be carried out simultaneously. In this regard, the list of necessary private processes is divided into groups in which these processes can occur simultaneously. Thus, groups of private processes known from the prior art that are associated with liquid-phase reduction of cast iron, with the refinement of steel impurities, with the refinement of carbon steel, with the deoxidation and alloying of steel, with the adjustment and saturation of the slag melt have appeared. In the proposed method, all private technological processes, including those belonging to different groups, are combined in space, that is, sequentially carried out in one technological chamber or in parallel in the same type of technological chambers. This allows you to bring the time of carrying out incompatible operations from different groups as close as possible, and in some cases allows you to group compatible operations in a new way, replacing expensive processes with cheaper ones. For example, if cast iron and steel are successively obtained in the same volume, then alloying elements such as Mo, Ni, Co, etc. can be introduced in the recovery process upon receipt of cast iron, without using expensive ferroalloys at the stage of deoxidation and alloying of steel. Thus, within the metallurgical part of the method, not only steel is obtained, but also cast iron of a given composition.

Из уровня техники известно, что для жидкофазного восстановления используют гарнисажную плавильную камеру, в которой можно проводить длительные плавильные компании без ремонта футеровки. Однако создать в такой камере хорошие условия для плавки сложно. Этим камерам свойственна плохая передача тепла из зоны дожигания в расплав, высокая потеря тепла, недостаточное перемешивание металла со шлаком и т.д. Кроме этого, известен способ, в котором плавка последовательно проводится во вращающихся вокруг продольной оси футерованных плавильных камерах. Это позволяет создать хорошие условия для плавки, но значительно снижет продолжительность плавильной компании из-за вынужденных остановок на ремонт футеровки.It is known from the prior art that for liquid-phase reduction, a skull melting chamber is used in which continuous melting companies can be carried out without repairing the lining. However, creating good conditions for melting in such a chamber is difficult. These chambers are characterized by poor heat transfer from the afterburning zone to the melt, high heat loss, insufficient mixing of metal with slag, etc. In addition, a method is known in which melting is carried out sequentially in lined melting chambers rotating around a longitudinal axis. This allows you to create good conditions for smelting, but significantly reduces the duration of the smelting company due to forced stops on the repair of the lining.

В предлагаемом способе плавку проводят во вращающейся футерованной камере, а проблему изнашиваемой футеровки решают посредством быстрой замены старой камеры на новую. Это становится возможным благодаря тому, что выпуск продуктов плавки производят не наклоном камеры, как в известном способе, а через шиберный затвор или загрузочный люк, расположенный на ее корпусе. Теперь вращение происходит вокруг неподвижной горизонтальной оси. В связи с этим, значительно упростился привод камеры, а значит, уже ничто не мешает снять с опорных роликов камеру с изношенной футеровкой и установить на ее место новую, готовую к работе. Кроме этого, выполнение плавильной камеры в едином корпусе позволяет создать в ней вакуум, что значительно расширяет диапазон физико-химических процессов, используемых в способе.In the proposed method, melting is carried out in a rotating lined chamber, and the problem of wear lining is solved by quickly replacing the old chamber with a new one. This becomes possible due to the fact that the release of melting products is carried out not by tilting the camera, as in the known method, but through a slide gate or loading door located on its body. Now the rotation takes place around a fixed horizontal axis. In this regard, the camera drive has been greatly simplified, which means that there is nothing stopping the camera with the worn lining from being removed from the support rollers and installing a new one ready for operation in its place. In addition, the implementation of the melting chamber in a single housing allows you to create a vacuum in it, which greatly expands the range of physicochemical processes used in the method.

Из уровня техники известно, что вращающаяся футерованная поверхность хорошо работает на передачу тепла из зоны дожигания в ванну. В связи с этим нагрев камеры производят посредством дожигания над расплавом необходимой части горючих газов, образующихся в ванне, а в случае их недостатка, дополнительно вводимого топлива. Для этого в зону дожигания подают кислородсодержащее дутье, расход которого регулируют в зависимости от количества тепла, оставляемого в камере. Кроме этого, в процессе вращения происходит перемешивание расплава в ванне. Плавка во вращающихся печах известна из уровня техники, как в металлургии, так и при производстве цемента. Таким образом, во вращающейся технологической камере совмещают нагрев и перемешивание расплавов любой вязкости, включая густеющие. Это делает возможным проведение в одной технологической камере всех операций связанных, как с получением стали, так и с получением клинкера. Однако с экономической точки зрения не всегда целесообразно проводить все операции в одной камере. Если способ используют в режиме переработки шлака и объем получаемой стали небольшой, то все технологические процессы, кроме раскисления-легирования стали проводят в одной технологической камере - камере плавления-насыщения. В этом случае раскисление-легирование осуществляют в разливочном ковше или АКП. Если способ реализуют в рамках металлургического производства, с целью получения заданного состава стали, то используют две технологические камеры, а именно: камеру плавления и камеру насыщения. В камере плавления проводят все процессы, связанные с получением стали, а в камере насыщения перерабатывают образующийся в процессе сталеплавильного производства шлак. Такой подход позволяет увеличить объем и сортамент выплавляемой стали. It is known from the prior art that a rotating lined surface works well for transferring heat from the afterburning zone to the bath. In this regard, the heating of the chamber is carried out by means of afterburning over the melt of the necessary part of the combustible gases generated in the bath, and if there is a lack of additionally introduced fuel. To do this, an oxygen-containing blast is fed into the afterburning zone, the flow rate of which is regulated depending on the amount of heat left in the chamber. In addition, during rotation, the melt is mixed in the bath. Melting in rotary kilns is known in the art, both in metallurgy and in cement production. Thus, heating and mixing of melts of any viscosity, including thickening, are combined in a rotating process chamber. This makes it possible to carry out in one technological chamber all operations related to both the production of steel and the production of clinker. However, from an economic point of view, it is not always advisable to carry out all operations in one chamber. If the method is used in the slag processing mode and the volume of steel obtained is small, then all technological processes, except for deoxidation-alloying of steel, are carried out in one technological chamber - the melting-saturation chamber. In this case, deoxidation-doping is carried out in a casting ladle or automatic gearbox. If the method is implemented within the framework of metallurgical production, in order to obtain a given steel composition, then two technological chambers are used, namely: a melting chamber and a saturation chamber. In the melting chamber, all processes associated with the production of steel are carried out, and in the saturation chamber, the slag formed during the steelmaking process is processed. This approach allows to increase the volume and range of smelted steel.

Возможные конструкции технологической камеры, используемой для реализации заявляемого способа будут рассмотрены ниже на примере некоторых возможных предпочтительных, но не ограничивающих форм реализации со ссылками на позиции фигур чертежей, на которых схематично представлены:Possible designs of the process chamber used to implement the proposed method will be discussed below on the example of some possible preferred, but not limiting forms of implementation with reference to the position of the figures of the drawings, which are schematically represented:

Фиг. 1 - продольный вертикальный разрез технологической камеры в рабочем положении;FIG. 1 - longitudinal vertical section of the process chamber in the working position;

Фиг. 2 - разрез по линии А-А технологической камеры по Фиг. 1;FIG. 2 is a section along line AA of the process chamber of FIG. 1;

Фиг. 3 - технологическая камера по Фиг. 1 в положении замены камерыFIG. 3 - process chamber of FIG. 1 in camera replacement position

Все камеры, используемые в способе, имеют одинаковую конструкцию и отличаются только в деталях. Корпус камеры 1 выполняют из нескольких симметрично расположенных участков, образованных коническими и цилиндрическими поверхностями. Центральный цилиндрический участок 2 имеет наибольший диаметр. На нем располагают загрузочный люк 3, шиберные затворы 4 и механизм 5 для отбора проб. С обеих сторон от центрального расположены конические участки 6, которые опять переходят в боковые цилиндрические участки 7 меньшего диаметра. На центральном цилиндрическом участке 2 расположены бандажи опор качения (на чертежах не изображены), а на боковых 7 - приводные венцы зубчатых передач (на чертежах не изображены). Внутренняя поверхность камеры 1 имеет футеровку 8, позволяющую минимизировать потери тепла через корпус. В частных формах реализации способа на поверхность футеровки 8 наносят искусственные неровности - лифтеры (на чертежах не изображены), которые интенсифицируют перемешивание ванны в процессе вращения камеры. С обеих сторон в горловины камеры 1 вводят невращающиеся вставки 9 и 10. Одна вставка 9 - подающая, через нее вводят материалы, а другая вставка 10 - отводящая, через нее отводят пылегазовую фазу. В частных формах реализации способа вставки 9, 10 выполняют с возможностью быстрого выведения их из камеры 1 при замене старой камеры 1 на новую. Так, в соответствии с формой выполнения по Фиг. 3 для возможности быстрого выведения вставки 9, 10 установлены на колёсных тележках 11. В подающей вставке 9 размещают каналы и механизмы подачи расплава, твердых материалов и дутья в ванну (на чертежах позициями не обозначены). Кроме этого, на вставке 9 размещают горелки для дожигания над расплавом дополнительного топлива (на чертежах не изображены или позициями не обозначены). В отводящей вставке 10 размещают канал, по которому производят отвод пылегазовой фазы в котел-утилизатор (на чертежах позицией не обозначен). Между вращающейся поверхностью камеры 1 и неподвижной поверхностью вставок 9, 10 оставляют щель 12, через которую в зону дожигания подают газообразные компоненты плавки. Позицией 13 обозначена горизонтальная ось вращения камеры 1. Кроме того, позицией 14 обозначен находящийся в камере 1 металл, а позицией 15 - шлак.All cameras used in the method have the same design and differ only in details. The camera body 1 is made of several symmetrically located sections formed by conical and cylindrical surfaces. The central cylindrical section 2 has the largest diameter. It has a loading hatch 3, slide gates 4 and a sampling mechanism 5. Conical sections 6 are located on both sides of the central one, which again turn into lateral cylindrical sections 7 of smaller diameter. On the central cylindrical section 2 are the bandages of the rolling bearings (not shown in the drawings), and on the side 7 - drive crowns of gears (not shown in the drawings). The inner surface of the chamber 1 has a lining 8, which allows to minimize heat loss through the housing. In private forms of implementing the method, artificial irregularities are applied to the surface of the lining 8 — lifters (not shown in the drawings) that intensify the mixing of the bath during the rotation of the chamber. On both sides, non-rotating inserts 9 and 10 are introduced into the necks of chamber 1. One insert 9 is a feed, materials are introduced through it, and the other insert 10 is a discharge, a dust-gas phase is removed through it. In private forms, the implementation of the insertion method 9, 10 is performed with the ability to quickly remove them from the camera 1 when replacing the old camera 1 with a new one. Thus, in accordance with the embodiment of FIG. 3 for the possibility of quick removal of the insert 9, 10 are installed on the wheeled carts 11. In the feed insert 9 are placed channels and mechanisms for supplying the melt, solid materials and blast to the bath (not indicated by positions in the drawings). In addition, insert 9 contains burners for afterburning additional fuel over the melt (not shown in the drawings or not indicated by positions). In the outlet insert 10, a channel is placed through which the dust and gas phase is discharged to a waste heat boiler (not indicated in the drawings). A gap 12 is left between the rotating surface of the chamber 1 and the fixed surface of the inserts 9, 10, through which gaseous components of the melting are fed into the afterburning zone. Position 13 denotes the horizontal axis of rotation of the chamber 1. In addition, position 14 denotes the metal in the chamber 1, and position 15 denotes slag.

Выпуск жидких продуктов плавки производят через шиберный затвор 4, расположенный на центральном цилиндрическом участке 2 камеры 1. При этом, поворотом камеры 1 выпускное отверстие подводят к металлу 14 или шлаку 15, в зависимости от того какой продукт необходимо выпустить. Для обслуживания шиберного затвора 4 камеру 1 поворачивают так, чтобы затвор 4 находился в верхнем положении. В частных случаях реализации способа, для удобства эксплуатации на корпусе камеры 1 устанавливают два шиберных затвора, размещая их диаметрально противоположно (на чертежах не изображено). В этом случае облуживание одного затвора 4 совмещают с выпуском металла 14 через другой.The release of liquid smelting products is carried out through a slide gate 4 located on the central cylindrical section 2 of chamber 1. At the same time, by turning the chamber 1, the outlet opening is brought to metal 14 or slag 15, depending on which product is to be let out. To service the slide gate 4, the camera 1 is rotated so that the shutter 4 is in the upper position. In special cases, the implementation of the method, for ease of operation, two slide shutters are installed on the camera body 1, placing them diametrically opposite (not shown in the drawings). In this case, the tinning of one shutter 4 is combined with the release of metal 14 through another.

В частных формах реализации способа, когда необходимо удалить весь содержащий вредные примеси рафинировочный шлак, используют вакуумную установку. После максимально возможного выпуска шлака в плавильную камеру вводят патрубок соединенный с вакуумной камерой. В результате перемещения этого патрубка в слое шлака производят чистовое удаление менее плотного шлака с поверхности металла.In private forms of implementing the method, when it is necessary to remove all refining slag containing harmful impurities, a vacuum installation is used. After the maximum possible slag discharge, a nozzle connected to the vacuum chamber is introduced into the melting chamber. As a result of the movement of this pipe in the slag layer, the less dense slag is finely removed from the metal surface.

Процесс отбора проб из камеры механизирован. Механизм 5 для отбора проб устанавливают на цилиндрическом участке 2 корпуса технологической камеры 1. Оператор подводит механизм 5 отбора проб в то место, где необходимо произвести забор расплава. По команде с пульта происходит всасывание расплава в заборник, подобно тому, как шприц втягивает лекарство. Втянутый в приемник расплав проходит через окно холодильника, который, смещаясь, вырезает пробу из втянутого цилиндра расплава. Образец струей газа выталкивается из окна холодильника в контейнер, а рамка холодильника возвращается в исходное положение, пропуская шток заборника, который, двигаясь в обратную сторону, вталкивает не использованный расплав обратно в камеру.The process of sampling from the chamber is mechanized. The sampling mechanism 5 is installed on the cylindrical section 2 of the housing of the process chamber 1. The operator brings the sampling mechanism 5 to the place where the melt must be taken. At the command of the remote control, the melt is sucked into the intake, similar to how a syringe draws medicine. The melt drawn into the receiver passes through the window of the refrigerator, which, shifting, cuts the sample from the retracted melt cylinder. The sample is pushed out of the refrigerator window into the container with a gas stream, and the refrigerator frame returns to its original position, passing the rod of the intake, which, moving in the opposite direction, pushes the unused melt back into the chamber.

Подачу твердых материалов в камеру, в зависимости от его фракционного состава, производят трубопроводным пневмотранспортом или пневможелобом. При этом в качестве транспортирующей среды, в зависимости от создаваемых в камере условий, используют кислородсодержащее дутье, нейтральный газ или другие газовые смеси.The supply of solid materials to the chamber, depending on its fractional composition, is carried out by pipelined pneumatic transport or chute. At the same time, oxygen-containing blast, neutral gas or other gas mixtures are used as a transporting medium, depending on the conditions created in the chamber.

При возникновении необходимости замены камеры 1 в связи со значительным повреждением футеровки 8 невращающиеся вставки 9, 10 выводят из горловин камеры 1 расположенных на боковых цилиндрических участках 7 путем перемещения колёсных тележек 11, камеру 1 заменяют и снова посредством колёсных тележек 11 вводят невращающиеся вставки 9, 10 во вновь установленную камеру 1.If it becomes necessary to replace the chamber 1 due to significant damage to the lining 8, the non-rotating inserts 9, 10 are removed from the necks of the chamber 1 located on the lateral cylindrical sections 7 by moving the wheel carts 11, the chamber 1 is replaced and the non-rotating inserts 9, 10 are introduced again by the wheel carts 11 into the newly installed camera 1.

Камера плавления, в отличие от камеры насыщения и камеры плавления-насыщения, имеет более широкие возможности для создания в ней требуемого рабочего давления и состава атмосферы. В отводящем канале для управления пылегазовым потоком располагают систему затворов, которые позволяют соединять камеру, как с котлом-утилизатором, так и пароструйным вакуумным насосом, в зависимости от создаваемых в ней условий. В частных формах реализации затворы не просто закрывают и открывают канал, а позволяют дросселировать отходящий газовый поток. Через боковые (торцевые) щели 12 в плавильную камеру в зависимости от создаваемых в ней условий подают кислородсодержащее дутье, нейтральный газ или смесь нейтрального газа и технического кислорода.The melting chamber, in contrast to the saturation chamber and the melting-saturation chamber, has wider possibilities for creating the required working pressure and atmosphere composition in it. In the outlet channel for controlling the dust and gas flow, a shutter system is installed that allows you to connect the chamber to both the recovery boiler and the steam-jet vacuum pump, depending on the conditions created in it. In private forms of implementation, the gates do not just close and open the channel, but allow throttling the exhaust gas stream. Depending on the conditions created in it, oxygen-containing blast, a neutral gas, or a mixture of neutral gas and technical oxygen are fed through the side (end) slots 12 into the melting chamber, depending on the conditions created therein.

