RU2799008C1 - Method for thermal metal smelting of iron alloys with vanadium, silicon and aluminum from charge material obtained from ash waste - Google Patents

Method for thermal metal smelting of iron alloys with vanadium, silicon and aluminum from charge material obtained from ash waste Download PDF

Info

Publication number
RU2799008C1
RU2799008C1 RU2022127386A RU2022127386A RU2799008C1 RU 2799008 C1 RU2799008 C1 RU 2799008C1 RU 2022127386 A RU2022127386 A RU 2022127386A RU 2022127386 A RU2022127386 A RU 2022127386A RU 2799008 C1 RU2799008 C1 RU 2799008C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charge
smelting
mass
array
layer
Prior art date
Application number
RU2022127386A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Дмитриевич Филиппов
Василий Дмитриевич Филиппов
Александр Александрович Смоквин
Александр Валерьевич Кольба
Сергей Константинович Еромасов
Илья Константинович Еромасов
Original Assignee
Андрей Дмитриевич Филиппов
Василий Дмитриевич Филиппов
Александр Валерьевич Кольба
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Дмитриевич Филиппов, Василий Дмитриевич Филиппов, Александр Валерьевич Кольба filed Critical Андрей Дмитриевич Филиппов
Application granted granted Critical
Publication of RU2799008C1 publication Critical patent/RU2799008C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention can be used in production of iron alloys with alloying elements by “on the block” out-of-furnace melting method. The charge is prepared and loaded with an ignition mixture into a vessel for smelting, the entire surface of the fixed mass of the charge is isolated with a bulk heat-resistant layer, the reaction process is initiated, melting is carried out in this insulating layer, in which the bulk heat-resistant material of the insulating layer is used with a fraction of -10+1 mm, moreover, on the upper surface of the charge array, this layer is formed with a thickness of 72-78% of the charge array height, on the side surfaces - with a thickness of 40-48% of the width or diameter of the charge array, and at the same time, the dimensions of the charge array are increased in diameter to 55-100 cm and in height up to 80-130 cm 3 with a corresponding increase in the volume of the melted charge mass up to 0.19-1 m3 and an increase in the mass of the melted charge up to 0.3-1.8 tons.
EFFECT: invention allows smelting iron alloys from charge material obtained by enrichment of ash waste from thermal power plants while maintaining environmental cleanliness and the absence of smoke, dust and other emissions during smelting.
3 cl, 3 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве сплавов железа с легирующими элементами металлотермическим способом, в частности внепечной плавкой «на блок».The invention relates to metallurgy and can be used in the production of iron alloys with alloying elements by the metal-thermal method, in particular out-of-furnace melting "on the block".

Известны способы карботермической и металлотермической выплавки железных сплавов, ферросплавов в электропечи путем восстановления металлов из оксидов углеродистыми или металлическими восстановителями: алюминием или кремнием [Каблуковский А.Ф. Производство электростали и ферросплавов. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. – 511 с.]. При этом для получения основной массы железных сплавов изначально используют карботермические процессы, и получаемые стали в дальнейшем легируют ванадием, кремнием, марганцем и другими химическими элементами, вводимыми в расплав с помощью ферросплавов и лигатур. Высокопроизводительная карботермическая электропечная выплавка с высокими затратами электроэнергии приводит к загрязнению окружающей среды, выбросам CO2 (повышенному «углеродному следу»), оксидов азота и летучих оксидов примесей в виде газа и дыма.Known methods of carbothermic and metal-thermal smelting of iron alloys, ferroalloys in an electric furnace by reducing metals from oxides with carbonaceous or metal reducing agents: aluminum or silicon [Kablukovskiy A.F. Production of electric steel and ferroalloys. - M.: ICC "Akademkniga", 2003. - 511 p.]. At the same time, carbothermal processes are initially used to obtain the bulk of iron alloys, and the resulting steels are subsequently alloyed with vanadium, silicon, manganese and other chemical elements introduced into the melt using ferroalloys and master alloys. High-performance carbothermal electric furnace smelting with high energy costs leads to environmental pollution, emissions of CO 2 (increased "carbon footprint"), nitrogen oxides and volatile oxide impurities in the form of gas and smoke.

Классическими недостатками высокопроизводительных промышленных способов, включающих карботермическое или металлотермическое восстановление железа в виде сплавов, являются использование дорогостоящего электропечного и дымопылеулавливающего оборудования, затраты на дорогостоящие футеровки и большой расход электроэнергии для выплавки.The classic disadvantages of high-performance industrial methods, including carbothermal or metallothermic reduction of iron in the form of alloys, are the use of expensive electric furnace and smoke and dust extraction equipment, the cost of expensive linings and high power consumption for smelting.

Известные высокопроизводительные карботермические, металлотермические способы выплавки сплавов железа, например с ванадием и кремнием, в своей основе имеют сложности при непосредственном проплавлении диспергированных шихтовых материалов, фракцией менее 0,5 мм, которыми являются, например, концентраты, полученные из зольных отходов. Плавка таких диспергированных материалов малоэффективна из-за повышенного улета пылящих шихтовых материалов и восстановленных частиц металлов. Получаемые брикеты или окатыши золы могут рассыпаться при перевалке, при руднотермической дуговой плавке, в результате чего мелкие частицы сырья в виде пыли выносятся конвекционными потоками из плавильного пространства. Восстановление с помощью угля, кокса и других углеродистых веществ с сопутствующими затратами электроэнергии создает повышенный углеродный след от выплавки. Силикотермические электропечные способы требуют затрат дорожающих ферросилиция и электроэнергии. Для промышленной реализации известных вышеуказанных способов требуются дорогостоящие газопылеулавливающие системы, газоочистное оборудование для соблюдения экологических норм.Known high-performance carbothermal, metal-thermal methods for smelting iron alloys, for example with vanadium and silicon, basically have difficulties in directly melting dispersed charge materials with a fraction of less than 0.5 mm, which are, for example, concentrates obtained from fly ash. The melting of such dispersed materials is inefficient due to the increased escape of dusty charge materials and reduced metal particles. The resulting briquettes or ash pellets can crumble during transshipment, during ore-thermal arc melting, as a result of which small particles of raw materials in the form of dust are carried out by convection currents from the melting space. Restoration using coal, coke and other carbonaceous substances, with the associated energy costs, creates an increased carbon footprint from smelting. Silicothermal electric furnace methods require the cost of ferrosilicon and electricity that are becoming more expensive. For the industrial implementation of the above known methods, expensive gas and dust collection systems and gas cleaning equipment are required to comply with environmental standards.

В металлургии также применяются менее производительные – внепечные алюминотермические способы получения плавкой «на блок» (или с разливкой) различных сплавов с железом, лигатур и других специальных сплавов, технически чистых металлов [Лякишев Н.П. и др. Алюминотермия. – М.: Металлургия, 1978. – 327 с.]. In metallurgy, less productive are also used - out-of-furnace aluminothermic methods for producing various alloys with iron, ligatures and other special alloys, commercially pure metals by melting "on a block" (or with pouring) [Lyakishev N.P. etc. Aluminothermy. - M.: Metallurgy, 1978. - 327 p.].

В способе выплавки ванадийсодержащего сплава (сплава железом с ванадием и кремнием) внепечным алюминотермическим процессом [патент РФ №2374349] проводят подготовку шихты, содержащей ванадийсодержащий компонент и алюминий, частичную или полную их загрузку в плавильный горн, зажигание шихты, восстановление оксидов шихты алюминием, выдержку расплавов, выпуск шлаков и охлаждение ванадийсодержащего сплава. В этом способе в качестве ванадийсодержащего компонента используют конверторный ванадиевый шлак, при подготовке в состав шихты вводят смесь извести и магнезита в количестве 5-20% от веса вводимого алюминия при поддержании в ней отношения оксидов кальция к оксидам магния в пределах 1:(1-0,5), при этом всю шихту перед загрузкой в плавильный горн нагревают до температуры 200-550°С. В примерах по этому способу приведены очень малые массы шихтовых компонентов, в сумме не превышающие 300 грамм (0,0003 тонны). Это не подтверждает эффективность способа на промышленном уровне, при котором требуются получать массы слитков в несколько десятков, сотен или тысяч килограммов за 1 плавку. При масштабировании способа на промышленный уровень, увеличивая массы шихты, например в 100 и 1000 раз, появляется дополнительная технологическая проблематика по аппаратному обеспечению выплавки и существенным корректировкам составов шихты. Конвертерный ванадиевый шлак является дорогостоящим продуктом, потому что его производство затратно и многостадийно, начиная с добычи и обогащения железной руды, содержащей ванадий, затем доменной выплавки ванадиевого чугуна с необходимыми подготовительными процессами (подготовка шихты, углеродистого восстановителя, флюсов), и заканчивая конвертерной плавкой.In the method for smelting a vanadium-containing alloy (an alloy of iron with vanadium and silicon) by an out-of-furnace aluminothermic process [RF patent No. melts, release of slags and cooling of the vanadium-containing alloy. In this method, converter vanadium slag is used as a vanadium-containing component; during preparation, a mixture of lime and magnesite is introduced into the mixture in an amount of 5-20% by weight of the input aluminum while maintaining the ratio of calcium oxides to magnesium oxides in it within 1: (1-0 ,5), while the entire mixture is heated to a temperature of 200-550°C before being loaded into the melting hearth. In the examples of this method, very small masses of charge components are given, in the amount not exceeding 300 grams (0.0003 tons). This does not confirm the effectiveness of the method at the industrial level, in which it is required to obtain masses of ingots of several tens, hundreds or thousands of kilograms per 1 heat. When scaling the method to an industrial level, increasing the mass of the charge, for example, by 100 and 1000 times, additional technological problems arise in terms of the smelting hardware and significant adjustments to the charge compositions. Converter vanadium slag is an expensive product, because its production is costly and multi-stage, starting with the extraction and enrichment of iron ore containing vanadium, then blast-furnace smelting of vanadium pig iron with the necessary preparatory processes (preparation of charge, carbonaceous reducing agent, fluxes), and ending with converter smelting.

