SK15902002A3

SK15902002A3 - Časticový materiál nosiča a časticové činidlo na odsírenie železa

Info

Publication number: SK15902002A3
Application number: SK1590-2002A
Authority: SK
Inventors: Harry E. Trout; James M. Wilson
Original assignee: Mineral Trade Services (Mts)
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-05-07
Publication date: 2004-05-04
Also published as: EP1373582A2; US6372013B1; WO2001088208A2; CA2409693A1; CA2409693C; WO2001088208A3; AU2001259521A1

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka materiálu nosiča a činidla na použitie pri znížení obsahu síry v roztavenom železe.

Doterajší stav techniky

Prítomnosť síry v množstve vyššom ako asi 0,015% je vo väčšine typov ocele nežiaduca. O síre je známe, že spôsobuje lámavosť za červenej žiari v priebehu valcovania za tepla pri spracovaní oceľových plechov. Prítomnosť kvapalnej fázy obsahujúcej síru pozdĺž okrajov zŕn kovu spôsobuje nedostatočnú pevnosť pri spracovaní ocele valcovaním za tepla.

Síra sa najvhodnejšie odstraňuje buď 1) z roztaveného železa, napríklad po vypustení z vysokej pece, alebo 2) z roztavenej ocele, napríklad po spracovaní v panvách pre zásaditý kyslíkový proces (BOP, basic oxygen process) . Zníženie obsahu síry v roztavenom železe po vypustení z vysokej pece je výhodné vzhľadom na to, že prítomnosť uhlíka v železe zlepšuje priebeh chemickej reakcie prebiehajúcej pri odstraňovaní síry.

Je známe, že sa pri konverzii železa na oceľ v nádobách BOP tak, že sa do roztaveného železa zníži obsah síry aj bez dodatočného odsírenia, obsahu síry je však veľakrát nedostatočné na spĺňala kritériá stanovené pre kvalitu danej a roztavený kov musí byť preto podrobený ďalšiemu uskutočňovanej vháňa kyslík, Toto zníženie to, aby oceľ triedy ocele odsíreniu.

V patentoch Spojených štátov amerických sú opísané viaceré spôsoby zníženia obsahu síry po prípadnom odsírení v panvách na spracovanie procesom BOP. Tieto spôsoby sa uskutočňujú buď v roztavenom železe alebo v roztavenej oceli.

V patentovom dokumente US 4 853 034 sa opisuje spôsob spracovania ocele v lejacej panve, pri ktorom sa na zníženie obsahu síry v oceli použije troska na báze hlinitanu vápenatého, ku ktorej sa pridá oxid horečnatý.

V patentovom dokumente US 5 397 379 sa navrhuje použiť na spracovanie ocele v lejacej panve recyklovanú trosku z panvovej metalurgickej pece LMF (ladle metallurgy furnace] . Ide o častice trosky, ktoré majú veľkosť v rozsahu 2,54 mm a 0,84 mm, pričom troska sa do odlievacej pece zavádza súčasne s odlievanou oceľou.

V patentovom dokumente US 5 972 072 sa opisuje spôsob spracovania tekutého železa, pri ktorom sa materiál na odsírenie vstrekuje pri použití trysky spolu s nosným plynom alebo sa uvedený spôsob uskutočňuje tak, že sa materiál na odsírenie pridáva do lejacej panvy v čase, keď sa to tejto panvy odlieva horúci kov. Uvedený materiál na odsírenie je tvorený 3 až 2 0% časticového kovového hliníka, 5 až 30% alumíny a 0,5 až 12% časticového uhľovodíkového materiálu, pričom zvyšok do 100% je tvorený vápnom.

Pri mnohých spôsoboch a materiáloch až doteraz používaných v rámci doterajšieho stavu techniky sa získa troska, ktorá obsahuje značné množstvo železa vo forme kvapôčok roztaveného železa. To samozrejme vedie po oddelení trosky k významným stratám železa a teda aj k zníženiu výťažku železa.

Podstata vynálezu

Materiál nosiča a činidlo na odsírenie, ako aj výhodný spôsob ich využitia, znižujú obsah síry v tekutom železe v čase, keď sa železo nachádza v panve určenej na horúci kov, ako je napríklad transportná panva, a formujú trosku, ktorú je možné ľahko stiahnuť z povrchu roztaveného železa a ktorá v sebe obsahuje menej železa ako trosky získané s použitím doteraz známych spôsobov odsírenia.

