RU2752914C1 - Состав и способ стабилизации распадающихся металлургических шлаков - Google Patents

Состав и способ стабилизации распадающихся металлургических шлаков Download PDF

Info

Publication number
RU2752914C1
RU2752914C1 RU2020125236A RU2020125236A RU2752914C1 RU 2752914 C1 RU2752914 C1 RU 2752914C1 RU 2020125236 A RU2020125236 A RU 2020125236A RU 2020125236 A RU2020125236 A RU 2020125236A RU 2752914 C1 RU2752914 C1 RU 2752914C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slag
metallurgical
granules
disintegrating
stabilizing
Prior art date
Application number
RU2020125236A
Other languages
English (en)
Inventor
Георгий Самуилович Духовный
Евгений Иванович Евтушенко
Юрий Константинович Рубанов
Александр Николаевич Бодяков
Виктор Валентинович Деев
Светлана Николаевна Бондаренко
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова»
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова» filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова»
Priority to RU2020125236A priority Critical patent/RU2752914C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2752914C1 publication Critical patent/RU2752914C1/ru

Links

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
    • C04B5/00Treatment of  metallurgical  slag ; Artificial stone from molten  metallurgical  slag 
    • C04B5/06Ingredients, other than water, added to the molten slag or to the granulating medium or before remelting; Treatment with gases or gas generating compounds, e.g. to obtain porous slag

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к металлургической промышленности и может быть использована для стабилизации распадающихся металлургических шлаков. Состав включает стабилизирующий компонент - гранулированную пыль газоочистки электродуговых сталеплавильных печей с содержанием оксидов железа Fe2O3 не менее 45%, в количестве 2-5% от массы обрабатываемого шлака. При осуществлении способа стабилизирующий компонент гранулируется на грануляторе тарельчатого типа до размера гранул не более 20 мм, вводится на поверхность шлакового расплава и в струю при скачивании металлургического шлака из электродуговой сталеплавильной печи в шлаковую чашу в несколько приемов в виде гранул, или в виде мешков, наполненных гранулами. Повышается степень стабилизации и устойчивость структуры металлургического шлака за счет полного и равномерного усвоения стабилизирующего компонента всем объемом шлака. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