Приведенный способ [патент РФ №2374349] и большинство других внепечных способов, осуществляемых в плавильных футерованных горнах или тиглях преимущественно в открытой воздушной среде, дают пылегазовые выбросы, дым, ухудшающие условия труда и экологическую обстановку. Для соблюдения экологической чистоты способов металлотермической горновой выплавки железных сплавов (с превалирующей массовой долей железа) «на блок» используют дымопылеулавливающее оборудование и затрачивают дорогостоящие футеровки.The above method [RF patent No. 2374349] and most other out-of-furnace methods carried out in melting lined hearths or crucibles, mainly in open air, give dust and gas emissions, smoke, worsening working conditions and the environment. To maintain the environmental friendliness of the methods of metal-thermal mining smelting of iron alloys (with a prevailing mass fraction of iron), smoke and dust-catching equipment is used “per block” and expensive linings are used.

Известны также способы металлотермической выплавки «на блок» в закрытых, вакуумируемых камерах [патенты РФ №2269585 и №2034058], при этом пылегазовые выбросы отсутствуют, но вакуумное плавильное оборудование имеет очень высокую стоимость и сложности эксплуатации.There are also known methods of metal-thermal smelting "on a block" in closed, evacuated chambers [RF patents No. 2269585 and No. 2034058], while there are no dust and gas emissions, but vacuum melting equipment has a very high cost and complexity of operation.

В способе [патент РФ №2465361] экзотермическую шихту загружают в тонкостенный цилиндр, который предварительно устанавливают в шахте плавильного горна коаксиально его перфорированным стенкам. Пространство между тонкостенным цилиндром и перфорированными стенками шахты засыпают зернистым газопроницаемым огнеупорным материалом, затем тонкостенный цилиндр удаляют, а шихту засыпают сверху также зернистым газопроницаемым огнеупорным материалом. После этого инициируют начало экзотермической реакции, во время которой из реакционной зоны через зернистый газопроницаемый огнеупорный материал и перфорированные стенки шахты плавильного горна происходит отвод газов, а после окончания реакции и выпуска шлака осуществляют разборку горна и отделяют слиток от остатков шлака.In the method [RF patent No. 2465361], the exothermic charge is loaded into a thin-walled cylinder, which is pre-installed in the smelter shaft coaxially with its perforated walls. The space between the thin-walled cylinder and the perforated walls of the shaft is filled with granular gas-permeable refractory material, then the thin-walled cylinder is removed, and the charge is also filled from above with granular gas-permeable refractory material. After that, the start of an exothermic reaction is initiated, during which gases are removed from the reaction zone through a granular gas-permeable refractory material and perforated walls of the melting hearth shaft, and after the reaction is completed and the slag is discharged, the hearth is dismantled and the ingot is separated from the slag residues.

Несмотря на то, что в этом способе перфорированный горн позволяет минимизировать давление газов (обеспечивается дренажный отвод газов), выбросы расплавленной шихты через отверстия перфорации и из верхней открытой части горна не исключены, что подтверждается практическим использованием способа с большими массами шихты с термичностью более 600 ккал/кг (более 2512 кДж/кг), особенно если в каком-либо из участков шихты или футеровки оказывается повышенное содержание влаги, газообразующих веществ (органических или др.). Добиться при металлотермической плавке равномерно распределяемого давления газов, выходящих через отверстия в стенках горна, очень сложно, и через одно или группу отверстий возможен резкий пробой газов и расплава. При увеличении объемов выплавляемых сплавов применение перфорированного горна не обеспечивает условий безопасности труда и исключения выбросов. Кроме того, указанный способ и горн не позволяют оперативно проводить сыпучую перефутеровку – засыпку слоем зернистого газопроницаемого огнеупорного материала. Так как горн в виде полого цилиндра устанавливается на огнеупорное основание (подину), то при разборке горна - извлечении продуктов выплавки, этот зернистый материал рассыпается. И для следующей плавки его необходимо собрать и опять засыпать в горн, установленный на основание из огнеупорного материала. Этот процесс подготовки горна к плавке является трудоемким и сложным.Despite the fact that in this method the perforated hearth allows minimizing the pressure of gases (drainage removal of gases is provided), emissions of molten charge through the perforation holes and from the upper open part of the hearth are not excluded, which is confirmed by the practical use of the method with large masses of charge with a thermal capacity of more than 600 kcal. /kg (more than 2512 kJ/kg), especially if in any of the sections of the charge or lining there is an increased content of moisture, gas-forming substances (organic or other). It is very difficult to achieve a uniformly distributed pressure of gases escaping through holes in the hearth walls during metallothermic melting, and a sharp breakdown of gases and melt is possible through one or a group of holes. With an increase in the volumes of melted alloys, the use of a perforated hearth does not provide labor safety conditions and eliminate emissions. In addition, this method and the hearth do not allow for prompt granular relining - backfilling with a layer of granular gas-permeable refractory material. Since the hearth in the form of a hollow cylinder is installed on a refractory base (hearth), when dismantling the hearth - extracting the products of smelting, this granular material crumbles. And for the next heat, it must be collected and again poured into the hearth, installed on a base of refractory material. This process of preparing the hearth for melting is time-consuming and complex.

Наиболее близким и выбранным за прототип является способ металлотермической плавки [патент РФ № 2406767], который включает подготовку шихты, загрузку шихты в емкость для проведения плавки с ее изолированием сыпучим огнеупорным слоем, инициирование процесса реакции, подготовленный массив шихты фиксируют от рассыпания и с запальной смесью загружают в емкость для проведения плавки, при этом сыпучим огнеупорным слоем изолируют всю поверхность фиксированного массива шихты. В прототипе для выплавки специальных сплавов с железом (ферросплавов) указано использование дорогостоящих рудных концентратов – ильменитового и хромитового. Для увеличения содержаний ведущих элементов в сплавах, в шихте по данному способу используются дорогие добавки рутила и хромового ангидрида. В качестве сырья применяются дорогие рудные концентраты с дорогими экзотермическими добавками (для увеличения термичности шихты и повышения степени извлечения ведущих элементов). Этими добавками являются перекись бария и хромовый ангидрид – вредные для экологии и условий труда. The closest and selected for the prototype is the method of metallothermic melting [RF patent No. 2406767], which includes the preparation of the charge, loading the charge into a container for melting with its isolation with a loose refractory layer, initiating the reaction process, the prepared charge array is fixed from spilling and with the ignition mixture loaded into a container for melting, while the loose refractory layer isolates the entire surface of the fixed mass of the charge. The prototype for the smelting of special alloys with iron (ferroalloys) indicates the use of expensive ore concentrates - ilmenite and chromite. To increase the content of the leading elements in the alloys, in the charge according to this method, expensive additives of rutile and chromic anhydride are used. As raw materials, expensive ore concentrates with expensive exothermic additives are used (to increase the thermality of the charge and increase the degree of extraction of the leading elements). These additives are barium peroxide and chromic anhydride - harmful to the environment and working conditions.

Основным недостатком способа - прототипа по его реализации на промышленном высокопроизводительном уровне для выплавки сплавов железа с другими химическими элементами является использование малых объемов шихты, масс шихты не более 0,25 тонны из-за быстрого теплового расширения нагреваемых воздушных и других газов, остающихся в промежутках между частицами засыпанного огнеупорного изолирующего слоя (сыпучей футеровки), и отсутствия своевременного сброса повышенного давления этих газов. При увеличении объема шихты свыше 0,16 м3, массы шихты свыше 0,25 тонны, тепловое расширение газов повышает газовое давление в изолирующем слое в процессе выплавки, и происходит выброс из плавильной емкости (горна) сыпучей футеровки – песка фракцией 0,6-3 мм, при этом происходит частичный выброс расплавленной шихты и дымопылевые выбросы. Это опасные и неэкологичные условия, и результаты выплавки по металлургическому извлечению сплава при этом являются неудовлетворительными.The main disadvantage of the prototype method for its implementation at an industrial high-performance level for smelting iron alloys with other chemical elements is the use of small amounts of charge, the mass of the charge is not more than 0.25 tons due to the rapid thermal expansion of heated air and other gases remaining in the intervals between particles of the filled refractory insulating layer (loose lining), and the lack of timely discharge of the increased pressure of these gases. With an increase in the volume of the charge over 0.16 m 3 , the mass of the charge over 0.25 tons, the thermal expansion of gases increases the gas pressure in the insulating layer during the smelting process, and loose lining is ejected from the melting tank (hearth) - sand with a fraction of 0.6- 3 mm, while there is a partial ejection of the molten charge and smoke and dust emissions. These are dangerous and unecological conditions, and the results of smelting for the metallurgical extraction of the alloy are unsatisfactory.

Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение промышленной эффективности – производительности способа бездымной металлотермической выплавки железных ванадий-, кремний- и алюминий- содержащих сплавов из шихтового материала, полученного из зольных отходов, образующихся от сжигания каменных углей ТЭЦ, при сохранении экологической чистоты способа - отсутствия дымопылевых выделений и выбросов при плавке.The technical problem to be solved by the present invention is to increase industrial efficiency - the productivity of the method of smokeless metal-thermal smelting of iron vanadium-, silicon- and aluminum-containing alloys from charge material obtained from ash waste generated from the combustion of coal from a thermal power plant, while maintaining environmental the purity of the method - the absence of smoke and dust emissions and emissions during melting.

