RU2766937C2 - Method for melting converter sludge in dc arc furnace - Google Patents

Method for melting converter sludge in dc arc furnace Download PDF

Info

Publication number
RU2766937C2
RU2766937C2 RU2020123192A RU2020123192A RU2766937C2 RU 2766937 C2 RU2766937 C2 RU 2766937C2 RU 2020123192 A RU2020123192 A RU 2020123192A RU 2020123192 A RU2020123192 A RU 2020123192A RU 2766937 C2 RU2766937 C2 RU 2766937C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
arc
melting
rectified
ferrous
converter sludge
Prior art date
Application number
RU2020123192A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020123192A (en
RU2020123192A3 (en
Inventor
Адель Талгатович Мулюков
Айгуль Талгатовна Валеева
Олег Николаевич Титов
Талгат Фаритович Мулюков
Original Assignee
Адель Талгатович Мулюков
Айгуль Талгатовна Валеева
Олег Николаевич Титов
Талгат Фаритович Мулюков
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 Адель Талгатович Мулюков, Айгуль Талгатовна Валеева, Олег Николаевич Титов, Талгат Фаритович Мулюков filed Critical Адель Талгатович Мулюков
Priority to RU2020123192A priority Critical patent/RU2766937C2/en
Publication of RU2020123192A publication Critical patent/RU2020123192A/en
Publication of RU2020123192A3 publication Critical patent/RU2020123192A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2766937C2 publication Critical patent/RU2766937C2/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/38—Removal of waste gases or dust

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to a method for melting converter sludge in a DC arc furnace. The method includes melting, when adjustable rectified operating voltage from 20 Volts to 130 Volts is supplied from a power source with rectified DC power from 0.3 kA to 10.0 kA, the supply of which is supported by a brush short arc with a length from 0.5 to 5 mm and the movement of graphite electrodes at a speed from 10 to 15 m/min, with the creation of a direct electric field directed to the cathode, when metal contacts an anode spot of an electric arc with a current density of 2-5 KAm2 and a specific heat flux of 10-15 kW.
EFFECT: effective balance of energy saving and environmental improvement is ensured due to the reduction in harmful emissions of process gases, dust and harmful substances during the smelting of non-ferrous and ferrous metals.
1 cl, 9 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству цветных и черных металлов в электродуговых печах, в частности к способам уменьшения вредных выбросов технологических газов, пыли.The invention relates to metallurgy, namely the production of non-ferrous and ferrous metals in electric arc furnaces, in particular to methods for reducing harmful emissions of process gases and dust.

Известен способ [1] дожигания и обеспыливания отходящих газов электродуговых печей, при котором снижение эмиссии вредных выбросов обеспечивается дожиганием газов в специальной камере дожигания путем подачи аспирационного воздуха с последующим охлаждением газов перед фильтрами впрыском воды на участке испарительного охлаждения. Недостатком этого способа является большое количество отходящих газов, разбавляемых аспирационным воздухом в присутствии в нем азота.There is a known method [1] of afterburning and dust removal of exhaust gases of electric arc furnaces, in which the reduction of emissions of harmful emissions is ensured by afterburning gases in a special afterburner by supplying aspiration air, followed by cooling the gases before the filters with water injection in the evaporative cooling section. The disadvantage of this method is the large amount of exhaust gases diluted with aspiration air in the presence of nitrogen.

Известен способ [2] переработки сырья, содержащего цветные металлы и железо. Способ предусматривает использование окисленного металлсодержащего природного сырья, техногенных отходов черной и цветной металлургии, расплавление шихты в шлаковом барботируемым кислородсодержащим дутьем расплаве. Затем дожигают отходящие из ванны горючие газы.A known method [2] processing of raw materials containing non-ferrous metals and iron. The method involves the use of oxidized metal-containing natural raw materials, technogenic wastes of ferrous and non-ferrous metallurgy, melting of the charge in a slag melt bubbled by an oxygen-containing blast. Then combustible gases leaving the bath are burnt out.