Description

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для стабилизации распадающегося металлургического шлака.
Известны различные составы для стабилизации металлургических шлаков от наиболее распространенного силикатного распада, вызванного полиморфными превращениями двухкальциевого силиката (2CaO⋅SO2 или C2S), образующие твердые растворы с высокотемпературными формами - α, α', и β двухкальциевого силиката, включающие оксиды MgO, Al2O3, Fe203, K2O Р2О5, Cr2O3, а также соединения гидроортофосфат кальция (CaNPO4), дихромат кальция (CaCr2O7), введение в состав шлака оксида бора (В2Оз), или борсодержащих материалов, с получением шлака, содержащего после остывания стабилизированные высокотемпературные формы двухкальциевого силиката.
Известен «Состав для стабилизации распадающегося металлургического шлака», который содержит диборат кальция в количестве от 30 до 100% и разбавитель в виде извести, известняка и шлака того же состава, что и стабилизируемый распадающийся металлургический шлак, или смеси этих компонентов в количестве до 70% [Патент RU на изобретение №2402498, опубл. 27.10.2010. Бюл. №23].
К недостаткам такого состава и способа его введения относятся то, что введение борсодержащего материала в указанных объемах производится непосредственно в печь, что может привести к реакции взаимодействия химических элементов добавки и стали, что ухудшает качество как стали, так и уменьшает степень стабилизации шлака; сложность введения в обрабатываемый шлак; стабилизаторами выступает борсодержащее сырье, которое в свою очередь дефицитное и имеет высокую стоимость.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению, принятый за прототип в части состава, является «Состав для стабилизации распадающихся металлургических шлаков и способ его получения», содержащий безводное борсиликатное стекло в количестве не менее 30%, остальное кристаллы монтичеллита и шпинелида [Патент RU на изобретение №2258678, опубл. 20.06. 2005. Бюл. №23].
К недостаткам такого состава и способа его введения относятся то, что введение борсодержащего материала в указанных объемах производится непосредственно в печь, что может привести к реакции взаимодействия химических элементов добавки и стали, что ухудшает качество как стали, так и уменьшает степень стабилизации шлака; сложность введения в обрабатываемый шлак; стабилизаторами выступает борсодержащее сырье, которое в свою очередь дефицитное и имеет высокую стоимость.
Сопоставительный анализ с прототипом в части состава показывает, что заявляемый состав для стабилизации распадающихся металлургических шлаков отличается тем, что в качестве стабилизирующего компонента используют гранулированную пыль газоочистки электродуговых сталеплавильных печей с содержанием оксидов железа Fe2O3 не менее 45%, в количестве 2-5% от массы обрабатываемого шлака.
Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию «новизна» в части состава.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению, принятый за прототип в части способа, является «Способ стабилизации распадающегося шлака», включающий введение в состав сталеплавильного шлака колеманита в виде природного минерала, при этом колеманит вводят в виде фракции 3-90 мм в количестве 0,5-1,5% от массы обрабатываемого шлака в процессе внепечной обработки при скачивании шлака из ковша перед вакуумированием стали [Патент RU на изобретение №2539228, опубл. 20.01. 2015. Бюл. №2].
К недостаткам такого способа относятся то, что введение в металлургический шлак природного материала колеманита в виде фракции разного размера 3-90 мм не позволяет равномерно распределиться по всему объему металлургического шлака, что приводит к неравномерной степени стабилизации, и не позволяет точно дозировать материал. Природный материал содержит естественную влажность, что приводит к парообразованию в момент введения в шлаковый расплав, при этом возможен паровой взрыв и выплеск шлака.
Сопоставительный анализ с прототипом в части способа показывает, что способ стабилизации распадающихся металлургических шлаков отличается тем, что стабилизирующий компонент - гранулированная пыль газоочистки электродуговых сталеплавильных печей, гранулируется на тарельчатом грануляторе до размера гранул не более 20 мм, вводится на поверхность шлакового расплава и в струю при скачивании металлургического шлака из электродуговой сталеплавильной печи в шлаковую чашу в несколько приемов в виде гранул или в виде мешков наполненных гранулами.
Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию «новизна» в части способа.
Изобретение направлено на создание состава и способа стабилизации распадающихся металлургических шлаков расширяющих арсенал технических средств с высокими показателями степени стабилизации и высокой устойчивостью структуры с течением времени за счет полного и равномерного усвоения стабилизирующего компонента (стабилизатора) всем объемом металлургического шлака.
Это достигается тем, что состав для стабилизации распадающихся металлургических шлаков включает стабилизирующий компонент -гранулированную пыль газоочистки электродуговых сталеплавильных печей с содержанием оксидов железа Fe2O3 не менее 45%, в количестве 2-5% от массы обрабатываемого шлака. Способ стабилизации распадающихся металлургических шлаков заключается в том, что стабилизирующий компонент гранулируется на тарельчатом грануляторе до размера гранул не более 20 мм, вводится на поверхность шлакового расплава и в струю при скачивании металлургического шлака из электродуговой сталеплавильной печи в шлаковую чашу в несколько приемов в виде гранул или в виде мешков наполненных гранулами.
Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в данной области техники не подтвердило наличие в последних признаков, совпадающих с его отличительными признаками, или признаков, влияющих на достижение указанного технического результата. Это позволило сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».
Характеристики исходных компонентов