Для решения указанной технической проблемы предложен способ металлотермической выплавки железных сплавов с ванадием, кремнием и алюминием, включающий подготовку шихты, загрузку шихты с запальной смесью в емкость для проведения выплавки с фиксированием массива шихты от рассыпания, изолирование всей поверхности фиксированного массива шихты сыпучим огнеупорным слоем, инициирование процесса реакции, выплавку в этом изолирующем слое, в котором сыпучий огнеупорный изолирующий материал этого слоя используют фракцией -10+1 мм, причем на верхней поверхности массива шихты этот слой формируют толщиной 72-78% высоты массива шихты, на боковых поверхностях - толщиной 40-48% ширины или диаметра массива шихты, и размеры массива шихты увеличивают в диаметре до 55-100 см и по высоте до 80-130 см с соответствующим увеличением объема проплавляемого массива шихты до 0,19-1 м3 и увеличением массы проплавляемой шихты до 0,3-1,8 тонн.To solve this technical problem, a method for metallothermic smelting of iron alloys with vanadium, silicon and aluminum is proposed, including preparation of the charge, loading the charge with the ignition mixture into a vessel for smelting with fixing the charge mass from scattering, isolating the entire surface of the fixed charge mass with a loose refractory layer, initiating reaction process, smelting in this insulating layer, in which the loose refractory insulating material of this layer is used with a fraction of -10 + 1 mm, and on the upper surface of the charge mass this layer is formed with a thickness of 72-78% of the charge mass, on the side surfaces - with a thickness of 40- 48% of the width or diameter of the mass of the charge, and the dimensions of the mass of the charge are increased in diameter up to 55-100 cm and in height up to 80-130 cm with a corresponding increase in the volume of the melted mass of the charge up to 0.19-1 m 3 and an increase in the mass of the melted charge up to 0 ,3-1.8 tons.

В качестве шихтового материала берут концентрат, полученный обогащением зольных отходов, или в качестве шихтового материала используют необогащенные зольные отходы, которые для перевода в шихтовый материал (достаточного для выплавки качества) подвергают окислительному обжигу. Зольные отходы образуются на ТЭЦ в результате сжигания каменных углей. As a charge material, a concentrate obtained by enrichment of ash waste is taken, or unenriched ash waste is used as a charge material, which is subjected to oxidative roasting to be converted into charge material (of sufficient quality for smelting). Ash waste is generated at thermal power plants as a result of combustion of hard coal.

Способ позволяет выплавлять сплав железа с повышенным содержанием кремния и алюминия – ферросиликоалюминий.The method allows smelting an iron alloy with a high content of silicon and aluminum - ferrosilicoaluminum.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в том, что в способе металлотермической выплавки железных сплавов с ванадием, кремнием и алюминием сыпучий огнеупорный материал изолирующего слоя используют фракцией -10+1 мм, причем на верхней поверхности массива шихты этот слой формируют толщиной 72-78% высоты массива шихты, на боковых поверхностях - толщиной 40-48% ширины или диаметра массива шихты, и при этом размеры массива шихты увеличивают в диаметре до 55-100 см и по высоте до 80-130 см с соответствующим увеличением объема проплавляемого массива шихты до 0,19-1 м3 и увеличением массы проплавляемой шихты до 0,3-1,8 тонн. В качестве шихтового материала применяют концентрат, полученный обогащением зольных отходов, или в качестве шихтового материала используют зольные отходы, подвергнутые окислительному обжигу.The technical result of the claimed invention lies in the fact that in the method of metal-thermal smelting of iron alloys with vanadium, silicon and aluminum, loose refractory material of the insulating layer is used with a fraction of -10 + 1 mm, and on the upper surface of the charge array this layer is formed with a thickness of 72-78% of the array height charge, on the side surfaces - with a thickness of 40-48% of the width or diameter of the charge array, and at the same time, the dimensions of the charge mass increase in diameter up to 55-100 cm and in height up to 80-130 cm with a corresponding increase in the volume of the charge mass being melted through to 0.19 -1 m 3 and an increase in the mass of melted charge up to 0.3-1.8 tons. As a charge material, a concentrate obtained by enrichment of ash waste is used, or as a charge material, ash waste subjected to oxidative roasting is used.

Повышение промышленной эффективности – производительности способа достигается увеличением объема проплавляемой шихты с 0,16 м3 (диаметр массива шихты 54 см, высота - 70 см, известные из прототипа) до 0,19-1 м3 (диаметр массива шихты 55-100 см, высота - 80-130 см) и увеличением массы шихты с 0,25 тонны (по прототипу) до 0,3-1,8 тонн. Increasing industrial efficiency - the productivity of the method is achieved by increasing the volume of melted charge from 0.16 m 3 (charge array diameter 54 cm, height - 70 cm, known from the prototype) to 0.19-1 m 3 (charge array diameter 55-100 cm, height - 80-130 cm) and an increase in the mass of the charge from 0.25 tons (according to the prototype) to 0.3-1.8 tons.

Сохранение экологической чистоты и повышение промышленной эффективности способа обеспечивается за счет использования изолирующего слоя из огнеупорного материала фракцией -10+1 мм. Такая фракция обеспечивает дренаж расширяющихся нагреваемых газов от проплавляемой шихты и предотвращает вынос этого слоя огнеупорного материала газовым давлением из плавильной емкости (из открытой верхней части горна). В результате выбросы огнеупорного материала и расплава отсутствуют. При этом сохраняется ограничение контакта проплавляемой шихты с компонентами воздуха (плавка закрыта от притока воздуха извне), поэтому дым при выплавке не образуется, выбросы дыма и пыли в воздушную атмосферу отсутствуют.Maintaining environmental friendliness and increasing the industrial efficiency of the method is ensured through the use of an insulating layer of refractory material with a fraction of -10+1 mm. Such a fraction provides drainage of expanding heated gases from the charge being melted and prevents the removal of this layer of refractory material by gas pressure from the melting vessel (from the open upper part of the hearth). As a result, there are no refractory and melt emissions. At the same time, the restriction of the contact of the mixture being melted with air components remains (the melt is closed from the inflow of air from the outside), therefore, smoke is not formed during smelting, and there are no emissions of smoke and dust into the air atmosphere.

В предлагаем способе в качестве исходного сырья для получения шихтового материала и выплавки предпочтительно используют зольные отходы сгорания каменных углей ТЭЦ, проблема переработки и полезного использования этих отходов является всё более актуальной.In the proposed method, as a feedstock for the production of charge material and smelting, ash waste from the combustion of coal from a thermal power plant is preferably used, the problem of processing and beneficial use of these wastes is becoming more and more urgent.

В таблице 1 приведен состав зольных отходов, концентрата, полученного из этих отходов, и получаемых железных сплавов с ванадием и кремнием. Богатый железом шихтовый материал – концентрат - получают двухстадийным обогащением этих зольных отходов. Обогащение проводят стандартными методами [Справочник по обогащению руд. – М.: Недра, 1982]. Первая стадия обогащения – гидродинамическая сепарация, вторая – магнитно-гравитационная сепарация с дальнейшей сушкой.Table 1 shows the composition of the bottom ash, the concentrate obtained from these wastes, and the resulting iron alloys with vanadium and silicon. Iron-rich charge material - concentrate - is obtained by two-stage enrichment of these ash wastes. Enrichment is carried out by standard methods [Handbook for the enrichment of ores. – M.: Nedra, 1982]. The first stage of enrichment is hydrodynamic separation, the second is magnetic-gravity separation with further drying.

Возможно использование шихтового материала, полученного из зольных отходов другого происхождения (не только от сгоревших каменных углей ТЭЦ) с высоким содержанием железа, ванадия и кремния.It is possible to use charge material obtained from ash waste of another origin (not only from burnt coals of thermal power plants) with a high content of iron, vanadium and silicon.

В качестве восстановителя предпочтительно используют недорогие алюминиевые отходы в виде измельченной стружки и её отсевов, сложных в классической рециклинговой переработке (при рециклинге стружку и её отсевы брикетируют и обычно переплавляют роторных печах часто без сортировки – получают из них чушки вторичного алюминия низких сортов).As a reducing agent, it is preferable to use inexpensive aluminum waste in the form of crushed chips and its screenings, which are difficult in classical recycling processing (when recycling, chips and its screenings are briquetted and usually remelted in rotary furnaces, often without sorting - they produce secondary aluminum ingots of low grades).

В предлагаемом способе для формирования изолирующего слоя в качестве сыпучего огнеупорного материала (огнеупорная засыпка) можно использовать, например отходы собственного алюминотермического производства – измельченные шлаки, образующиеся в результате предшествующих внепечных плавок.In the proposed method, for the formation of an insulating layer, as a bulk refractory material (refractory filling), one can use, for example, waste from own aluminothermic production - crushed slag resulting from previous out-of-furnace melts.

Таким образом, в предлагаемом способе выплавки можно максимально полно скомпоновать полезное использование промышленных отходов: шихтовый материал, восстановитель и огнеупоры берутся из промышленных отходов.Thus, in the proposed method of smelting, it is possible to fully combine the beneficial use of industrial waste: charge material, reducing agent and refractories are taken from industrial waste.

В предлагаемом способе исключено использование дорогих экзотермических добавок, потому что тепла, выделяемого при алюминотермической реакции оксидов FeO, Fe2O3, SiO2, V2O5 с алюминием, находящихся в шихтовой смеси, хватает (с запасом) для качественного процесса металлотермической плавки с извлечением необходимых ведущих элементов сплава на уровне 90-97%. In the proposed method, the use of expensive exothermic additives is excluded, because the heat generated during the aluminothermic reaction of oxides FeO, Fe 2 O 3 , SiO 2 , V 2 O 5 with aluminum, which are in the charge mixture, is enough (with a margin) for a high-quality process of metal-thermal melting with the extraction of the necessary leading elements of the alloy at the level of 90-97%.