Большим недостатком является неизбежный вынос пылевидных фракций шихты из окислительной зоны дожигания, усложняет и удорожает газоотводящий тракт, так как требует оснащения его дорогими газоочистительными средствами.A big disadvantage is the inevitable removal of dusty fractions of the charge from the oxidizing afterburning zone, which complicates and increases the cost of the gas exhaust path, as it requires equipping it with expensive gas cleaning agents.

Наиболее близким устройством к заявляемому способу является Способ и устройство [3] для регулирования выбросов окиси углерода электродуговой печи. Согласно способу регулирование выбросов окиси углерода электродуговой печи определяется высотой вспененного вдуваемым кислородом шлака.The closest device to the claimed method is the Method and device [3] for controlling carbon monoxide emissions from an electric arc furnace. According to the method, the regulation of carbon monoxide emissions of an electric arc furnace is determined by the height of the foamed slag blown in by oxygen.

Существенным недостатком известного способа является нестабильность измерения высоты вспененного шлака и как следствие отсутствие оптимизации дожигания окиси углерода.A significant disadvantage of the known method is the instability of measuring the height of the foamed slag and, as a consequence, the lack of optimization of carbon monoxide afterburning.

Целью изобретения является Способ сокращения вредных выбросов технологических газов, пыли при выплавке цветных и черных металлов в дуговых печах постоянного тока с особым, направленным к катоду постоянным электрическим полем.The purpose of the invention is a Method for reducing harmful emissions of process gases, dust during the smelting of non-ferrous and ferrous metals in DC arc furnaces with a special constant electric field directed towards the cathode.

Заявляемый способ имеет явное экологическое преимущество в сравнении с классическими электродуговыми печами.The inventive method has a clear environmental advantage in comparison with classical electric arc furnaces.

Существенным отличием и отличительными признаками заявляемого изобретения являются плавление металлосодержащего сырья, мелкодисперсных техногенных отходов, различных руд в оксидных и металлических фазах в электродуговой печи постоянного тока с особым, направленным к катоду постоянным электрическим полем, воздействующим на витающие в околоэлектродной зоне положительно заряженные частицы металлов, способствуя их разряжению, слипанию и возвращению в расплав, и отрицательно заряженные частицы СО и СО2, возвращая их в расплав для повторного использования, создаваемом источником питания, с низким регулируемым выпрямленным рабочим от 20 Вольт до 130 Вольт напряжением, большой силой от 0,3 кА до 10,0 кА и более выпрямленного постоянного тока, текущая подача которого поддерживается с уменьшенным мерцанием, состоящем из одного, двух или нескольких спаренных комплексов преобразовательных трансформаторов с уравнительным реактором, одного или нескольких токоограничивающих реакторов и двух или нескольких диодных выпрямителей, стабильной щеточной «короткой» дугой длиной от 0,5 до 5 мм, с высокой скоростью от 10 до 15 метров/минуту перемещением одного или нескольких графитовых электродов, возникающей при контакте металла с анодным пятном электрической дуги с плотностью тока 2…5 кАм2 и удельным тепловым потоком 10…15 кВт, приводящее к наименьшему испарению металла и шлака, меньшему газообразованию, по технической сущности и достигаемому результату позволяют сократить объем выбросов, образующихся при выплавке черных и цветных металлов, технологических газов до 20 м3/час на 1 тонну сырья, пыли до 2 кг/тонну сырья и других загрязняющих веществ в десять раз. [Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3]The essential difference and distinguishing features of the claimed invention are the melting of metal-containing raw materials, fine man-made waste, various ores in oxide and metal phases in a DC electric arc furnace with a special constant electric field directed towards the cathode, affecting positively charged metal particles hovering in the near-electrode zone, contributing to their discharge, sticking and return to the melt, and negatively charged CO and CO 2 particles, returning them to the melt for reuse created by a power source with a low regulated rectified operating voltage from 20 Volts to 130 Volts, a large force from 0.3 kA up to 10.0 kA or more of rectified DC, the current supply of which is maintained with reduced flicker, consisting of one, two or more paired converter transformer complexes with a surge reactor, one or more current-limiting reactors and two or no number of diode rectifiers, a stable brush "short" arc with a length of 0.5 to 5 mm, at a high speed of 10 to 15 meters / minute by moving one or more graphite electrodes that occurs when the metal contacts the anode spot of an electric arc with a current density of 2 ... 5 kAm 2 and a specific heat flow of 10 ... 15 kW, leading to the lowest evaporation of metal and slag, less gas formation, in terms of technical essence and the achieved result, they can reduce the amount of emissions generated during the smelting of ferrous and non-ferrous metals, process gases up to 20 m 3 / hour per 1 ton of raw materials, dust up to 2 kg/ton of raw materials and other pollutants ten times. [Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3]