1. Пыль газоочистки электродуговых сталеплавильных печей (пыль ДСП), химический состав пыли ДСП Оскольского электрометаллургического комбината представлен в табл. 1.
Figure 00000001
2. Шлак Оскольского электрометаллургического комбината (ОЭМК), химический состав представлен в табл. 2.
Figure 00000002
3. Вода техническая по ГОСТ 23732-2011.
На начальном этапе производили гранулирование пыли ДСП на тарельчатом грануляторе с использованием в качестве связующей жидкости - воды с получением мелкодисперсного распыла через форсунки пневматического распылителя. В тарельчатый гранулятор (диаметр тарели 500 мм, высота борта тарели 300 мм) загружали 2-3 кг пыли ДСП. На подвижный слой материала через форсунку пневматического распылителя вводили воду. После образования зародышей (гранул размером 1÷2 мм), на влажный подвижный слой материала добавляли пыль ДСП, что приводило к росту гранул. Многократно повторяя эти операции, получали гранулы требуемого размера до 20 мм, которые переваливались через борт тарели в приемную емкость. Полученные гранулы имели правильную сферическую форму, количество воды составило 9-12% от массы пыли ДСП. Высокое содержание СаО (10-12%) в пыли ДСП обеспечивает быстрое связывание в мелкодисперсном продукте свободной воды, что приводит к образованию мелких гранул размером 2-5 мм которые составляют 80% от общего числа гранул. Крупные гранулы размером 15-20 мм образуются в результате сцепления между собой мелких гранул и представляют собой шарообразные конгломераты. Гранулы размером 2-5 мм являются оптимальными для введения в шлаковый расплав, обеспечивая наибольшее усвоение и равномерное распределение по всему объему стабилизатора. Затем гранулы высушиваются до влажности не более 1%.
Введение гранул стабилизатора происходит при скачивании металлургического шлака из электродуговой сталеплавильной печи в шлаковую чашу в несколько приемов в виде гранул стабилизатора, или в виде мешков наполненных гранулами стабилизатора. В результате обеспечивается равномерное распределение гранул стабилизатора по всему объему металлургического шлака. При этом происходит образование ферритов кальция в составе металлургического шлака, что обеспечивает стабильность шлаковой структуры и исключается негативное воздействие продуктов распада на окружающую среду.
Введение гранул стабилизатора может происходить с использованием мостового крана и бункера с управляемым затвором выходного отверстия, при помощи грейферного ковша или распределителя, установленного непосредственно над шлаковой чашей. За счет применения распределителя обеспечивается равномерность введения гранул в шлаковый расплав. При осуществлении стабилизации в несколько этапов, массу стабилизатора разбивают на несколько порций и вводят во время скачивания металлургического шлака в шлаковую чашу непосредственно в струю и на поверхность расплава.
Наличие в составе гранулированной пыли ДСП помимо трехвалентного оксида железа, оксидов кальция, калия, натрия, марганца, способствует равномерному распределению оксида железа в объеме обрабатываемого шлака. Смешиваясь со шлаковым расплавом, частицы гранулированной пыли ДСП нагреваются. Температура плавления гранулированной пыли ДСП составляет 1250-1270°С, при этом температура металлургического шлака во время слива составляет 1400-1420°С, благодаря этому происходит полное расплавление и распределение стабилизатора в шлаковом объеме.
Последующие сливы металлургического шлака обеспечивает дополнительное перемешивание стабилизатора и образование твердых растворов с высокотемпературными формами двухкальциевого силиката. При этом в структуре двухкальциевого силиката (2CaO⋅SiCO2) происходит частичная замена ионов SiO2 на ионы Fe2O3 с образованием ферритов кальция (2CaO⋅Fe2O3). Твердый раствор оксида железа в высокотемпературных формах двухкальциевого силиката не претерпевает полиморфных превращений кристаллической решетки, и шлак приобретает устойчивую против распада структуру.
Металлургический шлак, обработанный таким образом, устойчив к распаду не только в процессе охлаждения, но и при последующем длительном хранении и использовании.
В качестве модельного металлургического шлака использовался распавшийся шлак ОЭМК (табл. 2). Были приготовлены несколько образцов металлургического шлака с различным содержанием стабилизатора от 0 до 7% массы металлургического шлака. После охлаждения наблюдали за состоянием металлургического шлака. Результаты оценки состояния металлургического шлака после обработки гранулированной пылью ДСП приведены в табл. 3.
Для стабилизации металлургического шлака массу навески гранул стабилизатора принимали равной 0-7% от массы металлургического шлака с шагом 1%.
Figure 00000003
Результаты исследований показывают, что при введении гранул стабилизатора от 2 до 7% от массы металлургического шлака обеспечивает высокую степень стабилизации шлака. Однако при увеличении количества стабилизатора выше 5% происходит снижения уровня его растворения в металлургическом шлаке за счет снижения температуры, необходимой для перевода стабилизатора в расплав в полном объеме.
Стабилизированный шлак подвергали испытанию на устойчивость структуры по ГОСТ 3344-83 «Щебень и песок шлаковые для дорожного строительства».
Все образцы показали высокую степень устойчивости структуры УС1, УС2.
Пример исполнения (пример 6, табл. 3)
Взяли 1 кг пыли ДСП, поместили в тарельчатый гранулятор, ввели 0,1 кг воды через пневматический распылитель, загранулировали, высушили до влажности 1%. Взяли 10 кг шлака, расплавили, ввели 0,5 кг стабилизатора в несколько приемов, испытали. Стабилизация 100% объема, устойчивость структуры УС1.
Разработанный состав и способ стабилизации распадающихся металлургических шлаков обеспечивает:
- равномерное распределение стабилизатора в объеме обрабатываемого жидкого металлургического шлака за счет нахождения стабилизатора в оптимальной температуре плавления;
- стабилизацию высокотемпературных форм двухкальциевого силиката (исключающих силикатный распад) металлургического шлака в процессе и после его охлаждения;
- исключение негативного воздействия продуктов распада на окружающую среду.