Таблица 1. Состав золы 1) и концентрата, полученного из этой золы, и возможные составы железных сплавов, выплавленных из этих отходовTable 1. Composition of ash 1) and concentrate obtained from this ash, and possible compositions of iron alloys smelted from these wastes

КомпонентComponent Содержание компонентов в золе 1)
и в концентрате 2) , масс. %
Component content in ash 1)
and in concentrate 2) , wt. %
Содержание компонентов в готовом железном сплаве с ванадием и кремниемThe content of components in the finished iron alloy with vanadium and silicon
фактическое
в исходной комплексной пробе золы 1)
actual
in the initial complex ash sample 1)
типовой диапазон
в концентрате2)
typical range
in concentrate 2)
типовое
в концентрате2)
typical
in concentrate 2)
извлечение
элементов
из 1 тонны концентрата
в сплав, кг
extraction
elements
from 1 ton of concentrate
in alloy, kg
типовое cодержание элементов
в 1 тонне сплава, кг
typical content of elements
in 1 ton of alloy, kg
типовой диапазон элементов
в готовом сплаве 2),
масс. %
typical element range
in finished alloy 2) ,
mass. %
Fe мет.Fe met. 1,61.6 7,1-8,07.1-8.0 77 68 Fe68 Fe 815 Fe815 Fe 80-83 Fe80-83 Fe FeOFeO 7,837.83 31,8-34,731.8-34.7 32,932.9 250 Fe250 Fe Fe2O3 Fe2O3 _ 8,028.02 32,2-35,132.2-35.1 33,133.1 227 Fe227Fe SiO2 SiO2 4545 6,5-8,26.5-8.2 88 36 Si36 Si 55 Si55 Si 4-7 Si4-7 Si V2O5 V 2 O 5 0,20.2 9,1-9,89.1-9.8 9,59.5 51 V51V 75 V75V 6-8 V6-8V MnOMNO 1,141.14 2,3-2,62.3-2.6 2,42.4 17 Mn17 Mn 25 Mn25 Mn 2-3 Mn2-3 Mn Al2O3 Al2O3 _ 18,718.7 2,8-4,12.8-4.1 3,53.5 переходит в шлак,
10 кг - остаточный Al от алюминотермии
goes to slag
10 kg - residual Al from aluminothermy
15 Al15 Al 0,5-1,5 Al0.5-1.5Al
CaOCaO 6,026.02 0,9-2,10.9-2.1 1,31.3 переходит в шлакgoes to slag в шлакеin slag -- MgOMgO 2,552.55 0,4-0,70.4-0.7 0,50.5 переходит в шлакgoes to slag в шлаке in slag -- TiO2 TiO2 11 0,2-0,30.2-0.3 0,20.2 в примесь и шлакinto impurities and slag примесьadmixture -- Na2O Na2O 0,80.8 0,05-0,10.05-0.1 0,10.1 переходит в шлакgoes to slag в шлаке  in slag -- K2O K2O 1,141.14 0,05-0,20.05-0.2 0,10.1 переходит в шлакgoes to slag в шлаке  in slag -- СWITH 4,294.29 0,1-0,50.1-0.5 0,20.2 в примесь и шлакinto impurities and slag примесьadmixture -- SS 0,110.11 0,1-0,30.1-0.3 0,10.1 в примесь и шлакinto impurities and slag примесьadmixture -- Прочие, примесиOthers, impurities 1,691.69 0,8-1,40.8-1.4 1,11.1 10, включая Ti10 including Ti 15,
включая Ti
15,
including Ti
1,5-3 прочие, 1.5-3 others,
ИТОГОTOTAL 100100 -- 100100 670670 10001000 100 100

Примечания: 1) Зольные отходы сгорания каменных углей ТЭЦ.Notes: 1) Ash waste from the combustion of hard coals of CHPP.

2) Концентрат получен двухстадийным обогащением зольных отходов ТЭЦ.2) The concentrate was obtained by two-stage enrichment of ash waste from the CHPP.

3) Сумма массовых долей полезных элементов V, Si и Mn (Mn как полезная примесь) составляет 12-18%.3) The sum of the mass fractions of useful elements V, Si and Mn (Mn as a useful impurity) is 12-18%.

Для осуществления предлагаемого способа выплавки в качестве шихтового материала используют концентрат, полученный двухстадийным обогащением зольных отходов сгорания каменных углей ТЭЦ (вариант 1) и зольные отходы, подвергнутые окислительному обжигу (вариант 2). Химический состав обоих видов шихтового материала, полученного из зольных отходов, приведен в таблице 2.To implement the proposed smelting method, a concentrate obtained by a two-stage enrichment of ash waste from the combustion of coal from a thermal power plant (option 1) and ash waste subjected to oxidative roasting (option 2) is used as a charge material. The chemical composition of both types of charge material obtained from fly ash is shown in Table 2.

Таблица 2. Компоненты шихтыTable 2. Charge components

Компоненты Components Химический состав, масс. %Chemical composition, wt. % ОписаниеDescription Шихтовый материалCharge material вариант 1
для выплавки железных сплавов
с ванадием
и кремнием
– концентрат 1)
option 1
for smelting iron alloys
with vanadium
and silicon
– concentrate 1)
7,1-8,0 Fe, 31,8-34,7 FeO, 32,2-35,1 Fe2O3, 6,5-8,2 SiO2, 9,1-9,8 V2O5, 2,3-2,6 MnO, 0,9-2,1 CaO,
0,4-0,7 MgO, 2,8-4,1 Al2O3, 0,2-0,3 TiO2, 0,1-0,2 K2O и Na2O, 0,1-0,4 C, 0,1-0,3 S, влага, прочие – 0,8-1,4
7.1-8.0 Fe, 31.8-34.7 FeO, 32.2-35.1 Fe 2 O 3 , 6.5-8.2 SiO 2 , 9.1-9.8 V 2 O 5 , 2.3-2.6 MnO, 0.9-2.1 CaO,
0.4-0.7 MgO, 2.8-4.1 Al 2 O 3 , 0.2-0.3 TiO 2 , 0.1-0.2 K 2 O and Na 2 O, 0.1- 0.4 C, 0.1-0.3 S, moisture, others - 0.8-1.4
Концентрат, полученный двухстадийным обогащением зольных отходов сгорания каменных углей ТЭЦConcentrate obtained by two-stage enrichment of ash waste from the combustion of hard coals from a thermal power plant
вариант 2
для выплавки ферросиликоалюминия
– подготовленные зольные отходы 2)
option 2
for smelting ferrosilicoaluminum
– prepared fly ash 2)
19,5 Fe2O3, 47 SiO2, 0,2 V2O5, 1,15 MnO, 19,7 Al2O3, 6,2 CaO, 2,6 MgO,
1 TiO2, 0,5 Na2O, 1,1 K2O, 0,25 С, 0,05 S, прочие – 2.
19.5 Fe 2 O 3 , 47 SiO 2 , 0.2 V 2 O 5 , 1.15 MnO, 19.7 Al 2 O 3 , 6.2 CaO, 2.6 MgO,
1 TiO 2 , 0.5 Na 2 O, 1.1 K 2 O, 0.25 C, 0.05 S, others - 2.
Без обогащения.
После окислительного обжига при 1000°С в течение 3 часов для уменьшения содержания углерода, серы, влаги
No enrichment.
After oxidation firing at 1000°C for 3 hours to reduce the content of carbon, sulfur, moisture
Технологические Technological алюминиевые стружка
и отсевы
aluminum shavings
and dropouts
Алюминиевая стружка: Al не менее 92,5, 0,3-6 Mg, 0,2-5 Si, не более:
0,4 Cu, 0,1 Zn, 0,03 Pb, 0,02% Sn;
алюминиевые отходы
(алюминиевая банка и др):
97 Al, 0,8 Mg, 0,2 Si, 0,6 Fe,
0,2 Cu, 0,7 Mn, 0,02 Zn, 0,8 C
Aluminum shavings: Al not less than 92.5, 0.3-6 Mg, 0.2-5 Si, not more than:
0.4 Cu, 0.1 Zn, 0.03 Pb, 0.02% Sn;
aluminum waste
(aluminum can, etc.):
97 Al, 0.8 Mg, 0.2 Si, 0.6 Fe,
0.2 Cu, 0.7 Mn, 0.02 Zn, 0.8 C
Измельченная стружка вторичного алюминия, размер частиц 0,1-5 мм;
измельченные алюминиевые отходы
СТО 74845470-2006,
размер частиц – 0,3-5 мм
Crushed shavings of secondary aluminum, particle size 0.1-5 mm;
shredded aluminum waste
STO 74845470-2006,
particle size - 0.3-5 mm
известь
(оксид кальция технический)
lime
(technical calcium oxide)
85-93 СаO, 3-5 MgO, 1,5-2 SiO2, гидратная вода – не более 2%,
СО2 – не более 4%
85-93 CaO, 3-5 MgO, 1.5-2 SiO 2 , water of hydration - no more than 2%,
CO 2 - no more than 4%
Порошок негашеной известиQuicklime powder

Примечания:Notes:

1) Химический состав указан в интервальных значениях, так как обогащение усредненных по составу зольных отходов технологически дает неоднородный шихтовый материал в разных обогащенных партиях.1) The chemical composition is indicated in interval values, since the enrichment of composition-averaged ash waste technologically gives a heterogeneous charge material in different enriched batches.

2) Химический состав указан в усредненных по 5 пробам значениях; типовые интервальные содержания диоксида кремния 45-48%, оксидов железа 19-21%.2) The chemical composition is indicated in average values for 5 samples; typical interval content of silicon dioxide 45-48%, iron oxides 19-21%.

Ниже приводятся сведения о количестве восстановителя, необходимого для выплавки железного сплава с ванадием и кремнием, рассчитано на 1 тонну шихтового материала - концентрата.Below is information on the amount of reducing agent required for smelting an iron alloy with vanadium and silicon, calculated per 1 ton of charge material - concentrate.

Компонент концентрата Содержание, Восстановитель,Concentrate component Content, Reducing agent,

(в 1 тонне) кг (отходы 93- 96%Al), кг (in 1 ton) kg (waste 93-96% Al), kg

Железо Fe мет. 71 – 80 -Iron Fe met. 71 - 80 -

закись железа FeO 318 – 347 83,7 – 91,3iron oxide FeO 318 - 347 83.7 - 91.3

окись железа Fe2O3 322 – 351 114,2 – 124,5iron oxide Fe 2 O 3 322 - 351 114.2 - 124.5

диоксид кремния SiO2 65 – 82 41 – 51,8silicon dioxide SiO 2 65 - 82 41 - 51.8

пятиокись ванадия V2O5 91 – 98 47,4 – 51vanadium pentoxide V 2 O 5 91 - 98 47.4 - 51

оксид марганца MnO 23 – 26 6,1 – 7manganese oxide MnO 23 - 26 6.1 - 7

ИТОГО 292,4 – 325,6.TOTAL 292.4 - 325.6.