Большая стабильность щеточной «короткой» дуги постоянного тока, обеспечивающая плавление цветного и черного металлосодержащего сырья, мелкодисперсных техногенных отходов, различных руд в оксидных и металлических фазах в особом, направленном к катоду постоянном электрическом поле, создаваемым источником питания при контакте металла с анодным пятном обуславливает меньший газообмен между объемом печи и атмосферой.The high stability of the “short” DC brush arc, which ensures the melting of non-ferrous and ferrous metal-containing raw materials, fine industrial waste, various ores in oxide and metal phases in a special direct electric field directed towards the cathode, created by the power source when the metal contacts the anode spot, causes a smaller gas exchange between the furnace volume and the atmosphere.

В дуговых печах переменного тока мгновенное значение электрического тока меняет свое направление и величину с частотой 50 Гц. Силы, действующие на частицы, также периодически меняют направление, и направленного движения частиц не происходит, в результате образуется однородное в печном пространстве пылегазовое облако, которое выносится технологическими газами, объем выбросов которых указан в Таблице на Фиг. 1.In AC arc furnaces, the instantaneous value of the electric current changes its direction and magnitude with a frequency of 50 Hz. The forces acting on the particles also periodically change direction, and the directed movement of the particles does not occur, as a result, a dust and gas cloud uniform in the furnace space is formed, which is carried out by process gases, the emission volume of which is indicated in the Table in Fig. one.

На Фиг. 4 приведена Схема осуществления заявляемого изобретения на примере воздействия особого, направленного к катоду постоянного электрического поля на положительно заряженные частицы путем разряжения, слипания и возвращения в расплав прежде всего Fe2+ и отрицательно заряженные частицы путем разложения СО и СО2 при малых затратах:On FIG. 4 shows the Scheme of the implementation of the claimed invention on the example of the impact of a special constant electric field directed towards the cathode on positively charged particles by rarefaction, sticking together and returning to the melt, primarily Fe 2+ and negatively charged particles by decomposition of CO and CO 2 at low cost:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Пример использования предлагаемого изобретения:An example of the use of the proposed invention:

В дуговую печь постоянного тока емкостью 0,5 тонны с особым, направленным к катоду постоянным электрическим полем загружают интенсификаторы извлечения металла и конверторный шлам с химическим составом, указанным в Таблице на Фиг. 5. Включают печь, загорается «короткая» дуга постоянного тока «щеточного» типа, инициирующая процесс извлечения металла из оксидной формы в металлическую фазу с 300°С с интенсификацией до 1600°С в особом, направленном к катоду постоянном электрическом поле согласно схеме 1, уменьшающим испарения металла и шлака, сокращая объем выбросов технологических газов, пыли и других загрязняющих веществ в десятки раз. [Фиг.6, Фиг. 7, Фиг. 8] Извлеченный металл, имеющий химический состав, указанный в Таблице на Фиг. 9, в виде чугуна или стали заливают в литейные формы, а отливки после охлаждения применяют в различных отраслях промышленности после проведения соответствующей механической обработки.In a DC arc furnace with a capacity of 0.5 tons with a special constant electric field directed towards the cathode, metal extraction intensifiers and converter sludge with the chemical composition indicated in the Table in Fig. 5. The furnace is turned on, a “short” DC arc of the “brush” type lights up, initiating the process of extracting metal from the oxide form into the metal phase from 300 ° C with intensification to 1600 ° C in a special direct electric field directed to the cathode according to scheme 1, reducing evaporation of metal and slag, reducing emissions of process gases, dust and other pollutants by dozens of times. [Fig.6, Fig. 7, FIG. 8] The recovered metal having the chemical composition indicated in the Table in FIG. 9, in the form of cast iron or steel, is poured into molds, and the castings, after cooling, are used in various industries after appropriate machining.