Claims (2)

1. Состав для стабилизации распадающихся металлургических шлаков, включающий стабилизирующий компонент, отличающийся тем, что в качестве стабилизирующего компонента используют гранулированную пыль газоочистки электродуговых сталеплавильных печей с содержанием оксидов железа Fe2O3 не менее 45%, в количестве 2-5% от массы обрабатываемого шлака.
2. Способ стабилизации распадающихся металлургических шлаков включает введение в металлургический шлак стабилизирующих компонентов, отличающийся тем, что стабилизирующий компонент по п. 1 гранулируется на грануляторе тарельчатого типа до размера гранул не более 20 мм, вводится на поверхность шлакового расплава и в струю при скачивании металлургического шлака из электродуговой сталеплавильной печи в шлаковую чашу в несколько приемов в виде гранул или в виде мешков, наполненных гранулами.
RU2020125236A 2020-07-29 2020-07-29 Состав и способ стабилизации распадающихся металлургических шлаков RU2752914C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125236A RU2752914C1 (ru) 2020-07-29 2020-07-29 Состав и способ стабилизации распадающихся металлургических шлаков

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125236A RU2752914C1 (ru) 2020-07-29 2020-07-29 Состав и способ стабилизации распадающихся металлургических шлаков

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2752914C1 true RU2752914C1 (ru) 2021-08-11

Family

ID=77349222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020125236A RU2752914C1 (ru) 2020-07-29 2020-07-29 Состав и способ стабилизации распадающихся металлургических шлаков

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2752914C1 (ru)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU220115A1 (ru) * вители Криворожский металлургический завод В. И. Ленина , Государственный научно исследовательскпй институт строительных материалов
UA32590C2 (ru) * 1996-11-19 2001-02-15 Черкаський Інженерно-Технологічний Інститут Способ стабилизации отвальных доменных шлаков
US20090193849A1 (en) * 2006-06-14 2009-08-06 Ecomaister Co., Ltd. Method for stabilizing slag and novel materials produced thereby
RU2402498C2 (ru) * 2007-06-22 2010-10-27 АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Транснациональная компания "КАЗХРОМ" (АО "ТНК "Казхром") Состав для стабилизации распадающегося металлургического шлака
RU2450065C2 (ru) * 2010-07-23 2012-05-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" Способ переработки пыли металлургического производства
US20140367084A1 (en) * 2012-09-26 2014-12-18 Halliburton Energy Services, Inc. Snorkel Tube with Debris Barrier for Electronic Gauges Placed on Sand Screens
RU2539228C2 (ru) * 2012-06-13 2015-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Агат"(ООО "АГАТ") Способ стабилизации распадающегося шлака
RU2566703C1 (ru) * 2014-06-17 2015-10-27 Государственное предприятие "Украинский научно-технический центр металлургической промышленности "Энергосталь" (ГП "УкрНТЦ "Энергосталь") Железорудные окатыши для металлургического производства
RU2567946C1 (ru) * 2014-06-17 2015-11-10 Государственное предприятие "Украинский научно-технический центр металлургической промышленности "Энергосталь" (ГП "УкрНТЦ "Энергосталь") Способ производства железорудных окатышей