Для выплавки 1 тонны железного сплава с ванадием и кремнием из концентрата, полученного двухстадийным обогащением зольных отходов сгорания каменных углей ТЭЦ, используют следующий состав шихты:For the smelting of 1 ton of iron alloy with vanadium and silicon from a concentrate obtained by two-stage enrichment of ash waste from the combustion of coal from a thermal power plant, the following charge composition is used:

кг масс. % kg mass. %

Концентрат, полученный из зольных отходов 1410 – 1615 74 – 75Ash waste concentrate 1410 – 1615 74 – 75

Алюминиевые стружка и отсевы 436 – 486 22 – 23Aluminum shavings and screenings 436 – 486 22 – 23

Известь 60 – 90 3 – 4.Lime 60 - 90 3 - 4.

Для уменьшения термичности шихты при необходимости возможна добавка к концентрату золы, т.е. предварительно прокаленных зольных отходов сгорания каменных углей ТЭЦ.To reduce the thermality of the mixture, if necessary, it is possible to add to the ash concentrate, i.e. pre-calcined ash waste from the combustion of coal from a thermal power plant.

По предлагаемому способу из необогащенных зольных отходов сгорания каменных углей ТЭЦ при добавлении железной окалины избытка алюминиевого восстановителя можно выплавлять сплав железа с повышенным содержанием кремния и алюминия – ферросиликоалюминий.According to the proposed method, it is possible to smelt an iron alloy with a high content of silicon and aluminum - ferrosilicoaluminum - from unenriched ash waste from the combustion of coal from a thermal power plant, with the addition of iron scale and an excess of aluminum reducing agent.

Ниже приводятся сведения о количестве восстановителя, необходимого для выплавки ферросиликоалюминия, и количественная характеристика компонентов в получаемом сплаве (рассчитано на 1 тонну необогащенных прокаленных зольных отходов ТЭЦ).Below is information on the amount of reducing agent required for the smelting of ferrosilicoaluminum, and the quantitative characteristics of the components in the resulting alloy (calculated per 1 tonne of unenriched calcined ash waste from a thermal power plant).

Компонент Содержание, Восстановитель Выход элементовComponent Content, Reducer Output Items

концентрата (в 1 тонне) кг (отходы 93-96%Al), кг в сплав, кгconcentrate (in 1 ton) kg (waste 93-96% Al), kg into alloy, kg

окись железа Fe2O3 195 70 133 Feiron oxide Fe 2 O 3 195 70 133 Fe

диоксид кремния SiO2 470 297 213 Sisilicon dioxide SiO 2 470 297 213 Si

пятиокись ванадия V2O5 2 1 1 Vvanadium pentoxide V 2 O 5 2 1 1 V

оксид марганца MnO 11,5 3 8 Mnmanganese oxide MnO 11.5 3 8 Mn

оксид кальция CaO 62 - -calcium oxide CaO 62 - -

прочие 249,5 - 17other 249.5 - 17

ДОБАВЛЯЕТСЯ:ADDED:

алюминиевые стружкаaluminum shavings

и её отсевы 52,6 - 50 Aland its screenings 52.6 - 50 Al

окалина железная 100 32,6 71 Feiron scale 100 32.6 71 Fe

ИТОГО 403,6 493 (слиток).TOTAL 403.6 493 (ingot).

Для выплавки 1 тонны ферросиликоалюминия из необогащенных зольных отходов сгорания каменных углей ТЭЦ используют следующий состав шихты:For the smelting of 1 tonne of ferrosilicoaluminum from unenriched ash waste from coal combustion at CHPPs, the following charge composition is used:

кг масс. % kg mass. %

Зольные отходыAsh waste

после окислительного обжига 2020 – 2050 65 – 66after oxidation firing 2020 – 2050 65 – 66

Окалина железная 200 – 205 6 – 7Iron scale 200 – 205 6 – 7

Алюминиевые стружка и отсевы 920 – 930 28 – 29.Aluminum shavings and screenings 920 – 930 28 – 29.

На прилагаемой к описанию фигуре 1 приведена принципиальная схема основного оборудования для металлотермической выплавки – один укомплектованный горн (слева) с зафиксированным массивом шихты и система из двух горнов (справа).Figure 1 attached to the description shows a schematic diagram of the main equipment for metal-thermal smelting - one completed hearth (left) with a fixed array of charge and a system of two hearths (right).

Схематично на фигуре 1 показано:Schematically, figure 1 shows:

1 – горн (толщина стенки 20 мм),1 - horn (wall thickness 20 mm),

2 – массив шихты в тонкостенном стальном цилиндре,2 - an array of charge in a thin-walled steel cylinder,

3 – слой сыпучего огнеупорного изолирующего материала,3 - a layer of loose refractory insulating material,

4 – запальная смесь (в отдельном пакете) с нихромовой спиралью,4 - ignition mixture (in a separate package) with a nichrome spiral,

5 – корзина для транспортировки массива шихты и извлечения продуктов выплавки,5 - a basket for transporting an array of charge and extracting smelting products,

6 – петли для транспортировки горна,6 - loops for transporting the horn,

7 – слой (подложка) огнеупорного (магнезитового) песка,7 - layer (substrate) of refractory (magnesite) sand,

8 – электропровода, присоединенные к нихромовой спирали в запальной смеси,8 - electrical wires attached to the nichrome spiral in the ignition mixture,

9 – продукт выплавки – шлак;9 - smelting product - slag;

10 – продукт выплавки – слиток,10 - smelting product - ingot,

11 – корка оплавившегося изолирующего материала (огнеупорного песка и шлака),11 - crust of melted insulating material (refractory sand and slag),

12 – кран-балка (осуществляет подъем реактора с помощью строп или траверсы).12 - beam crane (lifts the reactor using slings or traverses).

В предлагаемом способе металлотермической выплавки железных сплавов с ванадием, кремнием и алюминием подготовку шихты осуществляют стандартными методами [Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И. Теория и технология производства ферросплавов. - М.: Металлургия, 1988. - 784 с.], включающими дозирование шихтовых компонентов (при необходимости предварительную просушку или прокаливание) и перемешивание. Как и в других способах металлотермической выплавки «на блок» дополнительные шихтовые компоненты (алюминиевые отходы и известь) используют в измельченном виде (с фракцией -5+1 мм), при этом концентрат (полученный обогащением зольных отходов) используют с размерами частиц менее 1 мм.In the proposed method of metal-thermal smelting of iron alloys with vanadium, silicon and aluminum, the preparation of the charge is carried out by standard methods [Gasik M.I., Lyakishev N.P., Emlin B.I. Theory and technology of production of ferroalloys. - M.: Metallurgy, 1988. - 784 S.], including the dosing of charge components (if necessary, pre-drying or calcination) and mixing. As in other methods of metal-thermal smelting “per block”, additional charge components (aluminum waste and lime) are used in crushed form (with a fraction of -5 + 1 mm), while the concentrate (obtained by enrichment of fly ash) is used with particle sizes less than 1 mm .

После перемешивания шихтовых компонентов фиксируют массив шихты, предотвращая его рассыпание, - засыпают шихту в тонкостенный цилиндр, установленный на подложке из сыпучего огнеупорного изолирующего материала в корзине.After mixing the charge components, the mass of the charge is fixed, preventing its spillage - the charge is poured into a thin-walled cylinder mounted on a substrate of loose refractory insulating material in a basket.

Затем массив шихты, фиксированный этим цилиндром от рассыпания, загружают на указанной подложке в этой корзине в емкость для проведения выплавки – горн.Then the mass of the charge, fixed by this cylinder from spilling, is loaded on the specified substrate in this basket into a container for smelting - a hearth.

Фиксированный массив шихты изолируют толстым массивным слоем огнеупорных тугоплавких неметаллических частиц. То есть пространство внутри горна заполняют сыпучим огнеупорным изолирующим материалом. Корзина с массивом шихты, зафиксированным цилиндром, оказывается в слое этого изолирующего материала.The fixed array of charge is insulated with a thick massive layer of refractory refractory non-metallic particles. That is, the space inside the hearth is filled with loose refractory insulating material. A basket with an array of charge, fixed by a cylinder, is in a layer of this insulating material.

При этом в верхний или нижний слой шихты предварительно вложена запальная термитная смесь с селитрой, а в запальную смесь вставлена спираль сопротивления из нихрома. От этой спирали за пределы горна вытянуты электропровода для последующего инициирования металлотермической реакции через запал.At the same time, an ignition thermite mixture with saltpeter is previously embedded in the upper or lower layer of the charge, and a nichrome resistance spiral is inserted into the ignition mixture. Electric wires are extended from this spiral outside the hearth for the subsequent initiation of a metallothermic reaction through a fuse.

Инициирование процесса металлотермической реакции можно проводить электрической дугой или электроискровым методом, с помощью зажигательных или термитных смесей различных составов.The initiation of the metallothermic reaction process can be carried out by an electric arc or an electrospark method, using incendiary or thermite mixtures of various compositions.

Заполнение горна сыпучим огнеупорным изолирующим материалом выполняют из соседнего поднятого горна, заполненного этим изолирующим материалом, выполненного с обеспечением возможности сброса этого изолирующего материала.The filling of the hearth with loose refractory insulating material is performed from an adjacent raised hearth filled with this insulating material, made with the possibility of dropping this insulating material.

Изолируют всю поверхность массива шихты, и тем самым, доступ воздуха к шихте минимизируют. Изолирующий слой создают, например, засыпкой смеси кремнеземного и огнеупорного песка и щебня (магнезитового или др.) или измельченными тугоплавкими минералами, измельченными тугоплавкими отходами производств (например, тугоплавкие шлаки и т. д.).The entire surface of the charge mass is isolated, and thus the access of air to the charge is minimized. An insulating layer is created, for example, by backfilling a mixture of silica and refractory sand and crushed stone (magnesite or others) or crushed refractory minerals, crushed refractory production waste (for example, refractory slag, etc.).