Заявляемое изобретение по востребованности соответствует всем критериям патентоспособности. Изобретение обладает новизной, так как заявителем не обнаружено ни одного известного из мирового уровня техники решения как в предлагаемом для патентной экспертизе изобретения. Это подтверждает проведенный заявителем патентный поиск.The claimed invention meets all the criteria for patentability in terms of demand. The invention has a novelty, since the applicant has not found any solution known from the world level of technology as in the invention proposed for patent examination. This confirms the patent search conducted by the applicant.

Заявляемое изобретение имеет изобретательный уровень, так как заявителем не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками.The claimed invention has an inventive step, since the applicant has not identified solutions that have features that coincide with its distinguishing features.

Предлагаемое изобретение промышленно применимо, так как не вызывает сомнения в их применимости и воспроизводимости.The present invention is industrially applicable, since there is no doubt about their applicability and reproducibility.

Использование заявленного изобретения в десять раз уменьшает вредные выбросы в атмосферу, уменьшает затраты на очистку газов и фильтрацию пыли, удешевляет продукцию металлургических и литейных заводов.The use of the claimed invention ten times reduces harmful emissions into the atmosphere, reduces the cost of gas purification and dust filtration, reduces the cost of products of metallurgical and foundry plants.

По технической сущности существенного отличия - плавление в особом, направленном к катоду постоянном электрическом поле и достигаемому результату -уменьшение в десятки раз образование вредных выбросов, пыли и вредных веществ в процессе плавления заявленное изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».According to the technical essence of the significant difference - melting in a special constant electric field directed to the cathode and the result achieved - a tenfold decrease in the formation of harmful emissions, dust and harmful substances during the melting process, the claimed invention meets the criterion of "inventive step".

Источники информации, использованные при составлении заявки:Sources of information used in the preparation of the application:

1. Патент РФ №2451092, Кл. С22В 23/02, 19/00, 2012 г.1. Patent of the Russian Federation No. 2451092, Cl. С22В 23/02, 19/00, 2012

2. Патент РФ №2194781, Кл. С22В 23/02, 19/00, 2002 г.2. Patent of the Russian Federation No. 2194781, Cl. C22B 23/02, 19/00, 2002

3. Патент РФ №2510480, Кл. F27B 3/28; С21С 5/52, 2013 г.3. RF patent No. 2510480, Cl. F27B 3/28; С21С 5/52, 2013

Claims (1)

Способ плавки конверторного шлама в дуговой печи постоянного тока, включающий подачу напряжения от источника питания и плавления конверторного шлама, отличающийся тем, что плавку ведут при подаче от источника питания регулируемого выпрямленного рабочего напряжения от 20 В до 130 В с силой выпрямленного постоянного тока от 0,3 кА до 10,0 кА, подачу которого поддерживают щеточной короткой дугой длиной от 0,5 до 5 мм и перемещением графитовых электродов со скоростью от 10 до 15 м/мин, с созданием направленного к катоду постоянного электрического поля при контакте металла с анодным пятном электрической дуги с плотностью тока 2-5 кАм2 и удельным тепловым потоком 10-15 кВт.A method for melting converter sludge in a DC arc furnace, including supplying voltage from a power source and melting converter sludge, characterized in that melting is carried out when an adjustable rectified operating voltage from 20 V to 130 V is supplied from the power source with a rectified DC current strength from 0, 3 kA to 10.0 kA, the supply of which is supported by a short brush arc with a length of 0.5 to 5 mm and the movement of graphite electrodes at a speed of 10 to 15 m/min, with the creation of a constant electric field directed to the cathode when the metal contacts the anode spot electric arc with a current density of 2-5 kAm 2 and a specific heat flux of 10-15 kW.
RU2020123192A 2020-07-07 2020-07-07 Method for melting converter sludge in dc arc furnace RU2766937C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123192A RU2766937C2 (en) 2020-07-07 2020-07-07 Method for melting converter sludge in dc arc furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123192A RU2766937C2 (en) 2020-07-07 2020-07-07 Method for melting converter sludge in dc arc furnace