V rámci spôsobu, pri ktorom sa používa materiál nosiča podľa vynálezu, sa využíva prívodná rúrka na usmernenie prúdu tlakovaného transportného plynu, ku ktorému je pridaný časticový vysokopercentný materiál nosiča tvorený hlinitanom vápenatým. V prívodnej rúrke sa vytvorí prúd transportného plynu a materiálu nosiča a prívodná rúrka sa potom zavedie do roztaveného kovu. Do tohto prúdu sa pridáva časticový horčík (Mg) v kombinácii s najviac 10% vápna (CaO), označovaný ako pasivovaný horčík. Zavádzanie uvedeného prúdu sa uskutočňuje po čas, ktorý je závislý od počiatočného obsahu síry a od požadovaného výsledného obsahu síry. Po uplynutí tohto času spracovania sa ukončí zavádzanie pasivovaného horčíka a v zavádzaní prúdu transportného plynu a materiálu nosiča sa pokračuje až do okamihu, keď je prívodná rúrka vytiahnutá nad povrch trosky plávajúcej na hladine roztaveného kovu. Všetok časticový materiál nosiča vháňaný do roztaveného železa má veľkosť častíc asi 0,074 mm (85% mínus 0,074 mm a 100% mínus 0,84 mm). Materiálom nosiča je hlinitan vápenatý, kombinovaný s vápnom a výhodne s fluoridom vápenatým, pričom tento materiál obsahuje na základe výsledkov analýzy asi 54 až 74 vápenatého, asi 19 až 32% oxidu hlinitého, asi horečnatého a asi 0 až 10% fluoridu vápenatého (všetky percentuálne údaje sú hmotnostnými percentuálnymi údajmi). Obsah nečistôt pridružených k hlinitanu vápenatému, ktorý by mohol mať nežiaduci vplyv na priebeh procesu odsírenia, je udržiavaný nasledujúcim spôsobom: najviac 2,5% oxidu kremičitého, najviac 1,0% oxidu železitého, najviac 0,025% oxidu fosforečného, najviac 0,025% oxidu titaničitého, najviac 0,5% oxidu manganatého, najviac 0,025% oxidu vanadičného, najviac 0,025% oxidu draselného a najviac 0,05% síry. Kombinovaná hodnota straty žíhaním LOI (Loss On Ignition) a obsah vlhkosti uvedeného materiálu je nižšia ako 1,5%.

oxidu 0 až 4% oxidu

V rámci spôsobu, pri ktorom sa používa činidlo na odsírenie podľa vynálezu, sa z tlakovanej nádoby do prívodnej rúrky vedie predbežne vytvorená zmes skôr definovaného materiálu nosiča a pasivovaného horčíka.

V rámci tretieho uskutočnenia vynálezu sa použije úzky kompozičný rozsah materiálu nosiča to pred i po odsírení s cieľom dosiahnuť lepšiu charakteristiku trosky a zvýšenie výťažku železa.

Ďalšie špecifické znaky vynálezu sú detailne opísané s použitím odkazov na pripojené výkresy.

Opis obrázkov na výkresoch

Na pripojených výkresoch:

obr. 1 schematicky znázorňuje počiatočný stupeň vytvorenia prúdu transportného plynu a materiálu nosiča podľa vynálezu v prívodnej rúrke, obr. 2 schematicky znázorňuje stupeň zavedenia prívodnej rúrky, v ktorom sa prívodná rúrka zavedie do kúpeľa kovu v panve, pri udržiavaní prúdenia prúdu transportného plynu a materiálu nosiča, obr. 3 schematicky znázorňuje medzistupeň, v ktorom sa k prúdu transportného plynu a materiálu nosiča podľa vynálezu pridáva časticový pasivovaný horčík, obr. 4 schematicky znázorňuje stupeň, v ktorom sa ukončuje pridávanie časticového pasivovaného horčíka začaté v stupni podľa obr. 3, zatiaľ čo sa ešte udržiava prúd transportného plynu a materiálu nosiča s cieľom zabrániť upchatiu prívodnej rúrky, obr. 5 schematicky znázorňuje výsledný stupeň, pri ktorom sa prívodná rúrka vytiahne z roztaveného železa, pričom sa stále udržiava prúd transportného plynu a materiálu nosiča podľa vynálezu, obr. 6 znázorňuje graf závislosti hmotnosti stiahnutej trosky v závislosti od teploty horúceho kovu pri použití materiálu na odsírenie podľa vynálezu, obr. 7 schematicky znázorňuje počiatočný stupeň druhého uskutočnenia, v ktorom sa materiál nosiča a časticový pasivovaný horčík predbežne zmiešajú na vytvorenie činidla na odsírenie podľa vynálezu a vytvorí sa prúd tohto činidla a transportného plynu v panve, obr. 8 schematicky znázorňuje medzistupeň druhého uskutočnenia, v ktorom sa činidlo na odsírenie podľa vynálezu vháňa ponorenou rúrkou do kúpeľa roztaveného železa, obr. 9 schematicky znázorňuje výsledný stupeň druhého uskutočnenia, v ktorom sa udržiava prúd činidla na odsírenie podľa vynálezu a transportného plynu, zatial čo je prívodná rúrka vyťahovaná z roztaveného železa aby sa zabránilo jej upchatiu, a obr. 10 znázorňuje graf závislosti hmotnosti stiahnutej trosky a percentuálneho zníženia hmotnosti stiahnutej trosky od teploty horúceho kovu pri použití spracovania podľa vynálezu.