Изолирующий слой выполняют из огнеупорных частиц более крупных, чем используемых при реализации способа-прототипа, то есть размер этих частиц увеличен с 0,6-3 мм, до 1-10 мм. Устранение пылевидных и тонких частиц менее 1 мм у сыпучего огнеупорного изолирующего материала, и увеличенные зазоры между засыпанными частицами изолирующего слоя за счет уменьшения дисперсности, обеспечивает отсутствие критичных давлений нагреваемых расширяющихся газов, которые приводят к выбросам из горна сыпучего огнеупорного изолирующего материала и расплавленной шихты. Опасные и ухудшающие плавильный процесс эффекты повышения газовых давлений, приводящие к таким выбросам, отсутствуют даже при увеличении масс проплавляемой шихты до 1,8 тонны.The insulating layer is made of refractory particles larger than those used in the implementation of the prototype method, that is, the size of these particles is increased from 0.6-3 mm to 1-10 mm. The elimination of dust-like and fine particles less than 1 mm from the loose refractory insulating material, and the increased gaps between the filled-in particles of the insulating layer due to the reduction in dispersion, ensures the absence of critical pressures of heated expanding gases, which lead to emissions of loose refractory insulating material and molten charge from the hearth. Dangerous effects of increasing gas pressures that worsen the melting process, leading to such emissions, are absent even with an increase in the mass of the melted charge up to 1.8 tons.

Толщины изолирующего слоя выбирают исходя из размеров шихтового массива. При этом формируют толщины изолирующего слоя: под нижней поверхностью массива шихты – 15-20% высоты этого массива, на боковой поверхности – 40-48% диаметра этого массива, и верхнего слоя (над верхней поверхностью) – 72-78% высоты этого массива.The thickness of the insulating layer is chosen based on the size of the charge mass. At the same time, the thicknesses of the insulating layer are formed: under the lower surface of the charge array - 15-20% of the height of this array, on the side surface - 40-48% of the diameter of this array, and the upper layer (above the upper surface) - 72-78% of the height of this array.

Эти уменьшенные толщины, относительно применяемых в способе-прототипе, обеспечивают увеличение плавильных объемов и соответственно масс проплавляемой шихты при использовании размеров и объема горна таких же, как и в прототипе.These reduced thicknesses, relative to those used in the prototype method, provide an increase in the melting volumes and, accordingly, the masses of the melted charge when using the dimensions and volume of the hearth the same as in the prototype.

Емкость для проведения выплавки – горн – представляет собой толстостенный цилиндрический стакан из прочного материала, например из стали. Цилиндрическая стенка горна (корпуса шахты) – не перфорированная, без отверстий. При этом горн для проплавления максимального объема шихты увеличен в диаметре до 180 см, и по высоте - до 260 см. Следует отметить, что масса сыпучего огнеупорного изолирующего материала, приходящаяся на 1 кг шихты, уменьшена в среднем в 5 раз, по сравнению с использующейся массой этого материала на 1 кг шихты в прототипе.A container for smelting - a hearth - is a thick-walled cylindrical glass made of a durable material, such as steel. The cylindrical wall of the hearth (shaft body) is not perforated, without holes. At the same time, the hearth for melting the maximum volume of the charge is increased in diameter up to 180 cm, and in height - up to 260 cm. the mass of this material per 1 kg of charge in the prototype.

Данная конструкция горна при вышеуказанной компоновке изолирующего слоя является безопасной, нет перфорационных отверстий, в которые может быть выдавлен расширяющимися газами расплав с образованием сопутствующих выбросов. Давление газов минимизируется дренажным эффектом через увеличенные зазоры между укрупненными частицами размерами 1-10 мм у сыпучей футеровки, газы удаляются вверх - через открытую верхнюю часть горна.This design of the hearth with the above arrangement of the insulating layer is safe, there are no perforations into which the melt can be squeezed out by expanding gases with the formation of accompanying emissions. Gas pressure is minimized by the drainage effect through increased gaps between enlarged particles 1-10 mm in size near the loose lining, gases are removed upwards - through the open upper part of the hearth.

В металлотермическом внепечном способе в закрытом горне можно использовать основным шихтовым компонентом мелкодисперсный концентрат или золу фракцией менее 0,5 мм, при этом не требуется затратное брикетирование, агломерация или окомкование этого компонента, и использование электроэнергии на плавку отсутствует.In the metallothermic out-of-furnace method in a closed hearth, it is possible to use a fine concentrate or ash with a fraction of less than 0.5 mm as the main charge component, while costly briquetting, agglomeration or pelletizing of this component is not required, and there is no use of electricity for smelting.

Тонкостенный стальной цилиндр, который фиксирует массив шихты, извлекают из засыпки с помощью тросика, массив шихты при этом остается полностью изолированным сыпучим огнеупорным материалом с указанными выше толщинами слоев.A thin-walled steel cylinder, which fixes the mass of the charge, is removed from the filling with a cable, while the mass of the charge remains completely insulated with loose refractory material with the above-mentioned layer thicknesses.

Далее инициируют процесс реакции подачей электрического тока с разогревом нихромовой спирали в запале, и выплавку проводят в сформированном по вышеуказанным условиям изолирующем слое.Next, the reaction process is initiated by applying an electric current with heating the nichrome coil in the fuse, and smelting is carried out in an insulating layer formed according to the above conditions.

Металлотермический процесс выплавки проходит автономно без электронагрева, за счет использования тепла экзотермических реакций с последующей кристаллизацией получаемого сплава в этом же изолирующем слое. При необходимости возможен нагрев смеси проплавляемых шихтовых компонентов, например, электродуговым способом. При необходимости возможно использование схемы выплавки с выпуском (сливом) жидкого шлака или сплава из плавильного пространства.The metal-thermal smelting process takes place autonomously without electric heating, due to the use of the heat of exothermic reactions with subsequent crystallization of the resulting alloy in the same insulating layer. If necessary, it is possible to heat the mixture of melted charge components, for example, by electric arc method. If necessary, it is possible to use a smelting scheme with the release (drain) of liquid slag or alloy from the melting space.

Так как к расплавленной шихте минимизирован доступ воздуха, плавка является по сути закрытой от воздушной атмосферы, то дымовые выбросы при выплавке отсутствуют, соответственно выбросы диспергированных частиц, в том числе оксидов ванадия (являющихся токсичными) – отсутствуют.Since air access to the molten charge is minimized, melting is essentially closed from the air atmosphere, there are no smoke emissions during smelting, and, accordingly, there are no emissions of dispersed particles, including vanadium oxides (which are toxic).

Под действием тепла металлотермической реакции сыпучий огнеупорный изолирующий материал спекается в футерующую корку толщиной до 8 см на поверхности расплавляемого массива шихты.Under the action of the heat of the metallothermic reaction, the bulk refractory insulating material is sintered into a lining crust up to 8 cm thick on the surface of the melted charge mass.

После металлотермического процесса и кристаллизации продукты выплавки освобождают от изолирующего слоя, изолирующий слой высыпается под действием собственного веса из горна с помощью специального приспособления.After the metallothermic process and crystallization, the smelting products are released from the insulating layer, the insulating layer is poured out under the action of its own weight from the hearth using a special device.

Затем из горна извлекается корзина с продуктами выплавки. Слиток отделяется от шлака, спекшаяся корка изолирующего материала отделяется от слитка.Then a basket with smelting products is removed from the forge. The ingot is separated from the slag, the caked crust of the insulating material is separated from the ingot.

Сущность заявляемого изобретения подтверждается нижеследующим и другими примерами, приведенными в таблице 3.The essence of the claimed invention is confirmed by the following and other examples given in table 3.

Пример 1. Алюминотермическую внепечную плавку железного сплава с ванадием и кремнием проводили «на блок» в слое сыпучего огнеупорного изолирующего материала. Шихтовую смесь, состоящую из компонентов: Example 1. Aluminothermic out-of-furnace melting of an iron alloy with vanadium and silicon was carried out "on the block" in a layer of loose refractory insulating material. A charge mixture consisting of the following components:

полученный двухстадийным обогащением зольных отходов ТЭЦ шихтовый материал – концентрат фракцией ≤ 1 мм, состава, масс. %: 7,6 Fe, 33,4 FeO, 34,2 Fe2O3, 7,7 SiO2, 9,5 V2O5, 2,5 MnO, 0,9-2,1 CaO, 0,5 MgO, 3,4 Al2O3, 0,2 TiO2, 0,1 K2O и Na2O, 0,2 C, 0,2 S, влага, прочие – 1,2; стружку алюминия вторичного и силуминовую, отмытую от СОЖ и дробленую до фракции -5+1 мм, молотую обожженную известь фракции ≤ 5 мм тщательно перемешивали в смесителе. Перед смешиванием концентрат и остальные компоненты шихты просушили. Шихтовая смесь была составлена из 74 масс. % концентрата (1200 кг), 22 масс.% алюминиевой стружки и её отсевов (375 кг), 3 масс.% извести (50 кг). Из смешанной шихты сформировали массив шихты – смешанную шихту засыпали в тонкостенный стальной цилиндр, установленный в корзине на огнеупорной подложке из смеси магнезитового и кварцевого песка, и немного уплотнили. Массив шихты был выполнен диаметром 100 см, высотой – 130 см, масса шихты использована 1,63 тонны, объем массива шихты – 1,0 м3. Предварительно, перед засыпкой шихты, на подложку поместили запальную смесь, состоящую из растертой калиевой селитры (3 вес. ч.) и алюминиевой пудры (1,3 вес. ч.), в запальную смесь поместили нихромовую спираль.charge material obtained by two-stage enrichment of CHPP ash waste - concentrate with a fraction of ≤ 1 mm, composition, wt. %: 7.6 Fe, 33.4 FeO, 34.2 Fe 2 O 3 , 7.7 SiO 2 , 9.5 V 2 O 5 , 2.5 MnO, 0.9-2.1 CaO, 0, 5 MgO, 3.4 Al 2 O 3 , 0.2 TiO 2 , 0.1 K 2 O and Na 2 O, 0.2 C, 0.2 S, moisture, others - 1.2; shavings of secondary aluminum and silumin, washed from coolant and crushed to a fraction of -5 + 1 mm, ground calcined lime of a fraction of ≤ 5 mm were thoroughly mixed in a mixer. Before mixing, the concentrate and other components of the mixture were dried. The charge mixture was composed of 74 wt. % concentrate (1200 kg), 22 wt.% aluminum chips and screenings (375 kg), 3 wt.% lime (50 kg). From the mixed charge, an array of charge was formed - the mixed charge was poured into a thin-walled steel cylinder installed in a basket on a refractory substrate from a mixture of magnesite and quartz sand, and slightly compacted. The charge array was made with a diameter of 100 cm, a height of 130 cm, the mass of the charge used was 1.63 tons, the volume of the charge array was 1.0 m 3 . Previously, before filling the charge, an ignition mixture consisting of ground potassium nitrate (3 parts by weight) and aluminum powder (1.3 parts by weight) was placed on the substrate, and a nichrome spiral was placed in the ignition mixture.