При создании в плавильной камере вакуума торцевые щели 12 закрывают манжетами, которые перекрывают доступ воздуха в камеру 1, но не исключают её вращение. В частных случаях у наружной поверхности манжет создают избыточное давление инертного газа. Это позволяет, с одной стороны, плотнее прижать манжету к корпусу камеры, а с другой, в случае подсоса, позволит заполнить камеру инертным газом, но не воздухом. Кроме этого, при вакуумировании закрывают подающие и отводящие каналы во вставках 9, 10, а шиберные затворы 4, механизм 5 отбора проб и загрузочный люк 3 не уплотняют, поскольку они в процессе вращения и взаимодействия с расплавом становятся непроницаемыми для газа.When creating a vacuum in the melting chamber, the end slots 12 are closed by cuffs that block the access of air to the chamber 1, but do not exclude its rotation. In special cases, an inert gas overpressure is created at the outer surface of the cuffs. This allows, on the one hand, to press the cuff more tightly against the chamber body, and on the other hand, in case of suction, it will fill the chamber with inert gas, but not air. In addition, when evacuating, the supply and exhaust channels in the inserts 9, 10 are closed, and the slide gates 4, the sampling mechanism 5, and the loading hatch 3 are not compacted, since they become impermeable to gas during rotation and interaction with the melt.

Камера насыщения и камера плавления-насыщения имеют другой набор механизмов, размещаемых на подающей вставке 9 и корпусе камеры 1. Камеры комплектуют, исходя из тех операций, которые они выполняют. Так, например, на корпусе камеры насыщения, не устанавливают шибер для выпуска жидких продуктов плавки, а на подающей вставке нет канала для подачи феррометаллов. Однако в отличие от камеры плавления, перед котлом-утилизатором камеры насыщения и камеры плавления-насыщения устанавливают пылеулавливающий агрегат. Его установка значительно облегчает условия работы котла-утилизатора. Кроме этого, при очистке от пыли раскаленных газов такие компоненты как Na2O, K2O, ZnO, PbO и т.д. возгоняются и без труда проходят пылеулавливающий агрегат, в то время как остальные компоненты сепарируются. Таким образом, чем больше обычных частиц будет извлечено в пылеуловителе, тем выше будет концентрация возгоняемых компонентов в смеси, которую задерживают после охлаждения в системе аспирации. Смеси с высокой концентрацией возгоняемых компонентов реализуются на рынке как сырье для дальнейшей переработки, а смесь с обедненным содержанием возгона направляют на ускоренное охлаждение для получения активной минеральной добавки.The saturation chamber and the melting-saturation chamber have a different set of mechanisms placed on the feed insert 9 and the housing of the chamber 1. The cameras are equipped based on the operations that they perform. So, for example, on the case of the saturation chamber, a gate for the release of liquid smelting products is not installed, and there is no channel for supplying ferrometals on the feed insert. However, unlike the melting chamber, a dust collecting unit is installed in front of the recovery boiler of the saturation chamber and the melting-saturation chamber. Its installation greatly facilitates the operating conditions of the recovery boiler. In addition, when removing hot gases from dust, such components as Na 2 O, K 2 O, ZnO, PbO, etc. sublimate and easily pass the dust collecting unit, while the remaining components are separated. Thus, the more conventional particles are recovered in the dust collector, the higher will be the concentration of sublimated components in the mixture, which is delayed after cooling in the aspiration system. Mixtures with a high concentration of sublimated components are sold on the market as raw materials for further processing, and a mixture with a lean sublimation content is sent to accelerated cooling to obtain an active mineral additive.

Оставшуюся после дожигания в камере плавления пылегазовую фазу отводят в котел-утилизатор для полного дожигания и утилизации тепла. При этом, в частных случаях реализации котел-утилизатор обеспечивает паром турбину электрогенератора и пароструйный вакуумный насос. Чтобы обеспечить постоянную штатную работу турбины и периодическую работу вакуумного насоса в пылегазовую смесь перед дожиганием вводят дополнительное топливо. В качестве дополнительного топлива используют энергетические угли, мазут, природный газ и т.д. Введение дополнительного топлива стабилизирует тепловую работу котла, делает ее независимой от количества физического и химического тепла, поступающего из камеры плавления. Так, при интенсивной продувке ванны кислородом отходящие газы могут получить такое количество физического и химического тепла, что введение дополнительного топлива не потребуется, и его содержание в дожигаемой смеси будет 0%. А при создании в плавильной камере вакуума котел отделяют от камеры затвором, и он работает автономно, потребляя 100% дополнительного топлива. Таким образом, содержание дополнительного топлива в дожигаемой смеси в процессе плавки варьируют в диапазоне (0-100)%. Это позволяет обеспечить на всех этапах плавки постоянную штатную работу турбины электрогенератора и периодическую работу пароструйного вакуумного насоса. Получение в процессе плавки вторичных энергоресурсов дает возможность полностью компенсировать затраты электроэнергии на производство кислорода и аргона, используемых в способе.The dust and gas phase remaining after the afterburning in the melting chamber is diverted to the recovery boiler for complete afterburning and heat recovery. At the same time, in special cases of implementation, the recovery boiler provides steam to the turbine of the electric generator and the steam jet vacuum pump. In order to ensure constant regular operation of the turbine and periodic operation of the vacuum pump, additional fuel is introduced into the dust and gas mixture before afterburning. Steam coal is used as additional fuel, fuel oil, natural gas, etc. The introduction of additional fuel stabilizes the thermal operation of the boiler, making it independent of the amount of physical and chemical heat coming from the melting chamber. So, with intensive purging of the bath with oxygen, the exhaust gases can receive such an amount of physical and chemical heat that the introduction of additional fuel is not required, and its content in the re-burned mixture will be 0%. And when creating a vacuum in the melting chamber, the boiler is separated from the chamber by a shutter, and it works autonomously, consuming 100% of additional fuel. Thus, the content of additional fuel in the afterburned mixture during the smelting process varies in the range (0-100)%. This allows you to ensure at all stages of the smelting continuous regular operation of the turbine of the electric generator and the periodic operation of the steam-jet vacuum pump. Obtaining in the smelting process of secondary energy resources makes it possible to fully compensate for the cost of electricity for the production of oxygen and argon used in the method.

В предлагаемом способе используют жидкофазное восстановление. В связи с этим, для начала плавки в плавильной камере необходимо иметь расплав. При первом использовании способа исходный расплав получают в результате плавления шихтовой смеси посредством сжигания в камере дополнительного топлива. При дальнейшем использовании способа в качестве исходного расплава используют оборотный шлак или шлак, полученный с других производств. В данном описании оборотным называют шлак, который образуется в результате реализации способа. Это может быть шлак, образующийся в камере плавления, котле-утилизаторе и тд.In the proposed method, liquid phase reduction is used. In this regard, to start melting in the melting chamber, you must have a melt. When using the method for the first time, the initial melt is obtained by melting the charge mixture by burning additional fuel in the chamber. With the further use of the method, reverse slag or slag obtained from other industries is used as the initial melt. In this description, slag is called negotiable, which is formed as a result of the implementation of the method. This may be the slag formed in the melting chamber, the waste heat boiler, etc.

В качестве восстановителя металла и топлива используют уголь, кокс, полукокс, термококс, сланцы, торф, золу уноса тепловых электростанций (ТЭС) работающих на угле, древесину и т.д. При внесении топлива в плавильную камеру под действием температуры происходит его разделение на коксовый остаток и летучие. Коксовый остаток замешивается в расплав, где участвует в восстановлении и науглероживании чугуна, а летучие и образующийся в расплаве СО выходят в зону дожигания над ванной. Чтобы пополнить приходную часть теплового баланса, производят частичное или полное дожигание газовой смеси над ванной. При этом нагревается открытая поверхность камеры, которая в результате вращения уходит под расплав, отдавая ему тепло. При использовании топлива с низким содержанием летучих в зону дожигания дополнительно вводят горючий газ. Если в топливе высокое содержание летучих, то предварительно производят его дегазацию, получая топливо с заданным содержанием летучих и попутный газ.Coal, coke, semi-coke, thermocoke, shale, peat, fly ash of thermal power plants (TPPs) operating on coal, wood, etc. are used as a metal and fuel reducing agent. When fuel is introduced into the melting chamber under the influence of temperature, it is divided into coke residue and volatiles. The coke residue is kneaded into the melt, where it participates in the reduction and carburization of cast iron, and the volatile and CO formed in the melt enter the afterburning zone above the bath. To replenish the incoming part of the heat balance, a partial or complete afterburning of the gas mixture above the bath is made. In this case, the open surface of the chamber is heated, which, as a result of rotation, goes under the melt, giving it heat. When using fuel with a low volatile content, combustible gas is additionally introduced into the afterburning zone. If the fuel has a high volatile content, then it is preliminarily degassed, obtaining fuel with a given volatile content and associated gas.

В качестве железосодержащего сырья в способе используют железную руду, прокатную окалину, скрап, расплавы железистых шлаков, расплавы некондиционных чугунов и сталей, отвальные шлаки, пыли системы воздухоочистки и т.д. Указанные материалы используют по отдельности или в составе смеси железосодержащих материалов.The iron ore, mill scale, scrap, melts of ferrous slags, melts of substandard cast irons and steels, dump slags, dust from an air-cleaning system, etc. are used as iron-containing raw materials in the method. These materials are used individually or as part of a mixture of iron-containing materials.

Шихтовая смесь включает в себя железосодержащие материалы, восстановитель и флюс. Шихтовую смесь подают в плавильную камеру пневмотранспортом или другим каналом через подающую вставку. При загрузке шихты пневмотранспортом используют различные газы или смеси газов. Выбор газовой смеси зависит от условий, создаваемых в камере. На восстановительном этапе плавки в качестве транспорта используют кислородсодержащее дутье, что позволяет частично перевести серу, содержащуюся в шихте, в газовую фазу, а при подаче материалов на этапе раскисления-легирования в качестве транспорта используют инертный газ, чтобы не увеличивать парциальное давление кислорода в камере. В тех случаях, когда материалы не могут быть введены через подающую вставку, их вводят через загрузочный люк.The charge mixture includes iron-containing materials, a reducing agent and flux. The charge mixture is fed into the melting chamber by pneumatic transport or another channel through the feed insert. When loading the mixture by pneumatic transport, various gases or gas mixtures are used. The choice of gas mixture depends on the conditions created in the chamber. At the recovery stage of smelting, oxygen-containing blast is used as transport, which allows partially transferring the sulfur contained in the charge to the gas phase, and when feeding materials at the deoxidation-doping stage, inert gas is used as transport in order not to increase the partial pressure of oxygen in the chamber. In those cases when the materials cannot be introduced through the feed insert, they are introduced through the loading hatch.

В процессе металлургической плавки из-за выхода газовой фазы на поверхность расплава образуется пена. Пенный режим способствует активизации тепло-массообменных процессов, а также снижает пылевынос шихтовых материалов из камеры, работая как фильтр. Подачу шихты в камеру регулируют таким образом, чтобы пена на поверхности расплава не была барботажной, то есть отдельными пузырьками, и не переходила в брызговую, когда газовая фаза начинает разрушать пену. Пенный режим оценивают по фиктивной скорости отходящих из расплава газов. Она определяется как секундный объемный расход газа, отнесенный к площади зеркала расплава. В процессе заполнения цилиндрической плавильной камеры расплавом, площадь зеркала расплава увеличивается, что приводит к уменьшению фиктивной скорости. В связи с этим, для повышения производительности агрегата расход шихтовых материалов по мере заполнения камеры увеличивают таким образом, чтобы фиктивная скорость отходящих из ванны газов всегда находилась в диапазоне (0,3-1,7) м/с. При этом канал, отводящий пылегазовую фазу в котел-утилизатор, должен обеспечивать проход данного объема газа, не увеличивая давления в камере выше 150 кПа. Превышение указанного давления в камере приводит к повышенному износу оборудования.During metallurgical smelting, foam is formed due to the exit of the gas phase to the surface of the melt. The foam mode promotes the activation of heat and mass transfer processes, and also reduces the dust removal of charge materials from the chamber, working as a filter. The charge supply to the chamber is controlled so that the foam on the surface of the melt is not bubbling, that is, separate bubbles, and does not pass into the spray when the gas phase begins to destroy the foam. The foam mode is estimated by the fictitious velocity of the gases leaving the melt. It is defined as the second volumetric flow rate of gas, referred to the area of the melt mirror. In the process of filling the cylindrical melting chamber with the melt, the area of the mirror of the melt increases, which leads to a decrease in the fictitious speed. In this regard, to increase the productivity of the unit, the charge of charge materials as the chamber is filled is increased so that the fictitious velocity of the gases leaving the bath is always in the range (0.3-1.7) m / s. At the same time, the channel that diverts the dust and gas phase to the waste heat boiler must ensure the passage of a given volume of gas without increasing the pressure in the chamber above 150 kPa. Exceeding the specified pressure in the chamber leads to increased wear of the equipment.

Поскольку в способе, как правило, используют железосодержащее сырье, которое не подвергалось глубокому обогащению, то в процессе восстановления шлака образуется больше чем металла. В связи с этим, образующийся в процессе жидкофазного восстановления избыточный шлак периодически выпускают. При проведении жидкофазного восстановления чугуна в камере плавления подачу шихтовых материалов производят до тех пор, пока объем расплава в камере не достигнет максимально допустимого значения. После выпуска избыточного шлака восстановительную плавку продолжают до тех пор, пока не наберут заданный объем чугуна. Когда заданный объем чугуна набран, избыточный шлак выпускают и переходят к рафинированию примесей. В этой связи следует заметить, что в процессе жидкофазного восстановления чугуна в камере создаются благоприятные условия для перевода серы из чугуна в шлак.Since the method generally uses iron-containing raw materials that have not undergone deep enrichment, more than metal is formed in the process of slag reduction. In this regard, the excess slag formed in the process of liquid-phase reduction is periodically released. When conducting liquid-phase reduction of cast iron in the melting chamber, the supply of charge materials is carried out until the melt volume in the chamber reaches the maximum allowable value. After the release of excess slag, reduction smelting is continued until a predetermined volume of cast iron is recovered. When a predetermined volume of cast iron is recruited, excess slag is discharged and proceed to refinement of impurities. In this regard, it should be noted that in the process of liquid-phase reduction of cast iron in the chamber, favorable conditions are created for the conversion of sulfur from cast iron to slag.

В процессе рафинирования из железоуглеродистого расплава удаляют избыточные для данного состава стали примеси и углерод. Обычно это делают посредством их окисления. В связи с этим, процесс часто называют окислительным рафинированием. В уровне техники используют более широкое название «Рафинирование», поскольку кроме окислительного рафинирования используют, например, сульфидное рафинирование меди и т.д. Важным фактором, определяющим интенсивность рафинирования, является условие взаимодействия металла и шлака. В предлагаемом способе рафинирование проводят в условиях совместного перемешивания металла и шлака во вращающейся камере. Таким образом, создаются благоприятные условия для рафинирования, и оно проходит интенсивно, практически в промывочном режиме.During refining, excess impurities and carbon are removed from the iron-carbon melt for a given steel composition. This is usually done by oxidizing them. In this regard, the process is often called oxidative refining. In the prior art, the broader name “Refining” is used, since in addition to oxidative refining, for example, copper sulfide refining is used, etc. An important factor determining the intensity of refining is the condition for the interaction of metal and slag. In the proposed method, refining is carried out under conditions of joint mixing of metal and slag in a rotating chamber. Thus, favorable conditions for refining are created, and it passes intensively, almost in a washing regime.

Группируя одновременно выполняемые частные физико-химические процессы, рафинирование делят на два этапа: окислительное рафинирование металла от примесей и окислительное рафинирование стали от углерода. После рафинирования металла от примесей металл отделяют от рафинировочного шлака. Это делается для того, чтобы содержащийся в шлаке фосфор не перешел обратно в металл. Если для раскисления и легирования сталь оставляют в камере, то выпуск шлака проводят после рафинирования примесей, чтобы использовать тепло, образующееся при рафинировании углерода для образования нового шлака. Если раскисление-легирование стали проводят за пределами камеры, то ее выпускают после того, как получат заданное содержание углерода, то есть после рафинирования углерода.Grouping simultaneously performed private physico-chemical processes, refining is divided into two stages: oxidative refining of metal from impurities and oxidative refining of steel from carbon. After refining the metal from impurities, the metal is separated from the refining slag. This is done so that the phosphorus contained in the slag does not transfer back to the metal. If steel is left in the chamber for deoxidation and alloying, the slag is discharged after refining the impurities in order to use the heat generated during the refining of carbon to form new slag. If the deoxidation-alloying of steel is carried out outside the chamber, then it is released after the specified carbon content is obtained, that is, after carbon refining.

Для окислительного рафинирования металла от примесей, в ванну подают кислород. Чтобы повысить основность шлака и уменьшить испарение металла в зоне контакта с кислородом, в струю кислорода вводят известь. Наличие в камере плавления высокоосновного окисленного шлака является непременным условием удаления из металла фосфора и его удержание в шлаке. Температурный режим на этом этапе регулируют расходом кислорода в металл. Если интенсивность подачи дутья в ванну высокая, то дожигание в камере образующегося СО не производят.For oxidative refining of metal from impurities, oxygen is supplied to the bath. To increase the basicity of the slag and reduce the evaporation of the metal in the zone of contact with oxygen, lime is introduced into the oxygen stream. The presence of highly basic oxidized slag in the melting chamber is an indispensable condition for the removal of phosphorus from the metal and its retention in the slag. The temperature regime at this stage is regulated by the flow of oxygen into the metal. If the intensity of the supply of blast into the bath is high, then the afterburning in the chamber of the resulting CO is not performed.