V nasledujúcej časti opisu je stručne opísaný spôsob výroby ocele s cieľom objasniť výhodné zaradenie procesu odsírenia uskutočňovaného s použitím materiálu nosiča a činidla na odsírenie a vytvorenie trosky podľa vynálezu do procesu výroby ocele. Na konverziu železnej rudy na železo s použitím koksu a vápenca ako základných konvergentných zložiek sa používa vysoká pec. Získané železo sa z blízkosti dna vysokej pece periodicky odlieva do transportnej nádoby, ktorej vnútorná stena je vyložená žiaruvzdornou výmurovkou. Toto roztavené železo môže byť odsírené buď v samotnej transportnej nádobe alebo môže byť odsírené po preliatí do prepravných paniev v taviarni s použitím materiálov podľa vynálezu (je opísané ďalej). V nasledujúcom stupni procesu výroby ocele sa v podstate odsírené železo zavedie do panvy pre kyslíkový proces BOP, kde sa do roztaveného železa vháňa pod vysokým tlakom kyslík cez vodou chladenú prívodnú rúrku s cieľom znížiť obsah uhlíka a kremíka v roztavenom železe. Roztavené železo sa potom odleje do panvy, v ktorej môžu byť uskutočnené rôzne spracovania roztaveného kovu, medzi ktoré napríklad patrí pridanie alebo odstránenie minoritných prvkov alebo odplynenie. Roztavený kov, ktorý je teraz už označovaný ako oceľ, sa potom odlieva do ingotov alebo sa skôr vedie do medzipanvy na odlievanie do tvaru kontinuálneho prútu alebo do iného tvaru v stroji na kontinuálne odlievanie.

Stupne na uskutočňovanie procesu odsírenia s použitím prvého uskutočnenia podľa vynálezu na zníženie obsahu síry v železe a na produkciu zlepšenej trosky, sú postupne schematicky znázornené na obr. 1 až obr. 5. Roztavené železo 12 odlievané z vysokej pece, ktoré má pri odlievaní teplotu asi 1482°C sa odleje do transportnej panvy 14 vyloženej žiaruvzdornou výmurovkou. Teplota železa v transportnej panve 14 predstavuje v priebehu procesu odsírenia v prevádzke výroby ocele asi 1288 až 1399°C. Roztavené železo 12 kryje vrstva trosky 16, ktorá chráni železo pred oxidáciou, znižuje teplotné straty a reaguje s prvkami prítomnými v roztavenom železe. Žiaruvzdorná prívodná rúrka 18 slúži na dopravu materiálu podľa vynálezu do roztaveného železa 12 . V počiatočnom stupni (obr. 1) sa výstupný koniec 20 prívodnej rúrky 18 nachádza nad vrstvou trosky 16 . Spustí sa prúd tlakového transportného plynu 22, tvoreného prúdom dusíka alebo iného inertného plynu alebo vykurovacieho plynu a mmateriálu nosiča 24 podľa vynálezu. Transportný plyn 22 prúdi do nádoby s materiálom nosiča 24 a obidve tieto zložky sú vhodným prostriedkom vedené do vstupného konca 26 prívodnej rúrky 18. Ako transportný plyn 22 je v rámci tohto opisu použitý dusík, ktorý je výhodným transportným plynom s výnimkou prípadov, keď je v oceli požadovaný veľmi nízky obsah dusíka. Transportný plyn sa zavádza pri tlaku 0,7 až 1,4 MPa, výhodne pri tlaku 0,84 až 1,12 MPa.

Materiál nosiča 24 je časticovým materiálom a je tvorený kombináciou hlinitanu vápenatého, vápna a fluoridu vápenatého a ktorého zloženie je uvedené v nasledujúcej tabuľke I. 85% tohto materiálu prejde sitom s veľkosťou ôk 0,074 mm a 100% tohto materiálu prejde sitom s veľkosťou ôk 0,84 mm.

Tabuľka I Materiál nosiča

Zlúčenina	Vzorec	Obsah (% hmotn.)
Oxid vápenatý	CaO	54 až 74
Oxid hlinitý	ai₂0₃	19 až 32
Oxid horečnatý	MgO	najviac 4
Fluorid vápenatý	CaF₂	najviac 10
Oxid kremičitý	SiO₂	najviac 2,5
Oxid železitý	Fe₂O₃	najviac 1,0
Oxid fosforečný	p₂o₅	najviac 0,025
Oxid titaničitý	TiO₂	najviac 0,025
Oxid manganatý	MnO	najviac 0,5
Oxid vanadičný	V₂Os	najviac 0,025
Oxid draselný	K₂O	najviac 0,025
Síra	s	najviac 0,05
Polyme ty1hydros i1oxán	-	0,01 až 0,2
Kombinovaný LOI/obsah vlhkosti	-	najviac 1,5

Vo výhodnom uskutočnení materiálu nosiča obsahuje tento oxid vápenatý v množstve 57 až 67%, oxid hlinitý v množstve 22 až 28% a fluorid vápenatý v množstve najviac rovnom 8% a má kombinovaný LOI/obsah vlhkosti najviac rovný 1%.

Materiál nosiča je vedený cez prívodnú rúrku rýchlosťou asi 45,4 až 104,19 kg/min. a transportný plyn (N₂) je privádzaný v množstve asi 0,3 Nm³/min. . Pri týchto množstvách je objem pevného podielu v zavádzanom prúde vyšší ako 70%.