Корзину с шихтой в цилиндре поместили в горн. Затем в этот горн из соседнего поднятого горна засыпали дробленый и отсеянный до фракции -10+1 шлак (алюминотермической выплавки). При этом толщина полученного изолирующего слоя на верхней поверхности массива шихты составила 74% высоты массива шихты, под нижней поверхностью – 20% высоты массива шихты, на боковой цилиндрической поверхности – 47% диаметра массива шихты. Тонкостенный стальной цилиндр, фиксирующий массив шихты, вытащили из засыпки с помощью тросика. Алюминотермическая реакция инициировалась через нагреваемую электрическим током нихромовую спираль с заранее присоединенными к ней электропроводами, выведенными за пределы горна. Процесс выплавки проходил без выбросов сыпучего изолирующего материала, без выбросов расплава, и без дымовых и пылевых выбросов. После кристаллизации продуктов выплавки высыпали огнеупорный изолирующий материал из горна, корзину с продуктами выплавки извлекли из горна, продукты выплавки извлекли из корзины. Слиток отделили от шлака, провели химический анализ полученного металлического сплава и оценили металлургический выход сплава. Следует отметить, что шлаковая фаза и оплавившийся слой смеси огнеупорного изолирующего материала легко отделились от слитка. Полученный химический состав слитка усредненно (по трем пробам), масс. %: 81,2 Fe, 5,4 Si, 7,1 V, 2,3 Mn, 1,2 Al, прочие – 2,8. Выход годного составил 96%.The basket with the charge in the cylinder was placed in the hearth. Then crushed and screened to a fraction of -10 + 1 slag (aluminothermic smelting) was poured into this hearth from a neighboring raised hearth. The thickness of the resulting insulating layer on the upper surface of the charge mass was 74% of the charge mass, under the lower surface - 20% of the charge mass, on the side cylindrical surface - 47% of the charge mass. A thin-walled steel cylinder, fixing the mass of the charge, was pulled out of the backfill using a cable. The aluminothermic reaction was initiated through a nichrome spiral heated by an electric current with electrical wires pre-attached to it, brought out of the hearth. The smelting process took place without emissions of bulk insulating material, without melt emissions, and without smoke and dust emissions. After the crystallization of the smelting products, the refractory insulating material was poured out of the hearth, the basket with the smelting products was removed from the hearth, the smelting products were removed from the basket. The ingot was separated from the slag, the resulting metal alloy was chemically analyzed, and the metallurgical yield of the alloy was evaluated. It should be noted that the slag phase and the melted layer of the mixture of refractory insulating material easily separated from the ingot. The obtained chemical composition of the ingot is averaged (for three samples), wt. %: 81.2 Fe, 5.4 Si, 7.1 V, 2.3 Mn, 1.2 Al, others - 2.8. The yield was 96%.

Таблица 3. Характеристики выполняемых по способу работTable 3. Characteristics of the work performed according to the method

ПримерыExamples Фракция,
мм
Fraction,
mm
Размеры массива шихты, смCharge mass dimensions, cm Объем шихты, м3 Charge volume, m 3 Масса шихты1)
в одной плавке
т
Charge weight 1)
in one melt
T
Толщина сыпучего огнеупорного
изолирующего слоя
Thickness of bulk refractory
insulating layer
Наличие выбросов
продуктов выплавки
(с дымом
и пылью)
Availability of outliers
smelting products
(with smoke
and dust)
диаметрdiameter высотаheight под нижней поверхностью массива
шихты, в %
от высоты массива шихты
under the bottom surface of the array
charge, in %
from the height of the charge array
над верхней поверхностью
массива
шихты, в %
от высоты
массива шихты
above the top surface
array
charge, in %
from height
charge array
на боковых поверхностях
массива
шихты, в %
от диаметра массива шихты
on the side surfaces
array
charge, in %
on the diameter of the charge mass
По предлагаемому способу:According to the proposed method: 11 -10+1-10+1 100100 130130 1,01.0 1,631.63 2020 7474 4747 НетNo 22 -10+1-10+1 5555 8080 0,190.19 0,30.3 1515 7272 4040 НетNo 33 -10+1-10+1 6060 9090 0,2540.254 0,40.4 2020 7373 4444 НетNo 44 -10+1-10+1 7070 100100 0,3850.385 0,60.6 2020 7474 4545 НетNo 55 -10+1-10+1 8080 110110 0,5530.553 0,860.86 2020 7575 4646 НетNo 66 -10+1-10+1 9090 120120 0,7630.763 1,211.21 2020 7676 4242 НетNo 7 2) 7 2) -10+1-10+1 100100 130130 1,01.0 1,81.8 2020 7878 4848 НетNo 8 2) 8 2) -10+1-10+1 100100 130130 1,01.0 1,81.8 2020 7171 3939 ЕстьEat 99 -10+1-10+1 5050 6565 0,1280.128 0,20.2 1515 7171 3939 ЕстьEat По известному способу:According to the known method: 1010 -3+0,6-3+0.6 5050 6565 0,1280.128 0,20.2 2020 150150 100100 НетNo 11eleven -3+0,6-3+0.6 5050 6565 0,1280.128 0,20.2 1515 7878 4848 ЕстьEat 1212 -3+0,6-3+0.6 5454 7070 0,160.16 0,250.25 2020 150150 100100 НетNo 1313 -9+0-9+0 5555 8080 0,190.19 0,30.3 2020 9090 7070 ЕстьEat 1414 -11+2-11+2 6060 9090 0,2540.254 0,40.4 2020 120120 8080 ЕстьEat 1515 -6+0-6+0 6565 9090 0,300.30 0,470.47 2020 150150 100100 ЕстьEat

Примечания:Notes:

1) шихта под действием собственного веса уплотняется.1) the charge under the action of its own weight is compacted.

2) Шихта в примерах 7, 8 утрамбованная.2) The charge in examples 7, 8 is rammed.

3) Выплавленные из концентрата, полученного из зольных отходов ТЭЦ, железные сплавы содержат, масс. %: 80-83 Fe, 6-8 V, 4-7 Si, 2-3 Mn, 0,5-1,5 Al, 1,5-3,2 прочих (включая углерод), что соответствует сплавам типа ферросиликованадия для микролегирования сталей ванадием, или стальному ванадистому полупродукту (шихтовой заготовке), который можно переплавлять в индукционной или в электродуговой печи с раскислением, рафинированием, науглероживанием, модифицированием для получения инструментальной и износостойкой ванадистой стали.3) Smelted from the concentrate obtained from the ash waste of the thermal power plant, iron alloys contain, wt. %: 80-83 Fe, 6-8 V, 4-7 Si, 2-3 Mn, 0.5-1.5 Al, 1.5-3.2 others (including carbon), which corresponds to alloys of the ferrosilicovanadium type for microalloying of steels with vanadium, or steel vanadium semi-product (charge billet), which can be remelted in an induction or electric arc furnace with deoxidation, refining, carburization, modification to obtain tool and wear-resistant vanadium steel.

4) По указанным примерам можно выплавлять ферросиликоалюминий из необогащенных зольных отходов ТЭЦ, подвергнутых окислительному обжигу и содержащих 45-48% диоксида кремния, 19-21% оксидов железа, с добавлением в шихту железной окалины и избытка алюминиевого восстановителя в виде отсевов и стружки.4) According to these examples, it is possible to smelt aluminum ferrosilicon from unenriched ash waste from thermal power plants subjected to oxidative roasting and containing 45-48% silicon dioxide, 19-21% iron oxides, with the addition of iron scale and excess aluminum reducing agent in the form of screenings and chips.

Примеры 2-7, приведенные в таблице № 3, были осуществлены аналогично примеру № 1. Примеры № 8 и 9 – контрольные примеры, выполненные аналогично примеру № 1. Примеры № 10-15 – примеры по прототипу.Examples 2-7, shown in table No. 3, were carried out similarly to example No. 1. Examples No. 8 and 9 are control examples, performed similarly to example No. 1. Examples No. 10-15 are prototype examples.

По примеру № 1 (и другим приведенным в таблице 3 примерам предлагаемого способа) при замене состава шихтового материала на состав, приведенный по варианту 2 в таблице 2, при использовании приведенного выше для ферросиликоалюминия состава шихты в масс. % (в необходимых пропорциях) получаются сплавы, содержащие масс. %: 42-46 Fe, 40-45 Si, 10-12 Al, прочие 2-3. Эти сплавы соответствуют ферросиликоалюминию марки ФС45А10, который является эффективным крупнотоннажным раскислителем для сталеплавильной промышленности. Этот сплав более эффективен для раскисления, чем ферросилиций ФС45, использующийся с алюминием вторичным. Общее извлечение сплава ФС45А10 при выплавке из зольных отходов предлагаемым способом составляет 90-95%, в зависимости от состава основного сырья.According to example No. 1 (and other examples of the proposed method given in table 3), when replacing the composition of the charge material with the composition shown in option 2 in table 2, using the composition of the charge in the masses given above for ferrosilicoaluminum. % (in the required proportions) are obtained alloys containing wt. %: 42-46 Fe, 40-45 Si, 10-12 Al, others 2-3. These alloys correspond to FS45A10 grade ferrosilicoaluminum, which is an effective large-tonnage deoxidizer for the steel industry. This alloy is more effective for deoxidation than FS45 ferrosilicon used with secondary aluminum. The total recovery of the FS45A10 alloy during smelting from fly ash by the proposed method is 90-95%, depending on the composition of the main raw material.

Таким образом, в результате металлотермической выплавки по предлагаемому способу получаются железные сплавы с ванадием, кремнием и алюминием.Thus, as a result of metal-thermal smelting according to the proposed method, iron alloys with vanadium, silicon and aluminum are obtained.