Рафинирование стали от углерода также проводят посредством его окисления. Окисление производят кислородом дутья или твердым окислителем, то есть за счет восстановления оксидов железа. В первом случае ванна приобретает тепло, а во втором - его теряет. Возможен еще один способ окисления углерода - это подача кислорода не в расплав, а в зону дожигания с интенсивным перемешиванием ванны в процессе вращения. В этом случае неровности футеровки захватывают кислород и увлекают его в ванну. Такое окисление относят к окислению дутьем, где подача кислорода может быть минимальной и дозироваться частотой вращения камеры. В зависимости от того, сколько избыточного углерода необходимо удалить из металла, определяют план его окисления, в котором используют все перечисленные способы доставки кислорода. При этом начинают окислять углерод дутьем в расплав, а заканчивают восстановлением оксидов железа, находящихся в шлаке.Steel refining from carbon is also carried out by oxidizing it. The oxidation is carried out by blast oxygen or a solid oxidizing agent, that is, due to the reduction of iron oxides. In the first case, the bath gains heat, and in the second, it loses. Another way of carbon oxidation is possible - this is the supply of oxygen not to the melt, but to the afterburning zone with intensive mixing of the bath during rotation. In this case, irregularities in the lining trap oxygen and carry it into the bath. Such oxidation is referred to as blast oxidation, where the oxygen supply can be minimal and dosed by the speed of the chamber. Depending on how much excess carbon needs to be removed from the metal, a plan for its oxidation is determined, which uses all of the above methods of oxygen delivery. At the same time, they begin to oxidize carbon with blast into the melt, and end with the reduction of iron oxides in the slag.

Параллельно с окислением углерода готовят шлак для раскисления и легирования. При этом стараются максимально использовать тепло, образующееся при окислении углерода. Особенность нового шлака заключается в том, что работать он должен при низких парциальных давлениях кислорода в камере. В этих условиях железо, содержащееся в шлаке, восстанавливается, температура плавления шлака увеличивается, и он густеет. Чтобы этого не произошло, в качестве разжижающей добавки в шлак вводят Al2O3. Глинозем вводят в виде бокситов, шамотного боя, алюминиевых шлаков и т.д. Кроме этого, в новый шлак, если позволяет тепловой режим, вводят материалы для прямого легирования металла такими элементами как Mn,Cr и т.д. В связи с этим, важным условием проведения данного этапа плавки является соблюдение температурного режима. При окислении углерода происходит увеличение температуры плавления металла. То есть, чтобы металл оставался жидким, по мере удаления из него углерода необходимо увеличивать температуру ванны. Кроме разогрева ванны тепловая энергия тратится на окисление углерода твердым окислителем, на нагрев вводимых материалов и т.д. При этом основное тепло в ванну поступает от окисления углерода дутьем. Причем, не весь углерод подвергается окислению. Определенная заданием часть углерода должна остаться в стали, а другая часть резервируется для прямого легирования и вакуумно-углеродного раскисления. Таким образом, в случае недостатка углерода в металле, приходную часть теплового баланса пополняют теплом, образующимся при сжигании дополнительного топлива. Для этого используют горелки, которые располагают на подающей вставке. При этом передача тепла из зоны дожигания в ванну происходит не через шлак, а через футеровку в результате вращения плавильной камеры. Это важно в условиях, когда шлак из-за высокого содержания в нем оксида хрома или других оксидов, вводимых для прямого легирования, временно малоподвижен и склонен к пенообразованию.In parallel with the oxidation of carbon, slag is prepared for deoxidation and alloying. At the same time, they try to maximize the use of heat generated during the oxidation of carbon. A feature of the new slag is that it should work at low partial oxygen pressures in the chamber. Under these conditions, the iron contained in the slag is restored, the melting point of the slag increases, and it thickens. To prevent this from happening, Al 2 O 3 is introduced into the slag as a diluent. Alumina is introduced in the form of bauxite, fireclay, aluminum slag, etc. In addition, if thermal conditions allow, materials are introduced into the new slag for direct alloying of the metal with elements such as Mn, Cr, etc. In this regard, an important condition for carrying out this stage of smelting is compliance with the temperature regime. When carbon is oxidized, the melting point of the metal increases. That is, in order for the metal to remain liquid, it is necessary to increase the temperature of the bath as carbon is removed from it. In addition to heating the bath, thermal energy is spent on the oxidation of carbon by a solid oxidizing agent, on heating the input materials, etc. In this case, the main heat in the bath comes from the oxidation of carbon by blast. Moreover, not all carbon is oxidized. The part of carbon determined by the task should remain in steel, and the other part is reserved for direct alloying and vacuum-carbon deoxidation. Thus, in the case of a lack of carbon in the metal, the incoming part of the heat balance is replenished with the heat generated during the combustion of additional fuel. For this, burners are used, which are located on the feed insert. In this case, heat transfer from the afterburning zone to the bath occurs not through slag, but through the lining as a result of rotation of the melting chamber. This is important in conditions where the slag due to its high content of chromium oxide or other oxides introduced for direct alloying is temporarily inactive and prone to foaming.

По мере снижения и прекращения подачи дутья в плавильной камере начинаются восстановительные процессы, которые приводят к снижению парциального давления кислорода, и, как следствие, к раскислению шлака. Начинается период плавки, в котором проводят раскисление и легирование стали. Совместное перемешивание металла с раскислинным шлаком снижает содержание кислорода и в металле. Однако, в подавляющем числе случаев требуется значительно более низкое содержание газов в железоуглеродистых расплавах. В связи с этим, в предлагаемом способе используют вакуумно-углеродное и осаждающее раскисление.As the supply of blast decreases and stops in the melting chamber, reduction processes begin, which lead to a decrease in the partial pressure of oxygen, and, as a result, to slag deoxidation. The melting period begins, in which deoxidation and alloying of steel is carried out. Joint mixing of metal with deoxidized slag reduces the oxygen content in the metal. However, in the vast majority of cases, a significantly lower gas content in the iron-carbon melts is required. In this regard, the proposed method uses vacuum-carbon and precipitating deoxidation.

При получении нелегированных сталей обычного качества раскисление проводят в разливочном ковше при выпуске металла или в АКП. Если осаждающее раскисление проводят в плавильной камере, то раскислитель, как правило, вводят в предварительно раскислинную ванну, не прерывая вращения плавильной камеры. В этом случае раскислитель может оказаться в роли легирующего элемента. Поэтому в уровне техники данный этап получил название «раскисление-легирование». Для раскисления используют Mn, Si, Al, V, Ti и т.д. В частных формах реализации способа введение в расплав раскислителей производят специальным механизмом, который размещают в подающей вставке.Upon receipt of unalloyed steels of usual quality, deoxidation is carried out in a casting ladle during metal production or in automatic gearboxes. If precipitating deoxidation is carried out in the melting chamber, then the deoxidizing agent is usually introduced into the pre-deoxidizing bath without interrupting the rotation of the melting chamber. In this case, the deoxidizer may be in the role of an alloying element. Therefore, in the prior art, this stage is called "deoxidation-doping." For deoxidation, Mn, Si, Al, V, Ti, etc. are used. In private forms of implementing the method, the introduction of deoxidants into the melt is carried out by a special mechanism, which is placed in the feed insert.

Изготовление камеры плавления в едином корпусе позволяет организовать в ней разряжение в диапазоне (0,001-100)кПа. Более высокое разряжение не используют, поскольку его достижение значительно усложняет конструкцию агрегата. Снижение давления в камере позволяет расширить перечень физико-химических процессов, используемых в способе за счет вакуумно-углеродного раскисления, повышенного обезуглероживания металла, прямого легирования и т.д.The manufacture of the melting chamber in a single housing allows you to organize a vacuum in it in the range (0.001-100) kPa. A higher vacuum is not used, since its achievement significantly complicates the design of the unit. The decrease in pressure in the chamber allows you to expand the list of physicochemical processes used in the method due to vacuum-carbon deoxidation, increased decarburization of the metal, direct alloying, etc.

Вакуумно-углеродное раскисление заключается в том, что посредством снижения парциального давления СО в камере плавления смещают реакцию[C]+[O]={CO} вправо, то есть, создают условия для удаления кислорода из металла. Снижение парциального давления достигают как созданием вакуума в камере, так и заменой атмосферы в ней на инертный газ. Кроме этого, в предлагаемом способе используют комбинированный способ проведения вакуумно-углеродного раскисления, включающий создание вакуума в камере с последующим заполнением её инертным газом. Это позволяет, с одной стороны, снизить испарение железа в процессе вакуумирования, а с другой - дает возможность более точно регулировать состав новой атмосферы в плавильной камере.Vacuum-carbon deoxidation consists in the fact that by lowering the partial pressure of CO in the melting chamber, the reaction [C] + [O] = {CO} is shifted to the right, that is, conditions are created for the removal of oxygen from the metal. Partial pressure is reduced both by creating a vacuum in the chamber and by replacing the atmosphere in it with an inert gas. In addition, the proposed method uses a combined method of conducting vacuum-carbon deoxidation, including creating a vacuum in the chamber, followed by filling it with an inert gas. This allows, on the one hand, to reduce the evaporation of iron during the evacuation process, and on the other hand, it makes it possible to more precisely control the composition of the new atmosphere in the melting chamber.

Повышенное обезуглероживание металла проводят в несколько этапов. Сначала в плавильной камере снижают парциальное давление СО, чтобы сместить реакцию [C]+[O]={CO} вправо, а затем в камеру вводят газовую смесь кислорода и инертного газа, чтобы провести реакцию окисления углерода при более низком парциальном давлении СО.Increased decarburization of the metal is carried out in several stages. First, the partial pressure of CO is reduced in the melting chamber to shift the reaction [C] + [O] = {CO} to the right, and then a gas mixture of oxygen and inert gas is introduced into the chamber to carry out the carbon oxidation reaction at a lower partial pressure of CO.

Прямое легирование заключается в том, чтобы посредством снижения парциального давления СО в плавильной камере сместить реакцию (MeO)+[C]={CO}+[Me] вправо, т.е. восстановить легирующий элемент, который при нормальных условиях не восстанавливается. При этом прямое легирование проводят в камере, заполненной инертным газом, чтобы выделяющийся в процессе восстановления металла СО не ухудшал вакуум.Direct doping consists in shifting the reaction (MeO) + [C] = {CO} + [Me] to the right by lowering the partial pressure of CO in the melting chamber, i.e. restore the alloying element, which under normal conditions is not restored. In this case, direct alloying is carried out in a chamber filled with an inert gas so that the CO released during the metal reduction does not worsen the vacuum.

Масса легирующих компонентов, вводимых в железоуглеродистый расплав посредством прямого легирования, ограничена содержанием углерода в металле. Поэтому при производстве высоколегированных сталей используют традиционный способ внесения легирующих компонентов ферросплавами. Для этого на подающей вставке располагают механизм подачи ферросплавов. В частных формах реализации для этой цели используют пневможелоб, а в качестве транспортирующей среды инертный газ. Кроме этого, пневможелоб используют и для введения некоторых шихтовых материалов, которые не могут быть внесены в плавильную камеру трубопроводным пневмотранспортом. При внесении большого количества легирующих компонентов тепловую балансировку ванны производят посредством сжигания дополнительного газового топлива.The mass of alloying components introduced into the iron-carbon melt by direct alloying is limited by the carbon content in the metal. Therefore, in the production of high alloy steels, the traditional method of introducing alloying components with ferroalloys is used. For this, a ferroalloy feed mechanism is located on the feed insert. In private forms of implementation, a pneumatic chute is used for this purpose, and an inert gas is used as a transporting medium. In addition, the pneumatic chute is also used to introduce some charge materials that cannot be introduced into the melting chamber by pipeline pneumatic transport. When introducing a large number of alloying components, the bath is thermally balanced by burning additional gas fuel.

В частных формах реализации способа, чтобы максимально отделить при выпуске металл от шлака производят загущение шлака. Для этого в шлак дополнительно вводят известь. После того как шлак загустел, плавильную камеру поворачивают шиберным затвором вниз, и выпускают металл, не опасаясь, что шлак попадет в ковш. Оставшийся в плавильной камере шлак является оборотными и переходит на следующий металлургический цикл.In private forms of implementing the method, in order to maximally separate the metal from the slag upon release, the slag is thickened. To do this, lime is additionally introduced into the slag. After the slag has thickened, the melting chamber is turned with the slide gate down and the metal is released without fear that the slag will fall into the ladle. The slag remaining in the melting chamber is circulating and proceeds to the next metallurgical cycle.

В частных формах реализации способа, раскисление-легирование проводят в разливочном ковше. Для этого ковш закрывают крышкой с приемным патрубком. Под крышку закачивают инертный газ. По мере заполнения ковша в металл вводят раскислитель. При этом инертный газ вытесняется из ковша и поднимается по патрубку навстречу металлу, защищая струю металла от окисления. После того, как ковш принял весь металл, входное отверстие закрывают, а под крышку подают инертный газ, чтобы создать небольшое избыточное давление. Это позволяет защитить металл от окисления и испарения в процессе его перемещения к месту последующей переработки.In private forms of implementing the method, deoxidation-alloying is carried out in a casting ladle. For this, the bucket is closed with a lid with a receiving pipe. Inert gas is pumped under the cover. As the bucket is filled, a deoxidizer is introduced into the metal. In this case, the inert gas is displaced from the bucket and rises along the pipe towards the metal, protecting the metal stream from oxidation. After the bucket has taken all the metal, the inlet is closed and an inert gas is supplied under the lid to create a slight overpressure. This allows you to protect the metal from oxidation and evaporation during its movement to the place of subsequent processing.

В частных формах реализации способа при подогреве камеры в среде нейтрального газа продукты горения направляют не в котел-утилизатор, который в этот момент, работает автономно, а в пылеуловитель пароструйного вакуумного насоса. При этом отходящие газы в пароструйный вакуумный насос не попадают, а уходят по другому каналу в систему аспирации, где производят их дожигание и очистку. Для этого перед вакуумным насосом устанавливают систему затворов, позволяющих направлять отходящий газовый поток в пароструйный вакуумный насос или в систему аспирации в зависимости от создаваемых в камере условий.In private forms of implementing the method, when the chamber is heated in a neutral gas environment, the combustion products are sent not to the recovery boiler, which at this moment is working autonomously, but to the dust collector of the steam-jet vacuum pump. At the same time, the exhaust gases do not enter the steam-jet vacuum pump, but go through another channel to the aspiration system, where they are burned and cleaned. To do this, a shutter system is installed in front of the vacuum pump, which allows directing the exhaust gas stream to the steam jet vacuum pump or to the suction system, depending on the conditions created in the chamber.

В частных формах реализации способа после выпуска металла из плавильной камеры производят осмотр и реставрацию футеровки. Если обнаруживаются очаги разрушения футеровки, то на них наносят торкретирующую смесь. Через подающую вставку в камеру вводят сопло для подачи материала, а камеру поворачивают дефектом к соплу. После того, как очаговые нарушения футеровки устранены, в плавильной камере создают пылевое облако из материалов, входящих в ремонтную смесь. В результате вращения плавильной камеры огнеупорные материалы оседают на футеровку. Это позволяет значительно продлить срок эксплуатации камеры до ее замены.In private forms of implementing the method, after the release of metal from the smelting chamber, inspection and restoration of the lining are performed. If foci of destruction of the lining are found, then a shotcrete mixture is applied to them. Through the feed insert, a nozzle is introduced into the chamber for feeding material, and the chamber is turned defect to the nozzle. After the focal violations of the lining are eliminated, a dust cloud is created in the melting chamber from the materials included in the repair mixture. As a result of the rotation of the melting chamber, refractory materials settle on the lining. This can significantly extend the life of the camera until it is replaced.

В частных случаях реализации способа используют котел-утилизатор с жидким шлакоудалением. При этом шлак не удаляют сразу, а накапливают в накопителе заданный объем.In special cases, the implementation of the method using a recovery boiler with liquid slag removal. In this case, the slag is not immediately removed, but a predetermined volume is accumulated in the drive.

В частных случаях реализации способа в накопителе котла-утилизатора создают условия для частичного или полного восстановления железа, содержащегося в нем. Основное количество железа поступает в котел-утилизатор в виде пылеуноса из камеры плавления при жидкофазном восстановлении, когда вводят железосодержащую смесь. Для восстановления железа в накопитель подают восстановитель, флюс, железосодержащие материалы и организуют перемешивание расплава. Объем накопителя рассчитывают таким образом, чтобы выпуск чугуна и шлака производить один раз за металлургический цикл. Восстановление железа в котле-утилизаторе позволяет дополнительно получить чугун, который вводят в плавильную камеру на восстановительном этапе плавки и шлак заданного состава, который используют в производстве цемента и активной минеральной добавки для него.In special cases, the implementation of the method in the storage of the recovery boiler creates the conditions for partial or complete reduction of the iron contained in it. The main amount of iron enters the waste heat boiler in the form of dust extractor from the melting chamber during liquid-phase reduction, when an iron-containing mixture is introduced. To reduce iron, a reducing agent, flux, and iron-containing materials are fed into the storage ring and the melt is mixed. The volume of the drive is calculated so that the production of pig iron and slag is performed once per metallurgical cycle. The reduction of iron in the recovery boiler allows you to additionally obtain cast iron, which is introduced into the melting chamber at the recovery stage of smelting and slag of a given composition, which is used in the production of cement and an active mineral additive for it.

В частных формах реализации способа расплав в камеру подают по каналу, размещенному на подающей вставке. При этом для подъема расплава в канал используют ковш или питатель, в котором создают избыточное давление. Ввод расплава через подающую вставку производят, не прерывая вращения плавильной камеры, то есть в процессе плавки. In private forms of implementing the method, the melt is fed into the chamber through a channel located on the feed insert. At the same time, a bucket or feeder is used to raise the melt into the channel, in which excessive pressure is created. The input of the melt through the feed insert is produced without interrupting the rotation of the melting chamber, that is, during the melting process.