Akonáhle sa vytvorí prúd transportného plynu 22 a materiálu nosiča 24, ako je to znázornené na obr. 1, prívodná rúrka 18 sa znižuje pozdĺž šípky 28 (obr. 1) tak, aby výstupný koniec 20 prívodnej rúrky 18 sa nachádzal pod povrchom roztaveného železa, ako je to zobrazené na obr. 2. Prúd transportného plynu a materiálu nosiča vytvorený v stupni znázornenom na obr. 1 sa udržiava aj naďalej. Ďalej sa do tohto prúdu zavádza časticová zmes 30 asi 90% horčíka (Mg) a asi 10% vápna (CaO) označovaná ako pasivovaný horčík a ktorá má veľkosť častíc asi 1,41 až 0,84 mm. Uvedené malé množstvo vápna sa k časticovému horčíku pridáva s cieľom znížiť riziko spojené s použitím časticového horčíka. Toto riziko je obzvlášť vysoké v priebehu dopravy, čo robí prípravu časticového horčíka na mieste samom (on-site) obzvlášť výhodnou. Časticová zmes 30 je uložená v oddelenej nádobe tlakovanej dusíkom 31 a je vedená cez prívodnú rúrku 18 rýchlosťou asi 9,06 až 27,18 kg/min.. Pomer materiálu nosiča k pasivovanému horčíku, ktoré prúdia cez prívodnú rúrku do roztaveného železa predstavuje 2,5 až 6 : 1, pričom tento pomer je často diktovaný ekologickými požiadavkami. Tlak transportného plynu (N₂) sa nastaví v rámci skôr definovaného rozsahu tak, aby sa dosiahli optimálne prietoky všetkých uvedených materiálov cez prívodnú rúrku. Výstupný koniec 20 prívodnej rúrky 18 sa nachádza pod povrchom roztaveného železa vo vzdialenosti asi 2,5 až 4 metrov, pričom vháňaný časticový materiál mieša obsah panvy. Uvedená kombinácia materiálu nosiča (ktorého zloženie je uvedené v tabuľke I) a pasivovaného horčíka je tu označená ako činidlo na odsírenie. Je dôležité, aby kombinovaný LOI/obsah vlhkosti nosičového materiálu bol nižší ako 1,5%, výhodne nižší ako 1%, aby nedošlo v panve k výraznej turbulencii alebo k zvýšenému obsahu kyslíka v železe. Prítomností kyslíka znižuje chemickú účinností horčíka, ktorý tvorí hlavnú zložku pri odsírení železa. Aj keď nie sú v panve žiaduce búrlivé turbulencie, je určitá miera obmedzených turbulencií prospešná. Takéto mierne turbulencie môžu byť. spôsobené, ako je známe, pridaním až asi 2% uhľovodíkového materiálu, akým sú napríklad kaučukové postružliny, uhľový prášok,, časticové plasty, do uvedeného materiálového prúdu. Tieto materiály produkujú miešací mlyn, v ktorom nie je obsiahnutý nežiaduci kyslík.

Veľkosť častíc materiálu nosiča (asi 0,074 mm) a pasivovaného horčíka (asi 1,41 až 0,84 mm) je dôležitou charakteristikou materiálu podľa vynálezu, pričom táto veľkosť častíc:

a) produkuje homogénnejšiu zmes vstrekovaného materiálu,

b) zlepšuje tekutosť činidla na odsírenie,

c) obmedzuje rázovú vlnu činidla na odsírenie,

d) znižuje rozstrekovanie roztaveného železa spôsobené rázovou vlnou činidla na odsírenie,

e) obmedzuje množstvo emisií spôsobených rozstrekovaním roztaveného železa a

f) znižuje zmenšenie výťažku železa spôsobené rozstrekovaním roztaveného železa.

Vháňanie pasivovaného horčíka pokračuje po vopred stanovený čas, ktorý je závislý od počiatočného obsahu síry v železe a od požadovaného výsledného obsahu síry v železe. Na stanovenie celkového množstva horčíka potrebného pre špecifické kvality ocelí sa používajú vzorce odsírenia. Také množstvo horčíka, ktoré je potrebné zaviesť do roztaveného kovu, môže byť vyjadrené v kg Mg na tonu železa.

Potom, ako sa do roztaveného železa zaviedlo uvedené, vopred stanovené množstvo horčíka, zavádzanie pasivovaného horčíka do prúdu zavádzaného do roztaveného železa sa preruší (obr. 5). Aby sa zabránilo upchatiu prívodnej rúrky 18 železom alebo troskou, pokračuje sa v zavádzaní transportného plynu 22 a materiálu nosiča 24 až do okamihu, keď je prívodná rúrka 18 vytiahnutá v smere šípky 32 do polohy, v ktorej sa výstupný koniec 20 prívodnej rúrky 18 nachádza nad povrchom trosky.

V priebehu procesu odsírenia sa hĺbka pokrývky z trosky nad roztaveným železom zväčšuje takou mierou, ako vstrekovaný materiál stúpa k povrchu roztaveného železa a tvorí tu vysoko zásaditú trosku. Zlúčeniny horčíka a síry, rovnako ako aj ďalšie prvky sú rozpustné v troske a tvoria súčasť zväčšujúcej sa tejto pokrývky.

