SK285355B6

SK285355B6 - Spôsob spracovania oceliarskych trosiek

Info

Publication number: SK285355B6
Application number: SK1917-2000A
Authority: SK
Inventors: Alfred Edlinger
Original assignee: Holcim Ltd.
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2006-11-03
Also published as: WO2000065108A1; AU3945100A; RU2226220C2; EP1090152B1; JP2002543276A; ATA71999A; CN1185357C; CA2334277C; US6409793B1; ES2215632T3; CA2334277A1; BG105094A; DE50005247D1; AT407263B; CZ200198A3; CZ300230B6; EP1090152A1; AR023532A1; JP3548123B2; CN1302338A

Abstract

Vynález opisuje spôsob spracovania oceliarskych trosiek a prípadne nosičov železa, ako napríklad trosiek z elektrických pecí, konvertorových trosiek,prachov z výroby ocele, okovín alebo sekundárnychmetalurgických zvyškov, pri ktorom sa tieto tekuté oceliarske trosky, resp. nosiče železa zmiešajú s chrómovými rudami alebo prachmi, ktoré obsahujú chróm a/alebo nikel, na nastavenie zásaditosti trosky na 1,2 až 1,6, pričom teplota kúpeľa sa udržiava nad 1600 °C, najmä medzi 1650 °C a 1800 °C, a pripraví alebo vytvorí sa Fe-kúpeľ s obsahom uhlíka. Popri troske, ktorá je kompatibilná so životným prostredím, sa dá získať vysokohodnotná ferochrómová zliatina, čím sa hospodárnosť spôsobu zlepší.

Description

Vynález sa týka spôsobu spracovania oceliarenských trosiek a prípadne nosičov železa, ako napríklad trosiek z elektrických pecí, konvertorových trosiek, prachov z výroby ocele, okovín alebo sekundárnych metalurgických zvyškov.

požadovanej vysokej teplotnej úrovni je hospodárnosť takéhoto spôsobu zaručená v dôsledku vysokej hodnoty kovového ingotu, pričom týmto spôsobom vytvorená predzliatina, ktorá sa dá použiť v hute na ušľachtilú oceľ, pokryje celé náklady na energiu a výrobné náklady na trosky, ktoré sa stali príslušne kompatibilnými so životným prostredím.

Doterajší stav techniky

Jeden zo spôsobov druhu, uvedeného v úvode, je napríklad opísaný vo WO 99/14381. Pri tomto známom spôsobe sa oceliarenské trosky redukovali spolu s nosičmi železa a najmä spolu s jemnou rudou nad železným kúpeľom, aby sa týmto spôsobom vytvorili trosky, ktoré sú kompatibilné so životným prostredím. Na tento účel sa okrem iného pridával aj SiO₂ alebo AI₂O₃ na nastavenie výhodnej zásaditosti trosky, pričom pridávanie nosičov železa, ako napríklad jemných rúd, slúžilo v prvom rade na to, aby sa takéto ťažko spracovateľné a bežnými spôsobmi ťažko redukovateľné východiskové látky účelne použili, aby sa hospodárnosť spôsobu zlepšila. V dôsledku pomerne malej tepelnej vodivosti trosiek a oproti železu asi 1,5 - 2-násobnej tepelnej kapacite má dosiahnuteľný prenos tepla, resp. stupeň prídavného spaľovania pre hospodárnosť takýchto spôsobov podstatný význam. V každom prípade sa však pri takomto spracovaní oceliarenských trosiek musí na dosiahnutie trosiek, kompatibilných so životným prostredím, počítať s pomerne vysokou spotrebou energie.