В частных формах реализации способа для вовлечения в производство материалов, которые не могут быть загружены в камеру через подающую вставку, используют загрузочный люк, расположенный в центральной части камеры. Через люк вводят большие объемы расплава, крупный скрап и т.д. Это позволяет расширить перечень используемых в способе материалов и сократить время их загрузки.In private forms of implementing the method for the involvement in the production of materials that cannot be loaded into the chamber through the feed insert, use the loading hatch located in the Central part of the chamber. Large volumes of melt, large scrap, etc. are introduced through the hatch. This allows you to expand the list used in the method of materials and reduce the time of loading.

В предлагаемом способе процесс насыщения проводят как в камере насыщения, так и в камере плавления-насыщения. Процесс насыщения включает в себя следующие частные процессы: внесение в исходный расплав корректирующих добавок, образование алита и образование легкоплавких минералов. Корректировку состава производят посредством введения в расплав добавок, регулирующих содержание в нем Fe2O3 и Al2O3. Проведение корректировки состава в процессе насыщения позволяет, с одной стороны, сократить время плавки, а с другой, дает возможность использовать вносимые материалы для оптимизации температурного режима.In the proposed method, the saturation process is carried out both in the saturation chamber and in the melting-saturation chamber. The saturation process includes the following particular processes: the introduction of corrective additives into the initial melt, the formation of alite and the formation of low-melting minerals. The composition is adjusted by introducing additives that regulate the content of Fe 2 O 3 and Al 2 O 3 into the melt. Carrying out the adjustment of the composition during the saturation process allows, on the one hand, to reduce the melting time, and on the other hand, makes it possible to use the introduced materials to optimize the temperature regime.

В частных случаях реализации способа исходный шлак получают при смешивании шлаков, образующихся в процессе производства стали. Усредненный расплав делят в соответствии с производственной необходимостью на две части. Одну часть шлаков отправляют на ускоренное охлаждение с целью получения активной минеральной добавки, а другую часть направляют на насыщение. In particular cases of the implementation of the method, the initial slag is obtained by mixing the slag formed in the process of steel production. The averaged melt is divided into two parts in accordance with the production necessity. One part of the slag is sent for accelerated cooling in order to obtain an active mineral additive, and the other part is sent for saturation.

Перед началом насыщения расплав имеет температуру, которую выдерживали, исходя из содержания углерода в стали. При этом исходный шлаковый расплав уже содержит известь, которая используется в качестве флюса при производстве стали. Введение новой извести, и перемешивание расплава приводит к образованию двухкальциевого силиката - белита, который, взаимодействуя со свободной известью, образует трехкальциевый силикат - алит. Для активизации процесса алитообразования температуру расплава удерживают в диапазоне (1350-1500)°С в зависимости от состава сырьевой смеси. При температуре ниже указанного диапазона процесс образования алита затягивается, а превышение указанного диапазона неоправданно увеличивает расход энергоносителей на реализацию способа. Процесс образования минералов сопровождается выделением тепла. Чтобы температура расплава не выходила за пределы указанного температурного диапазона, вводят корректирующие добавки. Таким образом, введение корректирующих добавок позволяет не только пополнить сырьевую смесь недостающими компонентами, но и оптимизировать температурный режим процесса алитообразования. Если температура расплава ниже указанного диапазона, то расплав подогревают, вводя в плавильную камеру топливо. При использовании твердого топлива его минеральная часть остается в сырьевой смеси, корректируя содержание основных компонентов. Продолжительность процесса алитообразования определяется составом смеси и находится в диапазоне (10-30) минут. О завершении синтеза алита судят по снижению выделяемого в камере тепла.Before saturation, the melt has a temperature that is maintained based on the carbon content in the steel. In this case, the initial slag melt already contains lime, which is used as a flux in steel production. Introduction of new lime and melt mixing leads to the formation of dicalcium silicate - belite, which, interacting with free lime, forms tricalcium silicate - alite. To activate the process of alitogenesis, the melt temperature is kept in the range (1350-1500) ° С depending on the composition of the raw material mixture. At temperatures below the specified range, the formation of alite is delayed, and exceeding the specified range unreasonably increases the energy consumption for the implementation of the method. The formation of minerals is accompanied by heat. To the melt temperature does not go beyond the specified temperature range, corrective additives are introduced. Thus, the introduction of corrective additives allows not only to replenish the raw mix with the missing components, but also to optimize the temperature regime of the alite formation process. If the melt temperature is below the specified range, the melt is heated by introducing fuel into the melting chamber. When using solid fuel, its mineral part remains in the raw mix, adjusting the content of the main components. The duration of the alitogenesis process is determined by the composition of the mixture and is in the range (10-30) minutes. The completion of the synthesis of alite is judged by the reduction of heat generated in the chamber.

Чтобы активизировать образование легкоплавких минералов - трехкальциевого алюмината и четырехкальциевого алюмоферрита, сырьевую смесь охлаждают до температуры, при которой эти минералы образуются. Обычно температуру расплава удерживают в диапазоне (1150-1350)°С. При превышении указанного диапазона процесс образования плавней затягивается, а при снижении начинается процесс разложения алита. Чтобы охладить смесь, в камеру насыщения вводят известняк. В результате эндотермической реакции декарбонизации происходит снижение температуры смеси, а образующаяся при этом известь участвует в синтезе легкоплавких минералов. Следует отметить, что при охлаждении сырьевой смеси температура футеровки снижается незначительно, поскольку клинкер имеет низкую теплопроводность, и основное охлаждение происходит в очагах на поверхности известняка. По мере образования легкоплавких минералов объем жидкой фазы в плавильной камере уменьшается. Таким образом, чтобы получить заданный минералогический состав клинкера, плавильщик определяет момент выгрузки клинкера в холодильник по объему жидкой фазы, оставшейся в смеси. Если клинкер выпустить раньше, то в продукте будет больше стекла и меньше легкоплавких минералов, а если задержать выпуск, то может начаться процесс разложения алита и в клинкере появится свободная известь.In order to activate the formation of fusible minerals - tricalcium aluminate and tetracalcium aluminoferrite, the raw material mixture is cooled to a temperature at which these minerals are formed. Typically, the temperature of the melt is kept in the range (1150-1350) ° C. If the specified range is exceeded, the process of formation of smoothers is delayed, and with a decrease, the decomposition of alite begins. To cool the mixture, limestone is introduced into the saturation chamber. As a result of the endothermic decarbonization reaction, the temperature of the mixture decreases, and the resulting lime is involved in the synthesis of fusible minerals. It should be noted that when cooling the raw material mixture, the temperature of the lining decreases slightly, since the clinker has low thermal conductivity, and the main cooling occurs in the foci on the surface of the limestone. As the formation of fusible minerals, the volume of the liquid phase in the melting chamber decreases. Thus, in order to obtain the specified mineralogical composition of clinker, the smelter determines the moment of unloading clinker into the refrigerator by the volume of the liquid phase remaining in the mixture. If you release the clinker earlier, then the product will have more glass and less fusible minerals, and if you delay the release, the alite decomposition process may begin and free lime will appear in the clinker.

Вращение камеры вокруг горизонтальной оси приводит к образованию в ней клинкерных шаров, подобных тем, что получают в традиционных цементных печах. Для выгрузки клинкера в холодильник открывают загрузочный люк, расположенный в центральной части камеры, поворачивают камеру люком вниз и, раскачивая ее, добиваются выхода всего материала в холодильник.The rotation of the chamber around the horizontal axis leads to the formation of clinker balls in it, similar to those obtained in traditional cement kilns. To unload clinker into the refrigerator, the loading hatch located in the central part of the chamber is opened, the chamber is turned with the hatch down and, swinging it, all the material is released into the refrigerator.

Холодильник для окончательного охлаждения клинкера располагают в непосредственной близости от плавильной камеры, чтобы ускорить начало регулируемого охлаждения продукта. Охлаждение производят воздушным потоком. Для получения заданного минералогического состава клинкера к охлаждаемому воздуху добавляют (0-30)% пара. Внесение пара более 30% приводит к коррозии и выходу из строя оборудования на участке пылеочистки.A clinker final cooling refrigerator is located in close proximity to the melting chamber in order to accelerate the start of controlled cooling of the product. Cooling is done by air flow. To obtain a given mineralogical composition of clinker, (0-30)% steam is added to the cooled air. The introduction of steam of more than 30% leads to corrosion and equipment failure in the dust cleaning section.

После ускоренного охлаждения клинкер и активную минеральную добавку подвергают чистке от металлических включений. Для этого в соответствии с заданными параметрами цемента формируют смесь, в которую входит клинкер, активная минеральная добавка и гипс. Чистку производят в процессе избирательного измельчения цементной смеси. В результате всю неметаллическую составляющую смеси переводят в пылевидную фракцию (0-0,08) мм и извлекает регулируемым воздушным потоком в объем с чистым материалом, а более плотный и не измельчаемый металл остается в дробильно-размольном оборудовании до полного отделения керамики. Очищенный от металла цемент отправляется потребителю, а металл возвращают в плавильную камеру на жидкофазное восстановление.After accelerated cooling, the clinker and the active mineral additive are cleaned of metal inclusions. To do this, in accordance with the specified parameters of the cement, a mixture is formed, which includes clinker, an active mineral additive and gypsum. Cleaning is carried out in the process of selective grinding of the cement mixture. As a result, the entire non-metallic component of the mixture is transferred to the dust fraction (0-0.08) mm and is extracted by controlled air flow into a volume with pure material, and the denser and not crushed metal remains in the crushing and grinding equipment until the ceramics are completely separated. Cement purified from metal is sent to the consumer, and the metal is returned to the melting chamber for liquid-phase reduction.

Далее, упомянутые выше и другие достоинства и преимущества заявляемого способа будут проиллюстрированы на некоторых возможных, но не ограничивающих примерах его реализации с помощью заявляемой технологической камеры.Further, the above and other advantages and advantages of the proposed method will be illustrated by some possible, but not limiting examples of its implementation using the inventive process chamber.

Пример 1. Получение стали 08 [7]. Example 1. The preparation of steel 08 [7].

Камера 1 плавления имеет цилиндрическо-коническую форму (центральный цилиндрический 2, конические 6 и боковые цилиндрические 7 участки (части)), футерована магнезитовой футеровкой 8. Внутренний диаметр центральной цилиндрической части 2 камеры 1-3,3 м. Длина центральной цилиндрической части 2 камеры 1 по футеровке - 5,2 м. Диаметр горловин (боковые цилиндрические участки 7), через которые вводят вставки 9, 10, - 1,25 м. Наружный диаметр вставок 9, 10-1,15 м. Масса плавильной камеры без расплава - 115 т. Допустимый объем расплава, который может находиться в камере, - 12,9 м3. Плавильная камера 1 вращается вокруг горизонтальной оси 13 на опорных роликах. Частоту вращения плавильной камеры 1 в процессе плавки меняют в диапазоне (0–30) об/мин. Вращение задают четыре, симметрично расположенных привода, которые синхронизируются в процессе работы гидромуфтами. Крутящий момент передается через два зубчатых колеса, симметрично расположенных относительно центра камеры (привод на чертежах не показан).The melting chamber 1 has a cylindrical-conical shape (central cylindrical 2, conical 6 and side cylindrical 7 sections (parts)), lined with magnesite lining 8. The inner diameter of the central cylindrical part 2 of the chamber is 1-3.3 m. The length of the central cylindrical part 2 of the chamber 1 along the lining - 5.2 m. The diameter of the necks (lateral cylindrical sections 7) through which inserts 9, 10 are introduced is 1.25 m. The outer diameter of the inserts is 9, 10-1.15 m. The mass of the melting chamber without melt is 115 t. Permissible melt volume that may be in the chambers e - 12.9 m 3 . The melting chamber 1 rotates around a horizontal axis 13 on the support rollers. The frequency of rotation of the melting chamber 1 during the melting process is changed in the range (0-30) rpm. Four symmetrically located actuators set the rotation, which are synchronized during the operation of hydraulic couplings. Torque is transmitted through two gears symmetrically located relative to the center of the chamber (the drive is not shown in the drawings).

В камере плавления после предыдущей плавки остается 4,9 т оборотного шлака, температура которого 1450°С. Кроме этого, по каналу, расположенному в подающей вставке 9, в плавильную камеру вводят 1,82 т чугуна, полученного в накопителе котла-утилизатора в процессе предыдущего металлургического цикла. Температура вводимого чугуна - 1450°С. Полученный таким образом расплав используют для начала жидкофазного восстановления. Восстановительную плавку ведут при температуре расплава 1450°С. В качестве железосодержащего сырья используют смесь, состоящую из 70% железной руды - Feобщ=58%, 20% прокатной окалины - Feобщ=71% и 10% металлических корольков фракции (0-10)мм, которые являются продуктом воздушно-гравитационной чистки отвальных шлаков. Измельченная руда и окалина подается в плавильную камеру пневмотранспортом вместе с восстановителем и флюсом, а металлическая мелочь подается одновременно с шихтой в течение всей восстановительной плавки по каналу, расположенному в подающей вставке 9 и предназначенному для введения ферросплавов. Всего в процессе восстановительной плавки в плавильную камеру подают 107,82 т железосодержащей смеси. Кроме этого, в качестве шихтовых материалов в плавильную камеру 1 вводят уголь марки «Т» - 34,77 т и известь -13,24 т. Фракционный состав неметаллических шихтовых материалов (0-5)мм. Расход вводимых материалов регулируют таким образом, чтобы фиктивная скорость отходящих из ванны газов находилась в диапазоне (0,3-1,7) м/с. В этом случае пена на поверхности ванны не переходит в брызговой режим, а равномерно покрывает все зеркало расплава. Когда объем расплава в камере достигнет максимально допустимого значения, плавку прерывают. Выпускное отверстие шиберного затвора 4 устанавливают выше уровня металла и выпускают находящийся в плавильной камере шлак. После выпуска шлака плавку продолжают. Всего в процессе жидкофазного восстановления получают 36,27 т шлака. При этом 4,1 т шлака оставляют в камере на окислительную плавку, а 32,17 т шлака выпускают. К концу восстановительной плавки в плавильной камере накапливают 69,8 т чугуна, состав которого приведен в таблице 1. Чтобы набрать этот объем, плавку прерывают три раза. Полное время восстановительной плавки с учетом остановок для выпуска шлака 3,97 ч. Для поддержания теплового баланса часть образующихся в плавильной камере газов дожигают. Для этого в зону дожигания через щели12 между вращающейся поверхностью камеры 1 и боковыми вставками 9, 10 вводят технический кислород в объеме 15147 нм3. При этом из плавильной камеры в котел-утилизатор отходит 75,13 т газа и 2,98 т пыли. Степень дожигания отходящего газа по углеродным компонентам - 44,09%. Температура отходящей пылегазовой смеси - 1615°С. Перед дожиганием в котле-утилизаторе в смесь дополнительно вводят 11% угля. В результате получают пар давлением 8,8 МПа, температурой 535°С и расходом 82 т/ч. Этого пара достаточно для штатной работы турбины электрогенератора мощностью 21,3 МВт. Чтобы уменьшить потери металла и получить шлак заданного состава в накопителе котла создают условия для восстановления железа. С этой целью в накопитель вводят известково-угольную смесь и организуют индукционное перемешивание расплава. Продукты восстановления – шлак и чугун, накапливают в течение всего металлургического цикла, а выпускают на окислительном этапе плавки, когда в накопителе наименьшее поступление расплава. В данном примере за весь металлургический цикл в накопителе котла получают 1,82 т чугуна и 9,63 т шлака.After the previous melting, 4.9 tons of circulating slag remains at the melting chamber, the temperature of which is 1450 ° С. In addition, 1.82 tons of cast iron obtained in the storage of the recovery boiler during the previous metallurgical cycle are introduced into the melting chamber through a channel located in the feed insert 9. The temperature of the introduced cast iron is 1450 ° C. The melt thus obtained is used to initiate liquid phase reduction. Recovery smelting is carried out at a melt temperature of 1450 ° C. As an iron-containing raw material, a mixture consisting of 70% iron ore — Fe total = 58%, 20% mill scale — Fe total = 71% and 10% metal beads of a fraction (0-10) mm, which are a product of air-gravity cleaning, is used dump slag. The crushed ore and scale are fed into the melting chamber by pneumatic transport together with a reducing agent and flux, and metal fines are fed simultaneously with the charge during the entire reduction melting through the channel located in the feed insert 9 and intended for introducing ferroalloys. In total, 107.82 tons of iron-containing mixture are fed into the melting chamber during the reduction smelting process. In addition, as the charge materials in the melting chamber 1 is introduced coal grade "T" - 34.77 tons and lime -13.24 tons. Fractional composition of non-metallic charge materials (0-5) mm. The flow rate of the input materials is controlled so that the fictitious velocity of the gases leaving the bath is in the range (0.3-1.7) m / s. In this case, the foam on the surface of the bath does not go into spray mode, but uniformly covers the entire melt mirror. When the volume of the melt in the chamber reaches the maximum permissible value, melting is interrupted. The outlet of the slide gate 4 is set above the metal level and the slag located in the melting chamber is released. After the release of slag, melting is continued. In total, 36.27 tons of slag are obtained in the process of liquid-phase reduction. In this case, 4.1 tons of slag are left in the chamber for oxidative smelting, and 32.17 tons of slag are released. At the end of the reduction smelting, 69.8 tons of cast iron are accumulated in the melting chamber, the composition of which is given in Table 1. To gain this volume, smelting is interrupted three times. The total time of reduction smelting, taking into account stops for the production of slag, is 3.97 hours. To maintain the heat balance, part of the gases formed in the melting chamber is burned up. For this, technical oxygen in the volume of 15147 nm 3 is introduced into the afterburning zone through the slots 12 between the rotating surface of the chamber 1 and the side inserts 9, 10. At the same time, 75.13 tons of gas and 2.98 tons of dust are discharged from the melting chamber to the recovery boiler. The degree of afterburning of the exhaust gas by carbon components is 44.09%. The temperature of the outgoing dust and gas mixture is 1615 ° C. Before afterburning in a recovery boiler, an additional 11% of coal is added to the mixture. The result is steam with a pressure of 8.8 MPa, a temperature of 535 ° C and a flow rate of 82 t / h. This steam is enough for the regular operation of the turbine of an electric generator with a capacity of 21.3 MW. To reduce the loss of metal and obtain slag of a given composition in the boiler accumulator, conditions are created for the reduction of iron. For this purpose, a lime-carbon mixture is introduced into the storage ring and induction mixing of the melt is organized. The reduction products — slag and cast iron — accumulate during the entire metallurgical cycle, and are released at the oxidative stage of smelting, when the melt has the smallest input. In this example, 1.82 tons of pig iron and 9.63 tons of slag are obtained for the entire metallurgical cycle in the boiler drive.