Prítomnosť hlinitanu vápenatého alebo/a fluoridu vápenatého v materiále nosiča 24 znižuje viskozitu tvoriacej sa trosky, skracuje čas potrebný na sťahovanie trosky z povrchu roztaveného železa a tiež obmedzuje rozstrekovanie trosky a železa v priebehu sťahovania trosky. Turbulentné miešanie železa a materiálu nosiča v priebehu vstrekovania, spôsobuje zachytenie roztaveného železa v troske. Taká znížená viskozita má za následok, že v troske uviazne a zostane menšie množstvo kvapôčok roztaveného železa. Pri testoch uskutočnených v prevádzke výroby ocele počas dvoch týždňov sa použil výhodný materiál B podľa vynálezu a skôr opísaný spôsob pri 132 tavbách a v podstate vápenná troska (A) pri 426 tavbách s cielom porovnať množstva trosky a ľahkosť odstraňovania trosky. Pritom sa získali nasledujúce výsledky:

	A vápno	B materiál podľa vynálezu
Priemerné množstvo stiahnutej trosky (kg)	5708	3816
Priemerný čas potrebný na stiahnutie trosky (min)	9,3	6,1

Dosiahlo sa 34,4% zníženie času potrebného na stiahnutie trosky, pričom sa zistilo, že troska vytvorená pri použití materiálu nosiča podľa vynálezu je ľahšia a suchšia a zadržiavala v porovnaní s postupmi podľa doterajšieho stavu techniky menej železa, čo vedie k zvýšeniu výťažku železa. Skrátenie času potrebného na stiahnutie trosky má za následok zníženie úniku tepla z roztaveného železa, v dôsledku čoho si roztavené železo zachová vyššiu teplotu. Všetky tieto faktory prispievajú k zlepšeniu produktivity prevádzky výroby ocele.

Obr. 6 graficky znázorňuje výsledky ďalších testov porovnávajúcich závislosť hmotnosti trosky od teploty horúceho kovu s použitím materiálu na odsírenie podľa doterajšieho stavu techniky A a materiálu na odsírenie podľa vynálezu B. Pri všetkých teplotách spracovania je hmotnosť trosky s použitím materiálu na odsírenie podľa vynálezu nižšia ako hmotnosť trosky s použitím materiálu na odsírenie podľa doterajšieho stavu techniky. Tento rozdiel je hlavne spôsobený zmenšením množstva kvapôčok roztaveného železa zachytených v troske.

Činidlo na odsírenie podľa vynálezu, ktoré má jemnú veľkosť častíc spolu so skôr opísaným výhodným spôsobom použitia tohto činidla umožňuje vyššie rýchlosti vstrekovania tohto činidla do roztaveného železa v porovnaní s postupmi podľa doterajšieho stavu techniky a predstavuje takto odsírenie železa, ktoré je menej časovo náročné v porovnaní s doteraz používanými postupmi a činidlami a ktoré najúčinnejším spôsobom využíva reakčné zložky procesu. V dôsledku malej veľkosti častíc činidla na odsírenie sa využije v podstate toto činidlo na rozdiel od väčších častíc materiálu (aké sú napríklad použité pri spracovaní podľa patentového dokumentu US 5 397 379), u ktorých penetrácia a difúzia cez vonkajšiu povrchovú vrstvu väčších častíc materiálu, predlžuje reakčný čas. Vstrekovanie pomocou prívodnej rúrky do hĺbky roztaveného železa a miešací účinok, ktorý je dôsledkom sily vstrekovaného prúdu, spolu s jemnou veľkosťou častíc a vysokým percentuálnym množstvom pevného podielu, poskytujú velmi účinné homogénne prostredie pre priebeh odsírovacích chemických reakcií.

Po odsírení sa roztavené železo prítomné v lejacej panve výhodne zavedie do nádoby pre proces BOP s cieľom ďalšieho, skôr uvedeného spracovania.

Materiál nosiča podľa vynálezu môže byť pripravený zmiešaním komerčne dostupných zložiek, ktorými sú:

1) práškové vápno (CaO),

2) hlinitan vápenatý, ktorý je napríklad komerčne dostupný ako

Kwikflux 50 od spoločnosti AlumiCa, Inc.,

3) fluorid vápenatý metalurgickej kvality (Fluorspar), ktorý je tiež komerčne dostupný, a

4) siloxánový materiál pridaný v množstve asi 0,01 až 0,2% hmotnostných, vztiahnuté na celkovú hmotnosť nosičového materiálu, akým je napríklad materiál, ktorý je komerčne dostupný ako Flow Aid od spoločnosti T.G. Chemical Co. , Pittsburg, PA a ktorý je homogénne zmiešaný s ďalšími zložkami s cieľom zlepšiť prúdové charakteristiky; takými činidlami zlepšujúcimi prúdové charakteristiky sú známe polymetylhydrosiloxánové materiály.

Materiál nosiča môže byť napríklad pripravený zmiešaním asi

44% nehaseného vápna, asi 50% produktu Kwikflux 50 (hlinitan vápenatý), asi 6% CaF₂ a asi 0,125% produktu Flow Aid. Ak nie je dodaná veľkosť častíc uvedených štyroch zložiek asi 0,074 mm, potom sa veľkosť častíc týchto zložiek zníži na uvedenú veľkosť a uvedené zložky sa potom navzájom zmiešajú.