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020123192A RU2020123192A (en) 2022-01-12
RU2020123192A3 RU2020123192A3 (en) 2022-01-12
RU2766937C2 true RU2766937C2 (en) 2022-03-16

Family

ID=80001637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020123192A RU2766937C2 (en) 2020-07-07 2020-07-07 Method for melting converter sludge in dc arc furnace

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2766937C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2213919C2 (en) * 1998-10-07 2003-10-10 Смс Шлеманн-Зимаг Акциенгезелльшафт Dc arc furnace for making steel and method of steelmaking
EP1779705B1 (en) * 2004-08-20 2008-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for operating an electric-arc furnace
RU2451092C2 (en) * 2010-09-01 2012-05-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Afterburning and dedusting method of exit gases of electric arc steel making furnaces
RU2510480C2 (en) * 2009-02-03 2014-03-27 Сименс Акциенгезелльшафт Method and device for control over carbon oxide emission from arc furnace
RU2579410C2 (en) * 2011-11-24 2016-04-10 Смс Зимаг Аг Electric arc furnace and method of its operation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2213919C2 (en) * 1998-10-07 2003-10-10 Смс Шлеманн-Зимаг Акциенгезелльшафт Dc arc furnace for making steel and method of steelmaking
EP1779705B1 (en) * 2004-08-20 2008-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for operating an electric-arc furnace
RU2510480C2 (en) * 2009-02-03 2014-03-27 Сименс Акциенгезелльшафт Method and device for control over carbon oxide emission from arc furnace
RU2451092C2 (en) * 2010-09-01 2012-05-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Afterburning and dedusting method of exit gases of electric arc steel making furnaces
RU2579410C2 (en) * 2011-11-24 2016-04-10 Смс Зимаг Аг Electric arc furnace and method of its operation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2020123192A (en) 2022-01-12
RU2020123192A3 (en) 2022-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3783167A (en) High temperature treatment of materials
EP2839045B1 (en) Method for processing slags of non-ferrous metallurgy
JP3699123B2 (en) Manufacturing method of iron for casting
CN110564906A (en) Method for separating and enriching vanadium from iron ore concentrate and producing pure iron
RU2766937C2 (en) Method for melting converter sludge in dc arc furnace
Popielska-Ostrowska et al. Dust arising during steelmaking processes
CN101258252A (en) Method for separating impurities out of feed stock in copper melts
CN110564956A (en) Smelting system for separating and enriching vanadium and producing pure iron from iron ore concentrate
Pickles et al. Plasma recovery of metal values from flyash
Dragna et al. Methods of steel manufacturing-The electric arc furnace
WO2015041834A2 (en) Steel production in a coke dry quenching system
CN109680151B (en) Inorganic hazardous waste oxygen-enriched side-blown treatment process
RU2349654C1 (en) Method for recycling of household and industrial wastes
RU2757772C2 (en) Method for direct extraction of metals from oxide forms of metal-containing raw materials, various types of ores, man-made waste and a device for direct extraction of metals from various forms into metal or other oxide phases
EP0216618A2 (en) Recovery of volatile metal values from metallurgical slags
RU2170278C2 (en) Method of production of primary aluminum and device for realization of this method
JP2009167469A (en) Method for treating copper-containing dross
JP4711350B2 (en) Electric furnace operation method using steelmaking dust
Schoukens et al. The production of manganese ferro-alloys in transferred-arc plasma systems
RU2476599C2 (en) Method for electric-arc liquid-phase carbon thermal reduction of iron from oxide raw material, and device for its implementation
JP3336131B2 (en) Method for recovering zinc from zinc-containing dust
RU2469114C1 (en) Tin-containing material processing method
RU2205234C1 (en) Method for melting steel in arc steel melting furnace
PL432997A1 (en) Self-reducing composite and method of steel smelting using the composite
JP4024647B2 (en) Electric furnace operation method using steelmaking dust