При окислительном рафинировании металла от примесей в ванну подают кислород - 1159 нм3. Время продувки - 550 с. Для того чтобы снизить образование бурого дыма в струю кислорода вводят известь - 1,93 т. В результате продувки и интенсивного перемешивания ванны образуется шлак, в который из металла переходят удаляемые примеси. При этом в плавильной камере остается 6,73 т шлака и 68,09 т стали, состав которой указан в таблице 1. Для поддержания теплового баланса в зону дожигания подают 106 нм3 кислорода. В процессе окислительного рафинирования металла от примесей из плавильной камеры отходит 0,26 т пыли и 2,56 т газовой фазы, у которой степень дожигания по углеродным компонентам - 12%. Температура пылегазовой смеси, отходящей в котел-утилизатор, - 1590°С. Перед дожиганием в смесь вводят 14% угля. Это позволяет обеспечить штатную работу турбины электрогенератора. Рафинирование металла от примесей заканчивают выпуском шлака. Выпустить весь шлак сложно, поэтому около 10% шлака, вынужденно, остается в плавильной камере. Вакуумную откачку шлака в этом примере не используют.When oxidative refining of metal from impurities in the bath serves oxygen - 1159 nm 3 . Purge time - 550 s. In order to reduce the formation of brown smoke, lime is introduced into the oxygen stream - 1.93 tons. As a result of purging and intensive mixing of the bath, slag is formed into which the removed impurities pass from the metal. At the same time, 6.73 tons of slag and 68.09 tons of steel remain in the melting chamber, the composition of which is shown in Table 1. To maintain the heat balance, 106 nm 3 of oxygen is supplied to the afterburning zone. In the process of oxidative refining of metal, 0.26 tons of dust and 2.56 tons of the gas phase, with a degree of afterburning over carbon components of 12%, are removed from impurities from the smelting chamber. The temperature of the dust and gas mixture leaving the waste heat boiler is 1590 ° С. Before afterburning, 14% of the coal is introduced into the mixture. This allows you to ensure regular operation of the turbine of the generator. Refining of metal from impurities is completed by the release of slag. It is difficult to release all the slag, so about 10% of the slag is forced to remain in the melting chamber. Vacuum slag pumping is not used in this example.

На следующем этапе плавки производят рафинирование стали от избыточного углерода и готовят шлак для раскисления и легирования. В начале окисление углерода производят дутьем. Для этого в ванну подают 1863 нм3 кислорода. Чтобы использовать образующееся в ванне тепло параллельно вводят шлакообразующие компоненты, а именно: 3,97 т извести и 1,78 т бокситов. Бокситы содержат Al2O3 – разжижающий компонент в раскисленном шлаке. Кроме этого, в шлак вносят материалы, которые будут восстанавливаться на этапе раскисления-легирования. В рассматриваемом примере для прямого легирования вносят 0,58 т марганцевой руды. После того, как в ванну подано заданное количество дутья, его подачу прекращают, и окисление продолжается за счет восстановления оксидов железа, содержащихся на этот момент в шлаке. Для поддержания теплового баланса в зону дожигания подают 581 нм3 кислорода. При этом из плавильной камеры отходит 0,12 т пыли и 5,62 т газовой фазы, у которой степень дожигания по углеродным компонентам - 30%. Температура пылегазовой смеси - 1710°С. Перед дожиганием в котле-утилизаторе в смесь вводят 12% угля. Это позволяет обеспечить штатную работу турбины электрогенератора. После проведения этого этапа в плавильной камере остается 66,49 т стали, состав которой показан в таблице 1 и 6,33 т раскисленного шлака.At the next stage, the smelting process refines the steel from excess carbon and slag is prepared for deoxidation and alloying. At the beginning, carbon is oxidized by blasting. For this, 1863 nm 3 oxygen is supplied to the bath. In order to use the heat generated in the bath, slag-forming components are introduced in parallel, namely: 3.97 tons of lime and 1.78 tons of bauxite. Bauxites contain Al 2 O 3 - a fluidizing component in deoxidized slag. In addition, materials are added to the slag, which will be restored at the stage of deoxidation-alloying. In this example, for direct alloying contribute 0.58 tons of manganese ore. After a predetermined amount of blast has been supplied to the bath, its supply is stopped, and oxidation continues due to the reduction of iron oxides contained at that moment in the slag. To maintain thermal balance, 581 nm 3 of oxygen is supplied to the afterburning zone. At the same time, 0.12 tons of dust and 5.62 tons of the gas phase, with a degree of afterburning over the carbon components of 30%, leave the melting chamber. The temperature of the dust and gas mixture is 1710 ° C. Before afterburning in a recovery boiler, 12% of coal is introduced into the mixture. This allows you to ensure regular operation of the turbine of the generator. After this step, 66.49 tons of steel remain in the melting chamber, the composition of which is shown in Table 1 and 6.33 tons of deoxidized slag.

Для проведения раскисления и легирования системой затворов, расположенной в отводящем канале, плавильную камеру отделяют от котла-утилизатора и соединяют ее с пароструйным вакуумным насосом. Котел-утилизатор в это время работает в автономном режиме. Чтобы котел обеспечил штатную работу турбины электрогенератора и пароструйного вакуумного насоса, в топку котла подают 3,4 т угля. Вакуумный насос выходит на остаточное давление в камере 50 Па через 1152 с. В процессе вакуумирования происходит удаление из стали всего водорода и, частично, азота и кислорода. После выхода на заданное остаточное давление затвор, соединяющий плавильную камеру с пароструйным вакуумным насосом, закрывают. При разряжении в плавильной камере создаются условия для восстановления из шлака марганцевой руды - прямое легирование и вакуумно-углеродное раскисление. Чтобы уменьшить испарение металла, плавильную камеру заполняют аргоном и опять соединяют с котлом-утилизатором. Однако затвор открывают не полностью. Чтобы сохранить в плавильной камере атмосферу аргона, его подают через боковые щели 12 с небольшим расходом. Для окончательного осадительного раскисления и легирования в ванну вводят 0,25 т ферросилиция и 0,01 т алюминия. Чтобы пополнить приходную часть теплового баланса и разогреть металл перед выпуском до заданной температуры, в зону дожигания подают 162 м3 природного газа, который смешивают с кислородом в газовой горелке. После проведения всех процессов, связанных раскислением-легированием, в плавильной камере остается 67 т стали, состав которой приведен в таблице 1 и 5,9 т шлака. Чтобы шлак при выпуске не попал в ковш, производят его загущение. Перед загущением выпускают 1,83 т избыточного шлака. В оставшийся шлак подают 0,63 т извести. Известь подают пневмотранспортом. В качестве транспорта используют аргон. При перемешивании шлак густеет, и металл выпускают в ковш, не опасаясь, что шлак попадет в металл. При выпуске из плавильной камеры металл защищают от окисления инертным газом.To carry out deoxidation and alloying with a shutter system located in the outlet channel, the melting chamber is separated from the recovery boiler and connected to a steam jet vacuum pump. The recovery boiler at this time works offline. In order for the boiler to ensure the regular operation of the turbine of the electric generator and the steam-jet vacuum pump, 3.4 tons of coal are fed into the furnace. The vacuum pump reaches a residual pressure of 50 Pa in the chamber after 1152 s. In the process of evacuation, all hydrogen and partly nitrogen and oxygen are removed from the steel. After reaching a predetermined residual pressure, the shutter connecting the melting chamber to the steam jet vacuum pump is closed. When discharged in the melting chamber, conditions are created for the reduction of manganese ore from slag - direct alloying and vacuum-carbon deoxidation. To reduce the evaporation of the metal, the smelting chamber is filled with argon and again connected to a recovery boiler. However, the shutter is not fully opened. In order to preserve the atmosphere of argon in the melting chamber, it is fed through the side slots 12 at a low flow rate. For the final precipitation deoxidation and alloying 0.25 tons of ferrosilicon and 0.01 tons of aluminum are introduced into the bath. To replenish the incoming part of the heat balance and preheat the metal to a predetermined temperature before discharge, 162 m 3 of natural gas is fed into the afterburning zone, which is mixed with oxygen in a gas burner. After carrying out all the processes associated with deoxidation-alloying, 67 tons of steel remain in the melting chamber, the composition of which is given in Table 1 and 5.9 tons of slag. In order to prevent slag from entering the ladle, it is thickened. Before thickening, 1.83 tons of excess slag are produced. 0.63 tons of lime is fed into the remaining slag. Lime is served by pneumatic conveying. Argon is used as a transport. When mixing, the slag thickens, and the metal is released into the ladle, without fear that the slag will fall into the metal. When released from the melting chamber, the metal is protected from oxidation by an inert gas.

Перед началом следующей плавки производят осмотр футеровки, используя для этого камеры, расположенные на боковых вставках 9,10. Если обнаруживаются очаги разрушения футеровки, то на них наносится торкретирующая смесь. После того, как очаговые нарушения футеровки устранены, в плавильной камере создают пылевое облако из материалов, входящих в ремонтную смесь. Для этого, через сопло в камеру вводят 0,53 т сухой ремонтной смеси. В процессе вращения плавильной камеры пыль частично оседает и закрепляется на футеровке, а частично пополняет загущенный шлак, находящийся в плавильной камере. После проведения профилактических мероприятий в плавильной камере остается 4,9 т шлака, который переходит на следующий металлургический цикл. В процессе всей плавки, когда это необходимо, производят отбор проб металла и шлака. Отбор проб из камеры производят при помощи механизма 5 для отбора проб.Before the next melting begins, the lining is inspected using cameras located on the side inserts 9.10 for this. If foci of destruction of the lining are found, then a shotcrete mixture is applied to them. After the focal violations of the lining are eliminated, a dust cloud is created in the melting chamber from the materials included in the repair mixture. To do this, 0.53 tons of dry repair mixture are introduced into the chamber through the nozzle. During the rotation of the melting chamber, the dust partially settles and is fixed on the lining, and partially replenishes the thickened slag located in the melting chamber. After carrying out preventive measures, 4.9 tons of slag remains in the melting chamber, which transfers to the next metallurgical cycle. In the process of all smelting, when necessary, take samples of metal and slag. Sampling from the chamber is performed using the mechanism 5 for sampling.

В течение всего металлургического цикла из плавильной камеры и котла-утилизатора выпускают 49,69 т шлака. Весь образовавшийся шлак перерабатывают в портландцементный клинкер. Для этого полученный в течение металлургического цикла шлак разбивают на три порции по 16,56 т каждая. Состав усредненного шлака приведен в таблице 2. During the entire metallurgical cycle, 49.69 tons of slag are released from the smelting chamber and the recovery boiler. All the resulting slag is processed into Portland cement clinker. For this, the slag obtained during the metallurgical cycle is divided into three portions of 16.56 tons each. The composition of the averaged slag is shown in table 2.

Камера насыщения футерована шамотом и имеет цилиндрическо-коническую форму (центральный цилиндрический 2, конические 6 и боковые цилиндрические 7 участки (части)). Внутренний диаметр центральной цилиндрической части 2 камеры 1-3,3 м. Длина центральной цилиндрической части 2 камеры 1 по футеровке - 8,0 м. Диаметр горловин (боковые цилиндрические части 7), через которые вводят вставки 9, 10 - 1,25 м. Наружный диаметр вставок 9, 10 - 1,15 м. Масса плавильной камеры - 152 т. Допустимый объем расплава, который может находиться в камере - 23,0 м3. Камера 1 вращается вокруг оси 13 на опорных роликах. Частоту вращения камеры 1 регулируют в диапазоне (0–30) об/мин. Вращение задают четыре симметрично расположенных привода, которые синхронизируются в процессе работы гидромуфтами. Крутящий момент передается через два зубчатых колеса, симметрично расположенных относительно центра камеры. В центральной части 2 камеры 1 располагают люк 3 для загрузки расплава и выгрузки клинкера в холодильник. Холодильник размещают непосредственно под камерой насыщения. Охлаждение производят потоком воздуха в кипящем слое. Отводящий канал камеры насыщения и отводящий канал холодильника соединяются в один канал в котле-утилизаторе. Далее пылегазовая смесь поступает в систему аспирации. В связи с этим, камера и холодильник работают поочередно. Пока происходит загрузка нового материала в камеру насыщения, холодильник охлаждает предыдущую партию клинкера. Температура футеровки камеры перед загрузкой материала - 1300°С. Для начала процесса во вращающуюся плавильную камеру 1 через подающую вставку 9 вводят 12,2 т извести и 1,3 т железной руды. В результате вращения плавильной камеры 1 происходит разогрев материла до температуры футеровки. К этому моменту заканчивают охлаждение клинкера в холодильнике. Отводящий канал переключают на камеру насыщения. В камеру вводят порцию шлакового расплава. Для разогрева камеры 1 в неё подают 1,58 т угля, а через боковые щели 12 вводят 2226 нм3 кислорода и 917 нм3 воздуха. В том числе воздух пневмотранспорта. В результате сжигания топлива и образования клинкерных минералов смесь разогревают до 1420°С. Синтез алита и белита продолжается 25 минут. По истечении этого времени температура в камере начинает снижаться. Для начала синтеза легкоплавких минералов смесь принудительно охлаждают. Для этого в камеру вводят 5,91 т известняка. В результате эндотермической реакции декарбонизации температура смеси снижается до 1300°С. В результате насыщения порции расплава известью получают 33,53 т клинкера. Выпуск клинкера в холодильник производят, когда в камере остается около 3% жидкой фазы. Состав клинкера приведен в таблице 3. Для его выгрузки открывают люк 3, расположенный в центральной части 2 камеры, поворачивают камеру люком вниз и, раскачивая камеру, выпускают материал в холодильник. Полное время, затраченное на насыщение одной порции шлака - 1,57 ч. Время охлаждения клинкера в холодильнике - 0,27 ч. Это время не учитывают при расчете временных затрат на переработку, так как во время охлаждения клинкера в холодильнике в камеру плавления-насыщения уже заливают следующую партию расплава. Время, затраченное на насыщение всего шлака полученного за металлургический цикл – 4,72 ч, а время металлургического цикла 5,45 часа.The saturation chamber is lined with chamotte and has a cylindrical-conical shape (central cylindrical 2, conical 6 and lateral cylindrical 7 sections (parts)). The inner diameter of the central cylindrical part 2 of the chamber is 1-3.3 m. The length of the central cylindrical part 2 of the chamber 1 along the lining is 8.0 m. The diameter of the necks (lateral cylindrical parts 7) through which inserts 9, 10 are inserted is 1.25 m The outer diameter of the inserts 9, 10 is 1.15 m. The mass of the melting chamber is 152 tons. The permissible melt volume that can be in the chamber is 23.0 m 3 . The camera 1 rotates around an axis 13 on the support rollers. The frequency of rotation of the chamber 1 is regulated in the range (0-30) rpm. Four symmetrically located drives set the rotation, which are synchronized during the operation of hydraulic couplings. Torque is transmitted through two gears symmetrically located relative to the center of the chamber. In the central part 2 of the chamber 1 there is a hatch 3 for loading the melt and unloading the clinker into the refrigerator. The refrigerator is placed directly under the saturation chamber. Cooling is carried out by a stream of air in a fluidized bed. The outlet channel of the saturation chamber and the outlet channel of the refrigerator are connected into one channel in the waste heat boiler. Next, the dust-gas mixture enters the aspiration system. In this regard, the camera and the refrigerator work alternately. While loading new material into the saturation chamber, the refrigerator cools the previous batch of clinker. The temperature of the lining of the chamber before loading the material - 1300 ° C. To start the process, 12.2 tons of lime and 1.3 tons of iron ore are introduced into the rotating melting chamber 1 through the feed insert 9. As a result of rotation of the melting chamber 1, the material is heated to the temperature of the lining. At this point, clinker cooling in the refrigerator is completed. The discharge channel is switched to the saturation chamber. A portion of the slag melt is introduced into the chamber. To warm the chamber 1, 1.58 tons of coal are fed into it, and 2226 nm 3 of oxygen and 917 nm 3 of air are introduced through the side slots 12. Including air conveying. As a result of fuel combustion and the formation of clinker minerals, the mixture is heated to 1420 ° C. The synthesis of alite and belita lasts 25 minutes. After this time, the temperature in the chamber begins to decrease. To start the synthesis of fusible minerals, the mixture is forced to cool. To do this, 5.91 tons of limestone are introduced into the chamber. As a result of the endothermic decarbonization reaction, the temperature of the mixture decreases to 1300 ° C. As a result of saturation of a portion of the melt with lime, 33.53 tons of clinker are obtained. Clinker is released into the refrigerator when about 3% of the liquid phase remains in the chamber. The composition of the clinker is shown in table 3. To unload it, open the hatch 3 located in the central part 2 of the chamber, turn the chamber with the hatch down and, swinging the chamber, release the material into the refrigerator. The total time taken to saturate one portion of slag is 1.57 hours. The clinker cooling time in the refrigerator is 0.27 hours. This time is not taken into account when calculating the processing time, since during the cooling of clinker in the refrigerator to the melting-saturation chamber already pour the next batch of melt. The time spent on saturation of all slag obtained during the metallurgical cycle is 4.72 hours, and the time of the metallurgical cycle is 5.45 hours.