Druhé zloženie materiálu podľa vynálezu a výhodný spôsob jeho použitia sú opísané s odkazmi na obr. 7 až obr. 9. V tomto uskutočnení sa materiál nosiča a pasivovaný horčík, ktoré sú opísané skôr v súvislosti s prvým uskutočnením, predbežne zmiešajú v pomere materiál nosiča/horčík rovnom 2 až 6:1 a prechovávajú sa pred zavedením do prívodnej rúrky v jedinej tlakovej nádobe. Táto kombinácia 34 je tu označená ako činidlo na odsírenie podľa vynálezu. Toto činidlo na odsírenie sa vedie pomocou tlakového transportného plynu 22 (N₂) zavádzaného do nádoby obsahujúcej toto činidlo do prívodnej rúrky 18, ako je to zrejmé z obr. 7. Uvedený prúd transportného plynu 22 a činidla na odsírenie tvoreného kombináciou 34 sa vytvorí v prívodnej rúrke 18, ktorej výstupný koniec 20 sa nachádza nad povrchom vrstvy trosky 16. Akonáhle je vytvorený v prívodnej rúrke 18 uvedený prúd, prívodná rúrka sa ponorí v smere šípky 36 tak, že jej výstupný koniec 20 sa nachádza pod povrchom roztaveného železa, ako je to zrejmé z obr. 8. V prúdení činidla na odsírenie a transportného plynu sa pokračuje po vopred stanovený čas, ktorý je závislý od počiatočného obsahu síry v železe a od požadovaného výsledného obsahu síry v železe. Taký čas sa stanoví s použitím skôr uvedených vzorcov platných pre jednotlivé kvality ocelí. Po uplynutí tohto vopred stanoveného času sa prívodná rúrka z roztaveného kovu vysunie v smere šípky 38 (obr. 9), pričom sa v prúdení činidla na odsírenie a transportného plynu pokračuje, aby sa zabránilo upchatiu prívodnej rúrky troskou alebo železom. Po vytiahnutí prívodnej rúrky nad vrstvu trosky sa prúd transportného plynu a činidla na odsírenie preruší. Výhody takého činidla na odsírenie na zníženie obsahu síry v roztavenom železe sú opísané skôr v súvislosti s prvým uskutočnením. Veľkosť častíc zložiek takého činidla na odsírenie je asi 0,074 mm (100% mínus 0,84 mm, 85% mínus 0,074 mm) s výnimkou horčíka, ktorého veľkosť častíc predstavuje asi 1,41 až 0,84 mm. Zloženie tohto činidla na odsírenie je uvedené v nasledujúcej tabuľke II.

Tabuľka II

Činidlo na odsírenie

Zlúčenina	Vzorec	Obsah (% hmotn.)
Oxid vápenatý	CaO	4.2 až 65
Oxid hlinitý	Al₂O₃	14 až 28
Horčík	Mg	23 až 33

Oxid horečnatý	MgO	najviac 3,5
Fluorid vápenatý	CaF₂	najviac 8,5
Oxid kremičitý	SiO₂	najviac 2,2
Oxid železitý	Fe₂O₃	najviac 0,9
Oxid fosforečný	p₂o₅	najviac 0,022
Oxid titaničitý	TiO₂	najviac 0,022
Oxid manganatý	MnO	najviac 0,43
Oxid vanadičný	V₂0₅	najviac 0,022
Oxid draselný	K₂O	najviac 0,022
Síra	S	najviac 0,043
Polymetylhydrosiloxán	-	0,01 až 0,2
Kombinovaný LOI/obsah vlhkosti	-	najviac 1,5

Výhodne činidlo na odsírenie obsahuje 49 až 55% oxidu vápenatého, 19 až 22% oxidu hlinitého, najviac 7% fluoridu vápenatého a 23 až 33% horčíka a má kombinovaný LOI/obsah vlhkosti najviac rovný 1%.

Uvedené činidlo na odsírenie môže byť napríklad pripravené zmiešaním pasivovaného horčíka s materiálom nosiča pripraveným z nehaseného vápna, produktu Kwikflux 50, fluoridu vápenatého a produktu Flow Aid, ako to je už uvedené skôr.

Výsledky odsírenia a dosiahnuté zlepšenie výťažku železa získané s použitím prvého uskutočnenia alebo druhého uskutočnenia podľa vynálezu sú v podstate rovnaké. Voľba použitého spôsobu a materiálu sa môže uskutočniť analyzovaním terajších praktík s použitím až doteraz známych materiálov na odsírenie v danej prevádzke výroby ocele a vyhodnotením . existujúceho zariadenia, ktoré by mohlo byť schopné prispôsobeniu sa pre použitie materiálov podľa vynálezu. Prvé uskutočnenie môže poskytnúť viac pružností pri menení pomeru horčíka k materiálu nosiča. Druhé uskutočnenie, pri ktorom je pasivovaný horčík predbežne zmiešaný s materiálom nosiča, umožňuje použitie vyššieho percentuálneho podielu horčíka v činidle na odsírenie v porovnaní s postupom súbežného vstrekovania uskutočňovaného v rámci prvého uskutočnenia.

Predmetom vynálezu je tiež tretie uskutočnenie vynálezu na zlepšenie charakteristík trosky v priebehu odsírenia s cieľom zlepšiť výťažok železa. Toto uskutočnenie, ktoré je tu označené ako spracovanie trosky podľa vynálezu, môže byt použité s použitím existujúceho materiálu na odsírenie obsahujúceho horčík a terajšej praxe známej z prevádzky výroby ocele. Výhodným postupom v rámci uvedeného spracovania trosky je vstrekovať do roztaveného železa asi 22,7 až 45,4 kg materiálu na spracovanie trosky ešte pred vstrekovaním materiálu na odsírenie obsahujúceho horčík. Potom, to znamená po dokončení vstrekovania materiálu na odsírenie, sa vstrekuje asi 136 až 227 kg materiálu na spracovanie trosky. Takým postupom sa získa troska, ktorá má skôr opísanú lahšiu a suchšiu konzistenciu, ktorá vedie k zvýšeniu výťažku železa. Výhodné zloženie materiálu na spracovanie trosky sa pohybuje v rozsahoch materiálu nosiča uvedených v tabulke I. Aj keď v rámci výhodného uskutočnenia materiálu na spracovanie trosky sa obsah oxidu vápenatého výhodne blíži k spodnej hranici zodpovedajúceho rozsahu (asi 54%) a obsah oxidu hlinitého sa výhodne blíži k hornej hranici zodpovedajúceho rozsahu (asi 32%) . Taký materiál na spracovanie trosky môže byť napríklad pripravený zmiešaním asi 34% nehaseného vápna, asi 60% produktu Kwikflux 50, asi 6% fluoridu vápenatého a asi 0,12% produktu Flow Aid.