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU220115A1 (ru) * вители Криворожский металлургический завод В. И. Ленина , Государственный научно исследовательскпй институт строительных материалов
UA32590C2 (ru) * 1996-11-19 2001-02-15 Черкаський Інженерно-Технологічний Інститут Способ стабилизации отвальных доменных шлаков
US20090193849A1 (en) * 2006-06-14 2009-08-06 Ecomaister Co., Ltd. Method for stabilizing slag and novel materials produced thereby
RU2402498C2 (ru) * 2007-06-22 2010-10-27 АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Транснациональная компания "КАЗХРОМ" (АО "ТНК "Казхром") Состав для стабилизации распадающегося металлургического шлака
RU2450065C2 (ru) * 2010-07-23 2012-05-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" Способ переработки пыли металлургического производства
RU2539228C2 (ru) * 2012-06-13 2015-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Агат"(ООО "АГАТ") Способ стабилизации распадающегося шлака
US20140367084A1 (en) * 2012-09-26 2014-12-18 Halliburton Energy Services, Inc. Snorkel Tube with Debris Barrier for Electronic Gauges Placed on Sand Screens
RU2566703C1 (ru) * 2014-06-17 2015-10-27 Государственное предприятие "Украинский научно-технический центр металлургической промышленности "Энергосталь" (ГП "УкрНТЦ "Энергосталь") Железорудные окатыши для металлургического производства
RU2567946C1 (ru) * 2014-06-17 2015-11-10 Государственное предприятие "Украинский научно-технический центр металлургической промышленности "Энергосталь" (ГП "УкрНТЦ "Энергосталь") Способ производства железорудных окатышей

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02163308A (ja) 溶鉄の脱硫法
US4313747A (en) Process for making glass with agglomerated refining agents
US4364771A (en) Product for the desulphurization of cast irons and steels
UA122565C2 (uk) Спосіб видалення фосфору з розплавленого металу в ході процесу очищення
JPH02185908A (ja) 鉄の脱硫剤、その製造方法および鉄の脱硫方法
RU2752914C1 (ru) Состав и способ стабилизации распадающихся металлургических шлаков
EP3842399A1 (en) Method for producing an alkaline aggregate
WO2018135347A1 (ja) スラグのフォーミング抑制方法および転炉精錬方法
US2414068A (en) Method for utilizing borate tailings
US2806776A (en) Method of strengthening iron ore agglomerates
RU2660782C1 (ru) Брикет из шлакообразующей смеси
NO772349L (no) Fremgangsm}te ved fremstilling av mineralullplater
EP2940155B1 (en) Apparatus and method for processing molten iron
RU2410447C1 (ru) Шихта для производства марганецсодержащего железофлюса
JP2019172547A (ja) リン酸質肥料の製造方法およびリン酸肥料
US2184318A (en) Process for simultaneous production of alumina cement and pig iron in blast furnaces
JPS621446B2 (ru)
JP7156006B2 (ja) 溶銑の脱硫方法
CN107522456B (zh) 一种用于矿山填充的材料
US4430441A (en) Cold setting sand for foundry moulds and cores
US4368071A (en) Process for the manufacture of desulfurizing agents for crude iron or steel melts
RU2539228C2 (ru) Способ стабилизации распадающегося шлака
US1731189A (en) Process for the improvement of the manufacture of cement from slag
JP4767388B2 (ja) 高温性状の優れた焼結鉱の製造方法
JPH03198953A (ja) 溶鋼中の介在物除去用耐火材