При увеличении размеров горна и толщин слоя сыпучего огнеупорного изолирующего материала возможно увеличение массы проплавляемой шихты более 1,8 тонн.With an increase in the size of the hearth and the thickness of the layer of loose refractory insulating material, it is possible to increase the mass of the melted charge by more than 1.8 tons.

Предлагаемый способ обеспечивает повышение промышленной эффективности – производительности бездымной металлотермической выплавки железных ванадий-, кремний- и алюминий- содержащих сплавов из шихтового материала, полученного из зольных отходов сгорания каменных углей ТЭЦ при сохранении экологической чистоты (отсутствия дымопылевых выделений и выбросов при плавке).The proposed method provides an increase in industrial efficiency - the productivity of smokeless metal-thermal smelting of iron vanadium-, silicon- and aluminum-containing alloys from charge material obtained from coal ash from thermal power plants while maintaining environmental cleanliness (no smoke and dust emissions and emissions during smelting).

При этом необходимо указать следующее.In doing so, you must specify the following.

Если использовать сыпучий огнеупорный изолирующий материал фракцией менее -10+1 мм, например -9+0 мм, или более -10+1 мм, напримерIf you use loose refractory insulating material with a fraction less than -10 + 1 mm, for example -9 + 0 mm, or more than -10 + 1 mm, for example

-11+2 мм, то при увеличении массы шихты свыше 0,25 тонны (объема более 0,16 м3) происходят выбросы этого материала и расплава из горна (примеры №11, №13, №14 и №15).-11+2 mm, then with an increase in the mass of the charge over 0.25 tons (volume more than 0.16 m 3 ), emissions of this material and melt from the hearth occur (examples No. 11, No. 13, No. 14 and No. 15).

Если на верхней поверхности массива шихты использовать изолирующий слой толщиной менее 72% высоты массива шихты и на боковых поверхностях менее 40% диаметра (или ширины) массива шихты, то при выплавке происходят выбросы сыпучего огнеупорного изолирующего материала и расплавленной шихты, сопровождающиеся дымопылевыми выбросами, (контрольные примеры №8, №9).If an insulating layer less than 72% of the height of the charge mass is used on the upper surface of the charge mass and on the side surfaces less than 40% of the diameter (or width) of the charge mass, then during smelting, emissions of loose refractory insulating material and molten charge occur, accompanied by smoke and dust emissions, (control examples No. 8, No. 9).

Если на верхней поверхности шихтового массива использовать изолирующий слой толщиной более 78% высоты массива шихты, под нижней поверхностью – более 20% высоты массива шихты и на боковых поверхностях массива шихты – более 48% ширины или диаметра массива шихты, то это будет нецелесообразным с точки зрения энергетических и трудовых затрат на подъем и перевалку излишнего объема огнеупорного изолирующего материала. Это также увеличивает затраты времени на формирование изолирующего слоя.If an insulating layer with a thickness of more than 78% of the charge array height is used on the upper surface of the charge massif, more than 20% of the charge massif height is used under the bottom surface, and more than 48% of the charge massif width or diameter is used on the side surfaces of the charge massif, then this will be impractical from the point of view of energy and labor costs for lifting and handling excess volume of refractory insulating material. This also increases the time required to form the insulating layer.

Использование размеров шихтового массива диаметром менее 55 см, высотой менее 80 см, массы и объема шихты, соответственно менее 0,3 тонны и 0,19 м3, не соответствует необходимому повышению промышленной эффективности – достаточному увеличению производительности способа. Использование размеров шихтового массива диаметром более 100 см и высотой более 130 см, массы и объема шихты, соответственно более 1,8 тонн и 1 м3, повышает риски выбросов расплавленной шихты и дымопылевых выбросов.Using the size of the charge array with a diameter of less than 55 cm, a height of less than 80 cm, mass and volume of the charge, respectively, less than 0.3 tons and 0.19 m 3 does not correspond to the necessary increase in industrial efficiency - a sufficient increase in the productivity of the method. Using the dimensions of the charge mass with a diameter of more than 100 cm and a height of more than 130 cm, the mass and volume of the charge, respectively, more than 1.8 tons and 1 m 3 , increases the risks of molten charge and smoke and dust emissions.

Claims (3)

1. Способ металлотермической выплавки железных сплавов с ванадием, кремнием и алюминием из шихтового материала, полученного из зольных отходов, включающий подготовку шихты, загрузку шихты с запальной смесью в емкость для проведения выплавки с фиксированием массива шихты от рассыпания, изолирование всей поверхности фиксированного массива шихты сыпучим огнеупорным слоем, инициирование процесса реакции, выплавку в этом изолирующем слое, отличающийся тем, что сыпучий огнеупорный изолирующий материал этого слоя используют фракцией -10+1 мм, причем на верхней поверхности массива шихты этот слой формируют толщиной 72-78% высоты массива шихты, на боковых поверхностях - толщиной 40-48% ширины или диаметра массива шихты, и размеры массива шихты увеличивают в диаметре до 55-100 см и по высоте до 80-130 см с соответствующим увеличением объема проплавляемого массива шихты до 0,19-1 м3 и увеличением массы проплавляемой шихты до 0,3-1,8 тонн.1. The method of metallothermic smelting of iron alloys with vanadium, silicon and aluminum from charge material obtained from fly ash, including preparation of the charge, loading the charge with the ignition mixture into a vessel for smelting with fixing the charge mass from scattering, isolating the entire surface of the fixed charge mass with loose refractory layer, initiation of the reaction process, smelting in this insulating layer, characterized in that the loose refractory insulating material of this layer is used with a fraction of -10 + 1 mm, and on the upper surface of the charge array this layer is formed with a thickness of 72-78% of the height of the charge array, on side surfaces - with a thickness of 40-48% of the width or diameter of the mass of the charge, and the dimensions of the mass of the charge are increased in diameter up to 55-100 cm and in height up to 80-130 cm with a corresponding increase in the volume of the melted mass of the charge to 0.19-1 m 3 and an increase in the mass of the melted charge up to 0.3-1.8 tons. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве шихтового материала для выплавки используется концентрат, полученный из зольных отходов сгорания каменных углей ТЭЦ.2. The method according to p. 1, characterized in that as a charge material for smelting, a concentrate obtained from ash waste from the combustion of coal from a thermal power plant is used. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что из необогащенных зольных отходов ТЭЦ, содержащих 45-48 мас.% диоксида кремния, 19-21 мас.% оксидов железа, с добавлением в шихту железной окалины и избытка алюминиевого восстановителя в виде отсевов и стружки выплавляют ферросиликоалюминий.3. The method according to p. 1, characterized in that from unenriched ash waste from a thermal power plant containing 45-48 wt.% silicon dioxide, 19-21 wt.% iron oxides, with the addition of iron scale and excess aluminum reducing agent in the form of screenings and chips smelt ferrosilicoaluminum.
RU2022127386A 2022-10-21 Method for thermal metal smelting of iron alloys with vanadium, silicon and aluminum from charge material obtained from ash waste RU2799008C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2799008C1 true RU2799008C1 (en) 2023-06-30

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2785064A (en) * 1944-12-08 1957-03-12 Harley A Wilhelm Method of forming crucibles and reaction chambers for production of uranium of high purity
US4256487A (en) * 1977-04-29 1981-03-17 Bobkova Olga S Process for producing vanadium-containing alloys
RU2374349C1 (en) * 2008-12-11 2009-11-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный государственный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" Method of smelting of vanadium-bearing alloys
RU2406767C1 (en) * 2009-04-08 2010-12-20 Александр Валерьевич Кольба Procedure for metal-thermal metal and alloy melting
RU2465361C1 (en) * 2011-09-14 2012-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) Aluminothermic method for obtaining metals, and melting furnace for its implementation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2785064A (en) * 1944-12-08 1957-03-12 Harley A Wilhelm Method of forming crucibles and reaction chambers for production of uranium of high purity
US4256487A (en) * 1977-04-29 1981-03-17 Bobkova Olga S Process for producing vanadium-containing alloys
RU2374349C1 (en) * 2008-12-11 2009-11-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный государственный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" Method of smelting of vanadium-bearing alloys
RU2406767C1 (en) * 2009-04-08 2010-12-20 Александр Валерьевич Кольба Procedure for metal-thermal metal and alloy melting
RU2465361C1 (en) * 2011-09-14 2012-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) Aluminothermic method for obtaining metals, and melting furnace for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Eric Production of ferroalloys
Abdel-latif Recovery of vanadium and nickel from petroleum flyash
Tangstad Manganese ferroalloys technology
US8110019B2 (en) Modified induction furnace and process for removing zinc-containing metallurgical waste, with recovery of the metals therefrom
US4047942A (en) Thermite smelting of ferromolybdenum
JPH06145836A (en) Production of alloy utilizing aluminum slag
AU739426B2 (en) Process for reducing the electric steelworks dusts and facility for implementing it
NO830389L (en) PROCEDURE FOR THE MANUFACTURE OF FERROSILICIUM
RU2539890C1 (en) Method for steel making in electric-arc furnace and electric-arc furnace
RU2799008C1 (en) Method for thermal metal smelting of iron alloys with vanadium, silicon and aluminum from charge material obtained from ash waste
JP3705472B2 (en) Method for recovering useful metals from vanadium-containing waste
RU2241771C1 (en) Briquette for cast iron smelting
JP3705498B2 (en) Method for recovering valuable metals from waste containing V, Mo and Ni
RU2094478C1 (en) Composition blend for conversion
RU2201467C2 (en) Method of production of vanadium-containing ferroalloy
JP2005256174A (en) METHOD FOR RECOVERING VALUABLE METAL FROM WASTE CONTAINING V, Mo AND Ni
Habashi Fire and the art of metals: a short history of pyrometallurgy
RU2213788C2 (en) Method of steel-making in electric-arc furnace
RU2760903C1 (en) Method for steel melting in an electric arc furnace with acid lining
SU1002378A1 (en) Method for processing pyrite cynders
RU2041961C1 (en) Method for steel making
RU2699468C1 (en) Steel production method
EP3865599A1 (en) Charge for manufacturing ferrosilicon
RU2160320C1 (en) Method of reworking secondary materials containing precious metals
JPH029643B2 (en)