Таким образом, в рассмотренном примере было получено 67 т стали 08[7] и 100,6 т портландцементного клинкера коэффициент насыщения KH=0,91, силикатный модуль n=1,63, глиноземный модуль p=1,65 [9]. Кроме этого, в течение всего металлургического цикла системой пылеулавливания, расположенной за котлом-утилизатором камеры плавления, задержано 3.36 т золы уноса. Зола уноса содержит 7,8% К2О и реализуется на рынке как удобрение. Кроме этого, в течение всего металлургического цикла обеспечивалась штатная работа турбины электрической мощностью 21,3 МВт. В результате этого произведено 116085 кВт-ч электроэнергии. Полученная энергия направлялась на производство кислорода, используемого в способе. В процессе плавки используют технический кислород в объеме 21474 нм3 с максимальным расходом на восстановительной плавке 4000 нм3/ч. Для его производства требуется 10000 кВт-ч. электроэнергии. Таким образом, способ обеспечивает воспроизводство кислорода и аргона, используемых в способе, а образующийся при производстве кислорода азот реализуют на рынке.Thus, in the considered example, 67 tons of steel 08 [7] and 100.6 tons of Portland cement clinker were obtained saturation coefficient KH = 0.91, silicate modulus n = 1.63, alumina modulus p = 1.65 [9]. In addition, during the entire metallurgical cycle, a dust collection system located behind the waste heat boiler of the melting chamber detained 3.36 tons of fly ash. Fly ash contains 7.8% K 2 O and is marketed as fertilizer. In addition, during the entire metallurgical cycle, the regular operation of the turbine with an electric capacity of 21.3 MW was ensured. As a result of this, 116085 kWh of electricity was produced. The resulting energy was directed to the production of oxygen used in the method. In the smelting process, technical oxygen is used in a volume of 21474 nm 3 with a maximum consumption for reduction smelting of 4000 nm 3 / h. Its production requires 10,000 kWh. electricity. Thus, the method provides the reproduction of oxygen and argon used in the method, and the nitrogen formed during the production of oxygen is sold on the market.

Таблица 1 Динамика изменения состава железоуглеродистого расплава в процессе плавкиTable 1 The dynamics of changes in the composition of the iron-carbon melt during the smelting process

SiSi MnMn AlAl SS PP CC После жидкофазного восстановленияAfter liquid phase recovery 0,050.05 0,050.05 00 0,020.02 0,060.06 4,494.49 После рафинирования примесейAfter refining impurities 00 00 00 0,010.01 0,0080.008 3,0923,092 После рафинирования углеродаAfter carbon refining 00 00 00 0,0080.008 0,0050.005 0,2130.213 После раскисления - легированияAfter deoxidation - alloying 0,280.28 0,480.48 0,0010.001 0,0030.003 0,0060.006 0,0850,085

Таблица 2 Состав смеси шлаков, полученных в процессе плавкиTable 2 The composition of the mixture of slag obtained in the melting process

FeOFeO SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 CaOCao MgOMgO MnOMnO Na2ONa 2 O K2OK 2 O TiO2 TiO 2 SS P2O5 P 2 O 5 1.461.46 33.6133.61 13.6713.67 48.5948.59 1.601.60 0.130.13 0.070.07 0.140.14 0.520.52 0.190.19 0.030.03

Таблица 3 Состав клинкера, полученного в процессе насыщения шлака.Table 3 The composition of clinker obtained in the process of saturation of slag.

FeOFeO SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 CaOCao MgOMgO MnOMnO Na2ONa 2 O K2OK 2 O TiO2 TiO 2 SS P2O5 P 2 O 5 4,664.66 20,1520.15 7,687.68 65,6465.64 0,840.84 0,070,07 0,050.05 0,110.11 0,280.28 0,490.49 0,040.04

Пример 2. Получение стали 08 [7] и портландцемента в процессе переработки шлака, поступающего с дуговых сталеплавильных печей (ДСП). Example 2. Obtaining steel 08 [7] and Portland cement in the process of processing slag coming from electric arc steel furnaces (DSP).

В процессе окислительного рафинирования стали в ДСП образуется шлак, в котором содержится большое количество железа (смотри таблицу 4). Отправка этого шлака в отвал приводит к потере значительного количества металла и росту затрат на содержание отвала. Кроме этого, в процессе работы участков по подготовке скрапа образуется большое количество металлической мелочи (0-10)мм. Отправка этой мелочи в сталеплавильную печь приводит к значительным потерям металла, связанным с его окислением. Чтобы максимально сохранить указанный металл, его плавку необходимо проводить в восстановительной атмосфере. На данном примере рассмотрим переработку шлаковых расплавов, полученных в процессе электросталеплавильного производства с вовлечением в производство металлической мелочи.During the oxidative refining of steel in the particleboard, slag is formed, which contains a large amount of iron (see table 4). Sending this slag to the dump leads to the loss of a significant amount of metal and an increase in the cost of maintaining the dump. In addition, in the process of working sites for the preparation of scrap, a large amount of metal fines is formed (0-10) mm. Sending this stuff to the steelmaking furnace leads to significant metal losses associated with its oxidation. In order to preserve the indicated metal as much as possible, its melting must be carried out in a reducing atmosphere. In this example, we consider the processing of slag melts obtained in the electric steelmaking process involving metallic fines in the production.

Шлак после окислительного рафинирования стали в ДСП поступает на переработку к агрегату, описанному в примере 1. К началу плавки в плавильной камере находится 4,9 т шлака после предыдущей плавки и 1,45 т чугуна из котла-утилизатора. Поступивший шлак ковшом по 26 т заливают через загрузочный люк 3 в плавильную камеру. В качестве железосодержащего сырья используют смесь, состоящую из 30% железной руды - Feобщ=58%, 20% прокатной окалины - Feобщ=71% и 50% металлических корольков фракции (0-10)мм. Руда и измельченная окалина подается в плавильную камеру пневмотранспортом вместе с шихтой, а металлическая мелочь подается параллельно с шихтой в течение восстановительной плавки по каналу, расположенному в подающей вставке и предназначенному для введения в камеру ферросплавов. Содержание восстановителя в шихте рассчитывают таким образом, чтобы восстанавливать не только железо, содержащееся в шлаке, но и железо, введенное с шихтой. Всего в процессе восстановительной плавки в плавильную камеру подают 67,1 т железосодержащей смеси, 23,3 т угля и 2,39 т извести. При этом расход шихты регулируют в соответствие с пенным режимом в камере. Через 40 мин. камера полностью заполняется расплавом, и избыточный шлак выпускают. Заливают следующую ковшовую порцию - 26 т шлака. Через 25 минут камера опять заполняется и шлак выпускают. Поскольку в плавильной камере уже недостаточно места, чтобы принять целиком ковшовую порцию шлака, то дальнейшую плавку проводят как в примере 1, восстанавливая железосодержащую смесь. В связи с тем, что шихтовая смесь обогащена металлом корольков, заполнение плавильной камеры чугуном происходит на 43 минуты быстрее, чем в примере 1. За 3,26 ч в плавильной камере набирают 69,8 т чугуна, состав которого приведен в таблице 1. За это время из плавильной камеры выпускают 42,2 т шлака и 4,1 т оставляют на следующий этап плавки. Окислительный этап плавки проводят как в примере 1. После проведения полного металлургического цикла получают 67 т стали, состав которой показан в таблице 1. Суммарное время плавки, включающее весь металлургический цикл и реставрацию футеровки после выпуска металла - 4,74 ч.After oxidative refining of steel in the chipboard, the slag goes to the processing unit described in Example 1. By the beginning of smelting, 4.9 tons of slag after the previous smelting and 1.45 tons of pig iron from the recovery boiler are in the melting chamber. Received the slag ladle of 26 tons is poured through the loading hatch 3 into the melting chamber. As an iron-containing raw material, a mixture consisting of 30% iron ore — Fe total = 58%, 20% mill scale — Fe total = 71% and 50% metal kings of a fraction (0-10) mm is used. Ore and crushed scale are fed into the melting chamber by pneumatic conveying together with the charge, and metal fines are fed in parallel with the charge during reduction smelting along the channel located in the feed insert and intended for introducing ferroalloys into the chamber. The content of the reducing agent in the charge is calculated in such a way as to restore not only the iron contained in the slag, but also the iron introduced with the charge. In total, during the reduction smelting process, 67.1 tons of iron-containing mixture, 23.3 tons of coal and 2.39 tons of lime are fed into the melting chamber. Moreover, the charge flow rate is regulated in accordance with the foam mode in the chamber. After 40 minutes the chamber is completely filled with the melt, and excess slag is released. The next ladle portion is poured - 26 tons of slag. After 25 minutes, the chamber is again filled and the slag is released. Since there is no longer enough space in the melting chamber to accept the whole ladle portion of slag, further melting is carried out as in example 1, restoring the iron-containing mixture. Due to the fact that the charge mixture is enriched in the metal of kings, filling the melting chamber with cast iron occurs 43 minutes faster than in example 1. Over 3.26 hours, 69.8 tons of cast iron are recovered in the melting chamber, the composition of which is given in table 1. For during this time, 42.2 tons of slag are released from the melting chamber and 4.1 tons are left to the next melting stage. The oxidizing step of the smelting is carried out as in example 1. After the full metallurgical cycle, 67 tons of steel are obtained, the composition of which is shown in table 1. The total melting time, including the entire metallurgical cycle and the restoration of the lining after the metal is released, is 4.74 hours.

В течение всего металлургического цикла из камеры плавления и котла-утилизатора выпускают 59,48 т шлака. Состав усредненного шлака приведен в таблице 5. Весь образовавшийся шлак разбивают на четыре порции по 14,87 т каждая. При этом три порции отправляют на насыщение, а четвертую, чтобы уложиться в металлургический цикл, отправляют на грануляцию для получения активной минеральной добавки. Камера насыщения как в примере 1. Температура футеровки камеры перед загрузкой материала - 1300°С. Для начала процесса во вращающуюся плавильную камеру через подающую вставку вводят 12,24 т извести и 1,3 т железной руды. В результате вращения плавильной камеры происходит разогрев материла до температуры футеровки. К этому моменту заканчивают охлаждение клинкера в холодильнике. Отводящий канал переключают на камеру насыщения. В камеру вводят порцию шлакового расплава. Для разогрева камеры в нее подают 1,65 т угля, а через боковые щели вводят 2328 нм3 кислорода и 923 нм3 воздуха. В том числе воздух пневмотранспорта. В результате сжигания топлива и образования клинкерных минералов смесь разогревают до 1420°С. Синтез алита и белита продолжается 25 минут. По истечении этого времени температура в камере начинает снижаться. Для начала синтеза легкоплавких минералов смесь принудительно охлаждают. Для этого в камеру вводят 5,97 т известняка. В результате эндотермической реакции декарбонизации температура смеси снижается до 1300°С. Выпуск клинкера в холодильник производят, когда в камере остается около 3% жидкой фазы. В результате насыщения одной порции шлака получают 33,26 т клинкера. Состав клинкера приведет в таблице 6. Для выгрузки открывают люк, расположенный в центральной части камеры, поворачивают камеру люком вниз и, раскачивая камеру, выпускают материал в холодильник. Полное время, затраченное на насыщение одной порции шлака - 1,56 ч. Время охлаждения клинкера в холодильнике - 0,27 ч. Время, затраченное на насыщение всего шлака, отправляемого на насыщение - 4,68 ч, а время металлургического цикла - 4,74 часа.During the entire metallurgical cycle, 59.48 tons of slag are released from the melting chamber and the recovery boiler. The composition of the averaged slag is given in table 5. All the formed slag is divided into four portions of 14.87 tons each. In this case, three portions are sent for saturation, and the fourth, to fit into the metallurgical cycle, is sent for granulation to obtain an active mineral additive. The saturation chamber as in example 1. The temperature of the lining of the chamber before loading the material - 1300 ° C. To start the process, 12.24 tons of lime and 1.3 tons of iron ore are introduced into the rotating melting chamber through the feed insert. As a result of rotation of the melting chamber, the material is heated to the lining temperature. At this point, clinker cooling in the refrigerator is completed. The discharge channel is switched to the saturation chamber. A portion of the slag melt is introduced into the chamber. To heat the chamber, 1.65 tons of coal are fed into it, and 2328 nm 3 oxygen and 923 nm 3 air are introduced through the side slots. Including air conveying. As a result of fuel combustion and the formation of clinker minerals, the mixture is heated to 1420 ° C. The synthesis of alite and belita lasts 25 minutes. After this time, the temperature in the chamber begins to decrease. To start the synthesis of fusible minerals, the mixture is forced to cool. To do this, 5.97 tons of limestone are introduced into the chamber. As a result of the endothermic decarbonization reaction, the temperature of the mixture decreases to 1300 ° C. Clinker is released into the refrigerator when about 3% of the liquid phase remains in the chamber. As a result of saturation of one portion of slag, 33.26 tons of clinker are obtained. The composition of the clinker will be given in table 6. For unloading, open the hatch located in the central part of the chamber, turn the chamber with the hatch down, and swinging the chamber, release the material into the refrigerator. The total time spent on saturation of one portion of slag is 1.56 hours. The cooling time of clinker in the refrigerator is 0.27 hours. The time spent on saturation of all slag sent for saturation is 4.68 hours, and the time of the metallurgical cycle is 4, 74 hours.

Таким образом, в рассмотренном примере было получено 67 т стали 08[7] и 99,78 т портландцементного клинкера KH=0,91, n=1,68, p=1,64 [9] и 14,87 т активной минеральной добавки для цемента, коэффициент качества К=1,83[10]. Кроме этого в течение всего металлургического цикла системой пылеулавливания, расположенной за котлом-утилизатором, камеры плавления задержано 1,95 т золы уноса. Зола уноса содержит 7,5% К2О и реализуется на рынке как удобрение. Кроме этого, в течение всего металлургического цикла обеспечивалась штатная работа турбины электрической мощностью 21,3 МВт. В результате этого произведено 100962 кВт-ч электроэнергии. Полученная энергия направлялась на производство кислорода, используемого в способе. В процессе плавки используют технический кислород в объеме 15924 нм3 с максимальным расходом на восстановительной плавке 3000 нм3/ч. Для его производства требуется 7245 кВт-ч. электроэнергии. Таким образом, способ обеспечивает воспроизводство кислорода и аргона, используемых в способе, а образующийся при производстве кислорода азот может быть реализован. Thus, in the considered example, 67 tons of steel 08 [7] and 99.78 tons of Portland cement clinker KH = 0.91, n = 1.68, p = 1.64 [9] and 14.87 tons of active mineral additive were obtained for cement, the quality factor K = 1.83 [10]. In addition, throughout the metallurgical cycle, a dust collection system located behind the recovery boiler, the melting chamber detained 1.95 tons of fly ash. Fly ash contains 7.5% K 2 O and is marketed as fertilizer. In addition, during the entire metallurgical cycle, the regular operation of the turbine with an electric capacity of 21.3 MW was ensured. As a result of this, 100,962 kWh of electricity was produced. The resulting energy was directed to the production of oxygen used in the method. In the smelting process, technical oxygen is used in a volume of 15924 nm 3 with a maximum consumption for reduction smelting of 3000 nm 3 / h. Its production requires 7245 kWh. electricity. Thus, the method provides the reproduction of oxygen and argon used in the method, and the nitrogen formed during the production of oxygen can be implemented.

Таблица 4 Состав шлака полученного на переработку с печи ДСПTable 4 The composition of the slag obtained for processing from a chipboard furnace

FeOFeO SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 CaOCao MgOMgO MnOMnO Na2ONa 2 O K2OK 2 O TiO2 TiO 2 SS P2O5 P 2 O 5 41,9641.96 17,4417.44 4,924.92 23,3323.33 7,107.10 5,145.14 0,000.00 0,000.00 0,000.00 0,010.01 0.110.11

Таблица 5 Состав смеси шлаков, полученных в процессе плавкиTable 5 The composition of the mixture of slag obtained in the melting process

FeOFeO SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 CaOCao MgOMgO MnOMnO Na2ONa 2 O K2OK 2 O TiO2 TiO 2 SS P2O5 P 2 O 5 1.231.23 34,1734.17 13,4413.44 48,4448.44 1,621,62 0,130.13 0,070,07 0,150.15 0,530.53 0,200.20 0.030.03

Таблица 6 Состав клинкера, полученного в процессе насыщения шлака.Table 6 The composition of the clinker obtained in the process of saturation of slag.