Obr. 10 graficky znázorňuje výsledky testov uskutočnených s cieľom merať zníženie hmotnosti trosky v prípade, keď sa použije spracovanie trosky podľa vynálezu. Krivka A definuje hmotnosť trosky pri použití materiálov spadajúcich do doterajšieho stavu techniky v závislosti od spracovateľskej teploty, zatiaľ čo krivka B definuje hmotnosť trosky s použitím spracovania trosky podľa vynálezu v závislosti od spracovateľskej teploty. Pri všetkých spracovateľských teplotách je množstvo trosky menšie pri použití spracovania podlá vynálezu v porovnaní s postupmi doterajšieho stavu techniky.

Stĺpcový graf v spodnej časti obr. 10 ukazuje zníženie množstva trosky vyjadrené v percentách vzťahujúce sa k percentuálnym údajom vyneseným na pravej vertikálnej osi grafu. V prípade použitia spracovania trosky podľa vynálezu sa dosiahlo asi 20% zníženie množstva trosky.

Aj keď sa pri opise jednotlivých uskutočnení vynálezu uviedli špecifické materiály, špecifické rozsahy zložení a špecifické spracovateľské stupne, môžu sa tu použiť aj niektoré modifikácie týchto materiálov, rozsahov a stupňov, ktoré sú zrejmé v rámci znalostí v danom odbore, bez toho, aby sa prekročil rámec vynálezu. Jednoznačné vymedzenie rozsahu vynálezu je definované v nasledujúcich nárokoch.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Časticový materiál nosiča na zavádzanie kovového horčíka v kombinácii s 0 až 10% vápna do roztaveného železa na dosiahnutie odsírenia železa, vyznačujúci sa tým, že obsahuje hlinitan vápenatý v kombinácii s vápnom a fluoridom vápenatým na získanie kompozície, obsahujúcej 54 až 74% hmotnostných oxidu vápenatého, 19 až 32% hmotnostných oxidu hlinitého, najviac 4% hmotnostné oxidu horečnatého, najviac 10% hmotnostných fluoridu vápenatého, najviac 2,5% hmotnostných oxidu kremičitého, najviac 1,0% oxidu železitého, najviac 0,025% hmotnostných oxidu fosforečného, najviac 0,025% oxidu titaničitého, najviac 0,5% hmotnostných oxidu manganatého, najviac 0,025% hmotnostných oxidu vanadičného, najviac 0,025% oxidu draselného, najviac 0,05% hmotnostných síry, a ktorý má kombinovanú hodnotu straty žíhaním a obsahu vlhkosti najviac rovnú 1,5% hmotnostným, pričom tento časticový materiál nosiča má veľkosť častíc asi 0,074 mm.
2. Časticový materiál nosiča podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že oxid vápenatý je prítomný v množstve 57 až 67% hmotnostných.
3. Časticový materiál nosiča podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že oxid hlinitý je prítomný v množstve 22 až 28% hmotnostných.
4. Časticový materiál nosiča podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že oxid vápenatý je prítomný v množstve 57 až 67% hmotnostných, oxid hlinitý je prítomný v množstve 22 až 28% hmotnostných a fluorid vápenatý je prítomný v množstve najviac rovnom 8% hmotnostných.
5. Časticový materiál nosiča na zavádzanie kovového horčíka v kombinácii s 0 až 10% vápna do roztaveného železa na dosiahnu18 tie odsírenia železa, vyznačujúci sa tým, že obsahuje hlinitan vápenatý v kombinácii s vápnom a fluoridom vápenatým na získanie kompozície, obsahujúcej 57 až 67% hmotnostných oxidu vápenatého, 22 až 28% hmotnostných oxidu hlinitého, najviac 4% hmotnostné oxidu horečnatého, najviac 8% hmotnostných fluoridu vápenatého, najviac 2,5% hmotnostných oxidu kremičitého, najviac 1,0% hmotnostných oxidu železitého, najviac 0,025% oxidu fosforečného, najviac 0,025% oxidu titaničitého, najviac 0,5% oxidu manganatého, najviac 0,025% oxidu vanadičného, najviac 0,025% oxidu draselného, najviac 0,05% hmotnostných síry, a ktorý má kombinovanú hodnotu straty žíhaním a obsahu vlhkosti najviac rovnú 1,0% hmotnostným, pričom tento časticový materiál nosiča má veľkosť častíc asi 0,074 mm.
6. Časticový materiál nosiča podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej obsahuje polymetylhydrosiloxány v množstve 0,01 až 0,2% hmotnostných.
7. Časticové činidlo na odsírenie na zavedenie do roztaveného železa na dosiahnutie odsírenia železa, vyznačuj ú c e sa tým, že obsahuje hlinitan vápenatý v kombinácii s vápnom a fluoridom vápenatým na získanie kompozície, obsahujúcej 54 až 74% hmotnostných oxidu vápenatého, 19 až 32% hmotnostných oxidu hlinitého, najviac 4% hmotnostné oxidu horečnatého, najviac 10% hmotnostných fluoridu vápenatého, najviac 2,5% hmotnostných oxidu kremičitého, najviac 1,0% oxidu železitého, najviac 0,025% oxidu fosforečného, najviac 0,025% oxidu titaničitého, najviac 0,5% hmotnostných oxidu manganatého, najviac 0,025% oxidu vanadičného, najviac 0,025% oxidu draselného a najviac 0,05% hmotnostných síry, a ktoré má veľkosť častíc asi 0,074 mm, v kombinácii 2 až 6 hmotnostných dielov tejto kompozície s 1 hmotnostným dielom zmesi 90 až 100% hmotnostných Mg a 0 až 10% hmotnostných CaO, ktoré má veľkosť častíc 1,19 až 0,84 mm, pričom uvedené časticové činidlo na odsírenie má kombinovanú hodnotu straty žíhaním a obsahu vlhkosti najviac rovnú 1,5% hmotnostným.
8. Časticové činidlo na odsírenie podľa nároku 7, vyznačujúce sa tým, že oxid vápenatý je prítomný v množstve 49 až 55% hmotnostných.