FeOFeO SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 CaOCao MgOMgO MnOMnO Na2ONa 2 O K2OK 2 O TiO2 TiO 2 SS P2O5 P 2 O 5 4,594,59 20,2920.29 7,517.51 65,7065.70 0,850.85 0,070,07 0,050.05 0,110.11 0,280.28 0,510.51 0,040.04

Пример 3. Переработка отходов ТЭС с получением стали 35ГС [8], портландцементного клинкера [9] и активной минеральной добавки (АМД) [10]. Example 3. Recycling of TPP wastes to produce steel 35GS [8], Portland cement clinker [9] and active mineral additives (AMD) [10].

ТЭС суммарной мощностью 400МВт включает 4 энергоблока по 100 МВт каждый. Для генерации энергии сжигают бурый уголь, получаемый с Березовского месторождения в Красноярском крае. На ТЭС используют котлы с жидким шлакоудалением, на которых предусмотрены накопители, позволяющие организовать периодический выпуск шлака. Каждые 120 минут 29,14 т шлакового расплава с температурой 1450°С выпускают из котлов и ковшом подают на участок переработки. Кроме огненно-жидкого шлака в системе пылеочистки ТЭС за указанный период времени образуется 8,22 т золы уноса. Температура золы, поступающей на переработку - 26°С. Состав шлакового расплава и золы уноса ТЭС приведен в таблице 7.A thermal power plant with a total capacity of 400 MW includes 4 power units of 100 MW each. To generate energy, brown coal is obtained from the Berezovsky deposit in the Krasnoyarsk Territory. At TPPs, boilers with liquid slag removal are used, on which storage tanks are provided, which allow organizing periodic slag production. Every 120 minutes, 29.14 tons of slag melt with a temperature of 1450 ° C are discharged from the boilers and fed to the processing site with a ladle. In addition to the fire-liquid slag in the dust removal system of thermal power plants for a specified period of time, 8.22 tons of fly ash are formed. The temperature of the ash fed to processing is 26 ° С. The composition of the slag melt and fly ash TPP are shown in table 7.

Габаритные размеры камеры плавления-насыщения аналогичны камере насыщения из примера 1. Отличие камеры плавления-насыщения от камеры насыщения заключается в наличии на корпусе камеры 1 шибера 4 для выпуска жидких продуктов плавки, а также в размещении холодильника, который располагают в стороне от камеры на удалении 12 м. Холодильник имеет свою систему аспирации. Передача клинкера из камеры в холодильник производится скребковым транспортером. В процессе плавки скребковый транспортер убирают, освобождая место для установки ковшей в которые выпускают жидкие продукты плавки. Отходящая из камеры плавления-насыщения пылегазовая смесь проходит через батарейный циклон, футерованный огнеупорными материалами, котел-утилизатор и систему аспирации. The overall dimensions of the melting-saturation chamber are similar to the saturation chamber of Example 1. The difference between the melting-saturation chamber and the saturation chamber lies in the presence on the camera body 1 of a slide 4 for discharging liquid melting products, as well as in the placement of the refrigerator, which is located away from the chamber at a distance 12 m. The refrigerator has its own aspiration system. The clinker is transferred from the chamber to the refrigerator by a scraper conveyor. During the melting process, the scraper conveyor is removed, making room for the installation of ladles into which liquid melting products are released. The dust-gas mixture leaving the melting-saturation chamber passes through a battery cyclone lined with refractory materials, a waste heat boiler and an aspiration system.

Для загрузки материалов плавильная камера поворачивается люком вверх. Люк открывают и заливают 29,14 т шлакового расплава, поступившего от котлов ТЭС. Люк закрывают и включают вращение камеры. Через подающую вставку в процессе вращения плавильной камеры в течение 33,08 минут подают золу уноса и шихтовую смесь. В результате в камеру вводят 8,22 т золы уноса, поступившей с ТЭС, 1,4 т угля, 15,75 т железной руды, 1,33 т извести. Для дожигания образующихся в плавильной камере горючих газов через щели 12 между вращающейся поверхностью камеры и боковыми вставками вводят технический кислород в объеме 5178,57 нм3. Золу и шихтовые материалы подают пневмотранспортом. В качестве транспортирующей среды используют технический кислород. Его расход учтен в кислороде для дожигания. В процессе жидкофазного восстановления в плавильной камере образуется 11,13 т чугуна и 33,64 т шлака. При этом из плавильной камеры в котел-утилизатор уходит 17,61 т газа, 0,68 т пыли и 0,18 т примесей газа. Температура пылегазовой смеси на выходе из плавильной камеры - 1540°С. Состав получаемого шлака приведен в таблице 8, а состав чугуна в таблице 9. Восстановительная плавка заканчивается выпуском 13,46 т избыточного шлака, который направляют на ускоренное охлаждение с целью получения активной минеральной добавки. Время восстановительного этапа плавки с учетом загрузки материала и выпуска избыточного шлака - 48,08 минут.To load materials, the melting chamber is turned upward through the hatch. The hatch is opened and poured 29.14 tons of slag melt received from boilers of thermal power plants. The hatch is closed and the camera is turned on. Through the feed insert during the rotation of the melting chamber for 33.08 minutes serves fly ash and charge mixture. As a result, 8.22 tons of fly ash from TPP, 1.4 tons of coal, 15.75 tons of iron ore, 1.33 tons of lime are introduced into the chamber. For afterburning combustible gases generated in the melting chamber through the slots 12 between the rotating surface of the chamber and the side inserts enter technical oxygen in a volume of 5178.57 nm 3 . Ash and charge materials are supplied by pneumatic transport. As the transporting medium, technical oxygen is used. Its consumption is taken into account in oxygen for afterburning. During the liquid phase reduction process, 11.13 tons of pig iron and 33.64 tons of slag are formed in the melting chamber. At the same time, 17.61 tons of gas, 0.68 tons of dust and 0.18 tons of gas impurities go from the melting chamber to the recovery boiler. The temperature of the dust and gas mixture at the outlet of the melting chamber is 1540 ° C. The composition of the resulting slag is shown in table 8, and the composition of cast iron in table 9. Recovery smelting ends with the release of 13.46 tons of excess slag, which is sent to accelerated cooling in order to obtain an active mineral additive. The recovery phase of the smelting, taking into account the loading of the material and the release of excess slag, is 48.08 minutes.

Для проведения окислительного рафинирования по каналу, расположенному в подающей вставке 9, в расплав вводят 508,4нм3 технического кислорода. Для повышения основности оставшегося шлака (20,18 т) в плавильную камеру вводят 11,49 т извести. При этом, 30% извести вносят вместе с дутьем через фурму, а 70% - пневмотранспортом через подающую вставку. В качестве транспорта используют технический кислород. Для получения расплава стали с заданным содержанием углерода 0,34%, согласно диаграмме фазового равновесия Fe-C,необходимо разогреть ванну до 1535°С. Чтобы получить такую температуру расплава в плавильной камере, дожигают образующийся в камере СО и дополнительно введенный природный газ 328,57 нм3. В результате окислительного рафинирования получают 10,5 т стали и 31,23 т шлака. Состав получаемого шлака приведен в таблице 8, а состав чугуна в таблице 9. При этом из плавильной камеры в котел-утилизатор уходит 2,95 т газа и 0,66 т пыли. После окислительного рафинирования сталь выпускают. В процессе выпуска в разливочном ковше проводят ее раскисление-легирование. Для этого в ковш вводят 0,01 т алюминия, 0,104 т ферросилиция и 0,126 кг ферромарганца. В результате получают 10,73 т арматурной стали 35ГС. Состав стали после раскисления-легирования приведен в таблице 9. Время окислительного рафинирования с учетом выпуска металла - 12,5 минут.To carry out oxidative refining through the channel located in the feed insert 9, 508.4 nm 3 of technical oxygen is introduced into the melt. To increase the basicity of the remaining slag (20.18 tons), 11.49 tons of lime are introduced into the melting chamber. At the same time, 30% of the lime is added together with the blast through the lance, and 70% - by pneumatic transport through the feed insert. As transport use technical oxygen. To obtain a molten steel with a given carbon content of 0.34%, according to the phase equilibrium diagram of Fe-C, it is necessary to heat the bath to 1535 ° C. In order to obtain such a melt temperature in the melting chamber, the resulting CO and additionally introduced natural gas 328.57 nm 3 are burned up. As a result of oxidative refining, 10.5 tons of steel and 31.23 tons of slag are obtained. The composition of the resulting slag is shown in table 8, and the composition of cast iron in table 9. At the same time, 2.95 tons of gas and 0.66 tons of dust go from the melting chamber to the waste heat boiler. After oxidative refining, steel is released. During the production process, it is deoxidized-alloyed in the casting ladle. To do this, 0.01 tons of aluminum, 0.104 tons of ferrosilicon and 0.126 kg of ferromanganese are introduced into the bucket. The result is 10.73 tons of reinforcing steel 35GS. The composition of the steel after deoxidation-alloying is shown in table 9. The time of oxidative refining taking into account the release of metal is 12.5 minutes.

В процессе окислительного рафинирования получен шлаковый расплав с большим содержанием извести и высокой температурой. В связи с этим, дополнительного разогрева смеси не производят. Наоборот, вводимые 1,45 т железной руды и 0,94 т извести компенсируют тепло, выделяющееся в процессе алитообразования, и позволяют удержать сырьевую смесь в заданном диапазоне. Температура смеси в конце алитообразования - 1482°С. Завершение процесса алитообразования определяют по снижению выделяемого в плавильной камере тепла. Время горячего периода насыщения, включающего внесение корректирующих добавок и образование алита - 27,3 минут.In the process of oxidative refining, a slag melt with a high lime content and a high temperature is obtained. In this regard, the mixture does not produce additional heating. On the contrary, the introduced 1.45 tons of iron ore and 0.94 tons of lime compensate for the heat released during alitogenesis and allow the raw material mixture to be kept in a given range. The temperature of the mixture at the end of alitogenesis is 1482 ° C. The completion of the alitogenesis process is determined by the reduction of heat generated in the melting chamber. The time of the hot saturation period, including the introduction of corrective additives and the formation of alite - 27.3 minutes.

Чтобы активизировать образование легкоплавких минералов температуру смеси снижают до 1268ºС. Для этого в плавильную камеру вводят 8,33 т известняка. Введение материалов на этапе насыщения производят пневмотранспортом. В качестве транспорта используют воздух. В результате в плавильную камеру на этапе насыщения поступает 388,62 нм3 воздуха.To activate the formation of fusible minerals, the temperature of the mixture is reduced to 1268 ° C. For this, 8.33 tons of limestone are introduced into the melting chamber. The introduction of materials at the saturation stage is carried out by pneumatic transport. As transport use air. As a result, 388.62 nm 3 of air enters the melting chamber at the saturation stage.

Вращение камеры насыщения вокруг горизонтальной оси приводит к образованию в ней клинкерных шаров, подобных тем, что получают в традиционных цементных печах. Выпуск клинкера в холодильник производят, когда в камере остается около 3% жидкой фазы. Для выгрузки открывают загрузочный люк, подводят скребковый транспортер, поворачивают камеру люком вниз и, раскачивая камеру, выпускают 38,35 т клинкера в холодильник. Состав клинкера характеризуется следующими параметрами: коэффициент насыщения KH=0,91, силикатный модуль n=1,94, глиноземный модуль p=1,61. Химический состав клинкера приведен в таблице 10. В процессе насыщения из плавильной камеры уходит 4,61 т газа и 0,11 т пыли. Время, затраченное на насыщение расплава известью и выпуск клинкера в холодильник - 52,3 мин. Время охлаждения клинкера в холодильнике - 16,3 мин. Это время не учитывают при расчете временных затрат на переработку, так как во время охлаждения клинкера в холодильнике в камеру плавления-насыщения уже заливают следующую партию расплава.The rotation of the saturation chamber around the horizontal axis leads to the formation of clinker balls in it, similar to those obtained in traditional cement kilns. Clinker is released into the refrigerator when about 3% of the liquid phase remains in the chamber. For unloading, the loading hatch is opened, the scraper conveyor is brought in, the chamber is turned with the hatch down and, swinging the chamber, 38.35 tons of clinker are released into the refrigerator. The composition of the clinker is characterized by the following parameters: saturation coefficient KH = 0.91, silicate module n = 1.94, alumina module p = 1.61. The chemical composition of the clinker is shown in table 10. In the process of saturation, 4.61 tons of gas and 0.11 tons of dust leave the melting chamber. The time taken to saturate the melt with lime and release clinker into the refrigerator is 52.3 minutes. Clinker cooling time in the refrigerator is 16.3 minutes. This time is not taken into account when calculating the processing time, since the next batch of melt is already poured into the melting-saturation chamber during cooling of clinker in the refrigerator.

В процессе плавки по отводящему каналу через батарейный циклон проходит 1,63 т пыли и примеси газа. В результате проскока возгоняемых компонентов через горячий пылеуловитель происходит обогащение ими пыли, задерживаемой после охлаждения в системе аспирации. Таким образом, 0,54 т обогащенной возгоняемыми компонентами смеси, извлекают из газового потока в системе аспирации. Концентрат с содержанием 29,29%Na2O и 29,81%K2O отправляют для дальнейшей переработки. Кроме этого, в накопителе горячего циклона аккумулируют 1,09 т расплава. Динамика изменения состава пыли в процессе пылеочистки приведена в таблице 11. Извлекаемый из горячего циклона расплав смешивают со шлаком, выпущенным после восстановительного этапа плавки. Полученную смесь направляют на ускоренное охлаждение (грануляцию) с целью получения активной минеральной добавки для портландцемента. В результате получают 14,56 т активной минеральной добавки с коэффициентом качества К=1,86 [10]. Состав активной минеральной добавки приведен в таблице 12.During the melting process, 1.63 tons of dust and gas impurities pass through a discharge channel through a battery cyclone. As a result of the slip of the sublimated components through a hot dust collector, they enrich the dust that is delayed after cooling in the aspiration system. Thus, 0.54 tons of sublimated mixture enriched in the mixture are recovered from the gas stream in an aspiration system. The concentrate containing 29.29% Na 2 O and 29.81% K 2 O is sent for further processing. In addition, 1.09 tons of melt are accumulated in the hot cyclone tank. The dynamics of the dust composition during the dust cleaning process is given in Table 11. The melt extracted from the hot cyclone is mixed with slag discharged after the recovery smelting stage. The resulting mixture is directed to accelerated cooling (granulation) in order to obtain an active mineral additive for Portland cement. The result is 14.56 tons of active mineral additives with a quality factor of K = 1.86 [10]. The composition of the active mineral additives are shown in table 12.

Пылегазовая смесь, отходящая из системы аспирации котлов ТЭС содержит SO2. Перед выпуском газа в атмосферу производят очистку газа известковым методом. В результате получают CaSO4, который тоже является компонентом портландцемента. Гипс вводят в цементную смесь при помоле из расчета (1-4)% в пересчете на SO3[9]. В данном случае получают 0,429 т SO3.The dust-gas mixture leaving the aspiration system of boilers of TPP contains SO 2 . Before the gas is released into the atmosphere, the gas is purified by the calcareous method. The result is CaSO 4 , which is also a component of Portland cement. Gypsum is introduced into the cement mixture during grinding at the rate of (1-4)% in terms of SO 3 [9]. In this case, 0.429 tons of SO 3 are obtained.

Перед совместным измельчением из полученных компонентов цемента формируют смесь, включающую клинкер, активную минеральную добавку и гипс. В процессе помола смесь очищают от металлических включений путем избирательного измельчения неметаллической составляющей и извлечения ее из смеси воздушным потоком. Очищенный от металла цемент отправляется потребителю, а извлеченный металл вводят в плавильную камеру на восстановительном этапе плавки.Before joint grinding, a mixture is formed from the obtained cement components, including clinker, an active mineral additive and gypsum. During grinding, the mixture is cleaned of metal inclusions by selective grinding of the non-metallic component and extracting it from the mixture by air flow. Cement purified from metal is sent to the consumer, and the extracted metal is introduced into the melting chamber at the recovery stage of the smelting.

Таким образом, в рассмотренном примере за 112,9 минут получают 14,5 т активной минеральной добавки, коэффициент качества К=1,86 [10], 10,73 т арматурной стали 35ГС[8], 38,35 т. портландцементного клинкера [9], 0,429 т серного ангидрида и 0,54 т сухой смеси с содержанием 29,29%Na2O и 29,81%K2O.Thus, in the considered example, in 112.9 minutes, 14.5 tons of active mineral additives are obtained, quality factor K = 1.86 [10], 10.73 tons of 35GS reinforcing steel [8], 38.35 tons of Portland cement clinker [ 9], 0.429 tons of sulfuric anhydride and 0.54 tons of dry mix with a content of 29.29% Na 2 O and 29.81% K 2 O.

Таблица 7 Состав шлакового расплава и золы уноса ТЭС.Table 7 The composition of the slag melt and fly ash TPP.

∑FeO∑FeO SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 CaOCao MgOMgO MnOMnO Na2ONa 2 O K2OK 2 O TiO2 TiO 2 SS СFROM Шлак ТЭСSlag TPP 9,169.16 30,5330.53 11,1911.19 42,8942.89 6,116.11 0,000.00 0,010.01 0,010.01 0.000.00 0.10.1 0,000.00 Зола уносаFly ash 3,613.61 12,1212.12 4,414.41 16,8916.89 2,402.40 0,000.00 3,873.87 3,973.97 0,000.00 0,000.00 52,7552.75

Таблица 8 Динамика изменения состава шлака. Table 8 The dynamics of the composition of the slag.

∑FeO∑FeO SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 CaOCao MgOMgO MnOMnO Na2ONa 2 O K2OK 2 O TiO2 TiO 2 SS P2O5P2O5 После восстановленияAfter recovery 0,100.10 35,0835.08 11,8911.89 45,7845.78 6,016.01 0.020.02 0,490.49 0,500.50 0.050.05 0,070,07 0,010.01 После рафинированияAfter refining 0,940.94 24,0224.02 7,847.84 62,4562.45 3,913.91 0.020.02 0.320.32 0.330.33 0.040.04 0,110.11 0.030.03

Таблица 9 Динамика изменения состава железоуглеродистого расплава в процессе плавки.Table 9 Dynamics of changes in the composition of the iron-carbon melt during the smelting process.

SiSi MnMn AlAl SS PP CC Чугун после восстановительного этапа плавкиCast iron after the smelting recovery phase 0,0870,087 0,020.02 00 0,0080.008 0,060.06 4,494.49 Сталь после окислительного рафинированияSteel after oxidative refining 00 00 00 0,0060.006 0,0050.005 0,340.34 Сталь после раскисления - легированияSteel after deoxidation - alloying 0,7500.750 1,0021.002 0,0240.024 0,0060.006 0,0060.006 0,3440.344

Таблица 10 Состав портландцементного клинкера.Table 10 The composition of Portland cement clinker.

Fe2O3 Fe 2 O 3 SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 CaOCao MgOMgO MnOMnO Na2ONa 2 O K2OK 2 O TiO2 TiO 2 SO3 SO 3 P2O5 P 2 O 5 4.074.07 20.5920.59 6.546.54 64.6864.68 3.203.20 0.020.02 0.260.26 0.270.27 0.040.04 0.300.30 0.020.02

Таблица 11 Динамика изменения состава пыли в процессе пылеочистки.Table 11 Dynamics of changes in the composition of dust in the process of dust cleaning.

∑FeO∑FeO SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 CaOCao MgOMgO Na2ONa 2 O K2OK 2 O TiO2 TiO 2 ZnOZno SS СFROM Сумма пыли из ПКThe amount of dust from a PC 17,2517.25 13,2513.25 3,993.99 34,6334.63 1,861.86 10,5710.57 10,7610.76 0,040.04 0.960.96 1.151.15 5.545.54 Задерж. гор. циклон.Delay mountains cyclone. 21.8921.89 16.8116.81 5.065.06 43.9543.95 2.352.35 1.341.34 1.371.37 0.050.05 0.000.00 0.150.15 7.047.04 Задерж. в сист аспир.Delay in syst asp. 7.847.84 6.126.12 1.811.81 15.7315.73 0.910.91 29.2929.29 29.8129.81 0.020.02 2.782.78 3.173.17 2.522.52

Таблица 12 Состав активной минеральной добавкиTable 12 The composition of the active mineral supplements

∑FeO∑FeO SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 CaOCao MgOMgO MnOMnO Na2ONa 2 O K2OK 2 O TiO2 TiO 2 SS СFROM 1.741.74 33.733.7 11.3811.38 45.6445.64 5.745.74 0.020.02 0.550.55 0.560.56 0.060.06 0.080.08 0.530.53

Литература:Literature:

1. Бигеев А.М., Бигеев В.А. «Металлургия стали». - Магнитогорск МГТУ 2000 стр.1. Bigeev A.M., Bigeev V.A. "Metallurgy of steel." - Magnitogorsk MSTU 2000 p.

2. Роменец В.А. «Процесс Ромелт». - М.: МИСИС, Изд. «Руда и Металлы» 2005 стр. 2942. Romenets V.A. The Romelt Process. - M.: MISIS, Publishing House. Ore and Metals 2005 p. 294

3. И.Ю. Кожевников «Бескоксовая металлургия железа». - М.: Металлургия 1970 г стр. 1663. I.Yu. Kozhevnikov "Cox-free metallurgy of iron." - M.: Metallurgy 1970 p. 166

4. Кудрин В.А. «Металлургия стали». - М.: Металлургия 1989, стр. 261;4. Kudrin V.A. "Metallurgy of steel." - M.: Metallurgy 1989, p. 261;

5. Х.С. Воробьев, Д.Я. Мазуров «Теплотехнические расчеты цементных печей и аппаратов. М.: Высшая школа 1962 г стр 107.5. H.S. Vorobyov, D.Ya. Mazurov “Thermotechnical calculations of cement kilns and apparatus. M.: High School 1962, p. 107.

6. RU 25346826. RU 2534682

7. ГОСТ 1050-2013 «Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия»7. GOST 1050-2013 “Metal products from unalloyed structural high-quality and special steels. General specifications "

8. ГОСТ 5781-82 «Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия»8. GOST 5781-82 "Hot-rolled steel for reinforcing reinforced concrete structures. Technical conditions

9. ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия»9. GOST 10178-85 “Portland cement and slag Portland cement. Technical conditions

10. ГОСТ 3476-74 «Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов».10. GOST 3476-74 "Slag blast furnace and electrothermophosphorus granulated for the production of cements."

Claims (7)

1. Способ получения стали и портландцемента, включающий плавление железосодержащей шихты, жидкофазное восстановление чугуна и получение стали, корректировку химического состава шлакового расплава, насыщение шлакового расплава известью, ускоренное охлаждение клинкера и очистку его от металлических включений с получением портландцемента, отличающийся тем, что после жидкофазного восстановления чугуна проводят его окислительное рафинирование от примесей, выпуск рафинировочного шлака, окислительное рафинирование стали от избыточного углерода, раскисление и легирование стали, корректировку химического состава шлакового расплава проводят в процессе его насыщения, при этом плавление железосодержащей шихты, жидкофазное восстановление чугуна и его окислительное рафинирование от примесей, окислительное рафинирование стали от избыточного углерода, раскисление и легирование стали проводят в технологической камере плавления, а образующиеся в процессе производства стали шлаковые расплавы насыщают известью в технологической камере насыщения путем создания в густеющем расплаве условий для образования сначала алита, а затем легкоплавких клинкерных минералов, при этом расход шихтовых материалов в процессе жидкофазного восстановления чугуна регулируют таким образом, чтобы фиктивная скорость отходящих из ванны газов находилась в диапазоне (0,3-1,7) м/с, при этом тепловой режим в технологических камерах регулируют посредством дожигания в них отходящих горючих газов, причем избыточную часть газов отводят и дожигают в котле-утилизаторе, а в случае недостатка горючих газов в камеру вводят дополнительное топливо.1. A method of producing steel and Portland cement, including melting the iron-containing charge, liquid phase reduction of cast iron and steel production, adjusting the chemical composition of the slag melt, saturating the slag melt with lime, accelerated cooling of the clinker and cleaning it of metal inclusions to produce Portland cement, characterized in that after the liquid phase iron recovery is carried out by its oxidative refining from impurities, the release of refining slag, oxidative refining of steel from excess carbon, deoxidation and alloying of steel, adjustment of the chemical composition of the slag melt is carried out in the process of its saturation, while the iron-containing mixture is melted, liquid phase reduction of pig iron and its oxidative refining from impurities, oxidative refining of steel from excess carbon, deoxidation and alloying of steel are carried out in the melting chamber , and the slag melts formed in the steel production process are saturated with lime in the technological chamber of saturation by creating in a thickening p according to the conditions for the formation of first alite, and then fusible clinker minerals, the consumption of charge materials in the process of liquid-phase reduction of cast iron is controlled so that the fictitious velocity of the gases leaving the bath is in the range (0.3-1.7) m / s, in this case, the thermal regime in the process chambers is regulated by burning off the combustible gases in them, and the excess part of the gases is removed and burned in the recovery boiler, and in case of a shortage of combustible gases, additional fuels are introduced into the chamber . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шлаковые расплавы, образующиеся в процессе производства стали, частично или полностью направляют на ускоренное охлаждение и очистку от металлических включений с получением активной минеральной добавки для цемента в качестве целевого продукта.2. The method according to p. 1, characterized in that the slag melts formed in the steelmaking process are partially or completely directed to accelerated cooling and cleaning of metal inclusions to obtain an active mineral additive for cement as the target product. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что при дожигании отходящих из камеры плавления газов в топку котла-утилизатора вводят дополнительное топливо, при этом его содержание в дожигаемой смеси варьируют в диапазоне (0-100)%.3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that during the afterburning of the exhaust gases from the melting chamber, additional fuel is introduced into the furnace of the recovery boiler, while its content in the afterburned mixture varies in the range (0-100)%. 4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в качестве реакционной среды при жидкофазном восстановлении чугуна используют оборотный шлаковый расплав.4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the reaction medium in the liquid phase reduction of cast iron is used reverse slag melt. 5. Технологическая камера плавления, используемая при получении стали и портландцемента способом по любому из пп. 1-4, содержащая корпус, выполненный футерованным с симметричной цилиндрическо-конической поверхностью с
Figure 00000001
диаметром в центральной по его длине зоне, установленный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и содержащий введенные в него с обеих сторон невращающиеся вставки, выполненные с возможностью формирования подводящих каналов, обеспечивающих подачу в камеру железосодержащего сырья, восстановителя, флюса, топлива, окислителя, раскислителя и ферросплавов, с возможностью формирования отводящего канала, предназначенного для отвода из камеры пылегазовой смеси в котел-утилизатор, и с возможностью размещения на вставках видеокамер и приборов, позволяющих контролировать ход плавки, при этом каждая вставка установлена с образованием между внутренней поверхностью камеры и наружной поверхностью вставки щели для подачи в камеру газообразных компонентов плавки, выбранных из группы, включающей кислородсодержащее дутье, инертный газ или их смесь, причем невращающиеся вставки выполнены с возможностью их выведения из камеры, при этом на корпусе камеры установлен загрузочный люк, шиберный затвор для выпуска жидких продуктов плавки и механизм для отбора проб, при этом на поверхности футеровки камеры выполнены неровности –
Figure 00000002
, а в отводящем канале установлена система затворов, соединяющая камеру с котлом-утилизатором или пароструйным вакуумным насосом.
5. Technological melting chamber used in the preparation of steel and Portland cement by the method according to any one of paragraphs. 1-4, comprising a housing made lined with a symmetrical cylindrical-conical surface with
Figure 00000001
diameter in the central zone along its length, mounted for rotation around a horizontal axis and containing non-rotating inserts inserted into it from both sides, configured to form supply channels that supply iron-containing raw materials, reducing agent, flux, fuel, oxidizing agent, deoxidant to the chamber and ferroalloys, with the possibility of forming a discharge channel intended for removal from the chamber of the dust and gas mixture to the waste heat boiler, and with the possibility of placing video cameras on the inserts and instruments to control the course of the melt, with each insert is installed with the formation between the inner surface of the chamber and the outer surface of the insert slots for supplying gaseous components of the melt selected from the group comprising oxygen-containing blast, inert gas or a mixture thereof, and non-rotating inserts are made with the possibility of their removal from the camera, while on the camera body there is a loading hatch, a slide gate for the release of liquid smelting products and a mechanism for sampling, the surface of the lining of the chamber is made irregularities -
Figure 00000002
and a shutter system is installed in the outlet channel that connects the chamber to the recovery boiler or steam jet vacuum pump.
6. Технологическая камера насыщения известью шлакового расплава, используемая при получении стали и портландцемента способом по любому из пп. 1-4, содержащая корпус, выполненный футерованным с симметричной цилиндрическо-конической поверхностью с
Figure 00000001
диаметром в центральной по его длине зоне, установленный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и содержащий введенные в него с обеих сторон невращающиеся вставки, выполненные с возможностью формирования подводящих каналов, обеспечивающих подачу в камеру извести, корректирующих добавок, топлива, окислителя, с формированием отводящего канала, предназначенного для отвода из камеры пылегазовой смеси в котел-утилизатор, и с возможностью размещения видеокамер и приборов, позволяющих контролировать ход процессов в камере, при этом каждая вставка установлена с образованием между внутренней поверхностью камеры и наружной поверхностью вставки щели для подачи в камеру кислородсодержащего дутья, причем невращающиеся вставки выполнены с возможностью их выведения из камеры, при этом на корпусе камеры установлен загрузочный люк.
6. Technological chamber for lime slag melt saturation, used in the preparation of steel and Portland cement by the method according to any one of paragraphs. 1-4, comprising a housing made lined with a symmetrical cylindrical-conical surface with
Figure 00000001
diameter in the central zone along its length, mounted for rotation around a horizontal axis and containing non-rotating inserts inserted into it from both sides, configured to form supply channels providing lime, corrective additives, fuel, oxidizer to the chamber, with the formation of a discharge channel designed to divert the dust and gas mixture from the chamber to the waste heat boiler, and with the possibility of placing cameras and devices to control the progress of the processes in the chamber, at ohm, each insert is installed with the formation of a gap between the inner surface of the chamber and the outer surface of the insert for supplying oxygen-containing blast into the chamber, non-rotating inserts made with the possibility of their removal from the chamber, while a loading hatch is installed on the camera body.
7. Камера по п. 6, отличающаяся тем, что перед котлом-утилизатором установлен пылеулавливающий агрегат.7. The chamber according to claim 6, characterized in that a dust collecting unit is installed in front of the recovery boiler.
RU2018137522A 2018-10-23 2018-10-23 Method of producing steel and portland cement and process chambers for implementing method RU2710088C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018137522A RU2710088C1 (en) 2018-10-23 2018-10-23 Method of producing steel and portland cement and process chambers for implementing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018137522A RU2710088C1 (en) 2018-10-23 2018-10-23 Method of producing steel and portland cement and process chambers for implementing method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017109965A Division RU2674048C2 (en) 2017-03-24 2017-03-24 Method for production of steel and portland cement in single process and technological chamber for implementing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2710088C1 true RU2710088C1 (en) 2019-12-24

Family

ID=69022785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018137522A RU2710088C1 (en) 2018-10-23 2018-10-23 Method of producing steel and portland cement and process chambers for implementing method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2710088C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768304C1 (en) * 2021-07-29 2022-03-23 Сергей Викторович Ласанкин Method of producing ferroalloys and portland cement
RU2775066C1 (en) * 2021-07-28 2022-06-28 Сергей Викторович Ласанкин Method for producing electricity, ferrosilicon and aluminiferous cement

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2027058A (en) * 1978-06-30 1980-02-13 Nippon Kokan Kk Process for recovering and utilizing useful substances frommolten metal produced during reduction treatment of slag from an oxygen converter
RU2051180C1 (en) * 1990-09-18 1995-12-27 Витольд Марианович Лупэйко Method of making steel in liquid steel melting bath
RU2127765C1 (en) * 1993-09-07 1999-03-20 "Хольдербанк" Финансьер Гларус АГ Method of producing steel and hydraulically active binders from slags
RU2344179C2 (en) * 2006-05-05 2009-01-20 Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" Method of continuous processing iron oxide containing materials and device for implementation of this method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2027058A (en) * 1978-06-30 1980-02-13 Nippon Kokan Kk Process for recovering and utilizing useful substances frommolten metal produced during reduction treatment of slag from an oxygen converter
RU2051180C1 (en) * 1990-09-18 1995-12-27 Витольд Марианович Лупэйко Method of making steel in liquid steel melting bath
RU2127765C1 (en) * 1993-09-07 1999-03-20 "Хольдербанк" Финансьер Гларус АГ Method of producing steel and hydraulically active binders from slags
RU2344179C2 (en) * 2006-05-05 2009-01-20 Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" Method of continuous processing iron oxide containing materials and device for implementation of this method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2775976C1 (en) * 2021-06-22 2022-07-12 Сергей Викторович Ласанкин Method for producing steel, electricity, and portland cement
RU2775066C1 (en) * 2021-07-28 2022-06-28 Сергей Викторович Ласанкин Method for producing electricity, ferrosilicon and aluminiferous cement
RU2768304C1 (en) * 2021-07-29 2022-03-23 Сергей Викторович Ласанкин Method of producing ferroalloys and portland cement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Ironmaking
RU2205878C2 (en) Metal melt production apparatus and method (versions)
CN101133169B (en) Method and system for producing metallic iron nuggets
US4124404A (en) Steel slag cement and method for manufacturing same
US20050257644A1 (en) Refining agent and refining method
BG60921B2 (en) Method and device for continuous steel casting
US6419724B1 (en) Method for reducing iron oxides and for melting iron and installations therefor
KR20060009941A (en) Method for utilizing slag
JPS58187238A (en) Continuous steel manufacture and casting method and its device
CN110923394A (en) Steel-making equipment and steel-making method
SU1493114A3 (en) Method and apparatus for continuous pre-heating of charge materials for steel-melting furnace
RU2147039C1 (en) Plant and process of winning of iron melt
RU2710088C1 (en) Method of producing steel and portland cement and process chambers for implementing method
EP3375764A1 (en) Method for treating metallurgical slag
RU2674048C2 (en) Method for production of steel and portland cement in single process and technological chamber for implementing method
ZA200109971B (en) Method for conditioning slag with the addition of metallurgical residual materials and an installation for the same.
US3171877A (en) Apparatus for continuous steel-making
US6214085B1 (en) Method for direct steelmaking
RU2347764C2 (en) Method of producing portland cement clinker from industrial wastes
RU2534682C1 (en) Method for obtaining molten mineral components for portland-slag cement (versions)
JP7364899B2 (en) Melting method of cold iron source with slag reduction
RU2692532C1 (en) Roll-chamber for thermochemical processes implementation
RU2768304C1 (en) Method of producing ferroalloys and portland cement
RU2051180C1 (en) Method of making steel in liquid steel melting bath
JP4762420B2 (en) Method of smelting reduction of iron oxide using a rotary kiln