9. Časticové činidlo na odsírenie podľa nároku 7, vyznačuj úce sa tým, že oxid hlinitý je prítomný v množstve 19 až 22% hmotnostných. 10. Časticové činidlo na odsírenie podľa nároku 7, vyzná-

čujúce sa tým, že oxid vápenatý je prítomný v množstve 49 až 55% hmotnostných, oxid hlinitý je prítomný v množstve 19 až 22% hmotnostných a fluorid vápenatý je prítomný v množstve najviac rovnom 8% hmotnostným.
11. Časticové činidlo na odsírenie podľa nároku 7, vyznačujúce sa tým, že ďalej obsahuje polymetylhydrosiloxány v množstve 0,07 až 0,12% hmotnostných.
12. Časticové činidlo na odsírenie na zavedenie do roztaveného železa na dosiahnutie odsírenia železa, vyznačuj ú c e sa tým, že obsahuje hlinitan vápenatý v kombinácii s vápnom, fluoridom vápenatým a horčíkom na získanie kompozície obsahujúcej 23 a 33% hmotnostných horčíka, 42 až 65% hmotnostných oxidu vápenatého, 14 až 28% hmotnostných oxidu hlinitého, najviac 3,5% hmotnostných oxidu horečnatého, najviac 8,5% hmotnostných fluoridu vápenatého, najviac 2,2% hmotnostných oxidu kremičitého, najviac 0,9% hmotnostných oxidu železitého, najviac 0,022% oxidu fosforečného, najviac 0,022% hmotnostných oxidu titaničitého, najviac 0,43% hmotnostných oxidu manganatého, najviac 0,022% hmotnostných oxidu vanadičného, najviac 0,022% hmotnostných oxidu draselného, najviac 0,043% hmotnostných síry, pričom časticový horčík má veľkosť častíc asi 1,19 až 0,84 mm a zostávajúce časticové zložky majú veľkosť častíc asi 0,074 mm a časticové činidlo na odsírenie má kombinovanú hodnotu straty žíhaním a obsahu vody najviac rovnú 1,5%.
13. Časticové činidlo na odsírenie podľa nároku 12, vyznačujúce sa tým, že má kombinovanú hodnotu straty žíhaním a obsahu vlhkosti najviac rovnú 1% hmotnostných.
14. Časticové činidlo na odsírenie podl'a nároku 12, vyznačujúce sa tým, že ďalej obsahuje polymetylhydrosiloxány v množstve 0,07 až 0,12% hmotnostných.
15. Časticový troskotvorný materiál na kondicionovanie trosky v priebehu odsírovania železa, vyznačujúci sa tým, že obsahuje hlinitan vápenatý v kombinácii s vápnom na získanie kompozície, obsahujúcej asi 54% hmotnostných oxidu vápenatého, asi 32% hmotnostných oxidu hlinitého, najviac 4% hmotnostných oxidu horečnatého, najviac 10% fluoridu vápenatého, najviac 2,5% hmotnostných oxidu kremičitého, najviac 1,0% hmotnostných oxidu železitého, najviac 0,025% hmotnostných oxidu fosforečného, najviac 0,025% hmotnostných oxidu titaničitého, najviac 0,5% hmotnostných oxidu manganatého, najviac 0,025% hmotnostných oxidu vanadičného, najviac 0,025% hmotnostných oxidu draselného, najviac 0,05% hmotnostných síry, a ktorý má kombinovanú hodnotu straty žíhaním a obsahu vlhkosti najviac rovnú 1,5% hmotnostných, pričom časticový troskotvorný materiál má veľkosť častíc rovnú asi 0,074 mm.
16. Časticový troskotvorný materiál podl'a nároku 15, vyznačujúci sa tým, že ďalej obsahuje polymetylhydrosiloxány v množstve 0,01 až 0,2% hmotnostných.