Podstata vynálezu

Vynález sa zameriava na zlepšenie spôsobu v úvode uvedeného druhu do tej miery, aby sa súčasne so spracovaním trosiek získavali cenné suroviny, ktoré zaručujú hospodárnosť spôsobu napriek zvýšenej spotrebe energie. Na vyriešenie tejto úlohy spočíva spôsob podľa tohto vynálezu v podstate v tom, že tekuté oceliarenské trosky, resp. nosiče železa sa zmiešajú s chrómovými rudami alebo prachmi, ktoré obsahujú chróm a/alebo nikel, na nastavenie zásaditosti trosky na 1,2 až 1,6, pričom teplota kúpeľa sa udržiava nad 1600 °C, najmä medzi 1650 °C a 1800 °C, a pripraví alebo vytvorí sa Fe-kúpeľ s obsahom uhlíka, a že troska a vytvorená ferochrómová zliatina sa odpichnú oddelene. Tým, že sa použijú chrómové rudy alebo prachy s obsahom chrómu a/alebo niklu, síce principiálne vznikne nebezpečenstvo nadmerného obsahu oxidov chrómu v troske, ktorý by kompatibilitu týmto spôsobom spracovaných trosiek so životným prostredím mohol opäť vážne spochybniť. Ale tým, že sa pracuje pri teplotách kúpeľa nad 1600 °C, prekvapujúco sa darí dosahovať konečné obsahy chrómu v troske ďaleko pod 500 ppm a súčasne previesť chróm z takýchto chrómových rúd takmer kvantitatívne do železného kúpeľa použitého na redukciu. Aktivita chrómu v železnom kúpeli sa tvorbou chrómkarbidu rozhodujúco zníži, pričom sa na tento účel musí pripraviť alebo vytvoriť železný kúpeľ so zodpovedajúcim obsahom uhlíka. Obsah uhlíka v železnom kúpeli sa pritom má vždy udržiavať nad 3 hmotn. %, aby sa zabezpečilo, že nastane žiaduca tvorba chrómkarbidu, takže nenastane spätné stroskovatenie redukovaného oxidu chrómu. Konečné koncentrácie chrómu v takto použitom železnom kúpeli s obsahom uhlíka môžu byť až do 60 hmotn. % chrómu, takže sa získa vysokohodnotný kovový ingot vo forme takzvaného ferochróm-carbure, v ktorom podiel uhlíka môže byť až do 9 hmotn. %. Napriek

Príklady uskutočnenia vynálezu

Pre spôsob podľa tohto vynálezu je podstatná vysoká úroveň teploty nad 1600 °C, ktorá sa dá zaručiť len zodpovedajúcim prídavným spaľovaním. Ďalej musí byť zaručená zodpovedajúco rýchla výmena hmoty. Tieto podmienky sa dajú výhodným spôsobom dodržať tým, že chrómové rudy alebo prachy s obsahom chrómu a/alebo niklu sa cez lancetu horúceho vzduchu nafúkajú s veľkosťami častíc pod 4 mm, výhodne od 0,5 do 2 mm na kúpeľ. Nafúkaním chrómových rúd s takouto veľkosťou častíc prúdom so zodpovedajúcou rýchlosťou sa dajú dosiahnuť vysoké turbulencie, čím sa kúpeľ vystaví intenzívnemu miešaciemu účinku. V dôsledku uvedenej zrnitosti vytvorený veľký relatívny povrch a veľké strihové sily medzi jednotlivými fázami a najmä medzi plynnou fázou, chrómovými rudami, taveninou trosky a taveninou kovu vedú k zodpovedajúco vysokým rýchlostiam výmeny energie a hmoty. Požadovaná teplotná úroveň sa dá jednoduchým spôsobom zaručiť tým, že sa použije horúci vietor s teplotami medzi 1200 °C a 1600 °C.

Aby sa zabezpečilo zodpovedajúce prídavné spaľovanie, horúci vietor je výhodne obohatený kyslíkom na obsah kyslíka od 25 do 40 hmotn. %, pričom skorý začiatok tuhnutia trosky pokračujúcim procesom redukcie sa dá výhodným spôsobom vyvolať zmiešaním oceliarenských trosiek s chrómovou rudou vo vlastnej zmiešavacej nádrži. V takejto zmiešavacej nádrži sa dá nastaviť zodpovedajúca zásaditosť a teplota zmesových trosiek, pričom trosková zmes sa môže napríklad odpichnúť s teplotami asi 1750 °C a priviesť k následne zaradenému redukčnému agregátu. Pri takto vysokých vstupných teplotách trosiek v redukčnom konvertore sa dokonca môže vynechať obohacovanie prúdu horúceho vzduchu o kyslík.

Výhodne sa tu postupuje tak, že tekutá oceliarcnská troska a chrómové rudy sa zmiešajú v troskovej panve a elektricky sa vyhrievajú najmä s použitím grafitových elektród a na železný kúpeľ sa nanesú s teplotami nad 1700 °C, výhodne nad 1750 °C, po čom sa železný kúpeľ nauhličí a nafúka sa naň horúci vietor. Železný kúpeľ by tu na zníženie začiatočnej rýchlosti redukcie mal byť nauhličený nízko, resp. by mal byť skujnený horúcim vetrom, pričom sa súčasne zaručia vysokc teploty kúpeľa. Vychádzajúc z obsahov C napríklad 0,8 - 1,5 hmotn. % C v Fe-kúpeli, obsah C, potrebný na kvantitatívne oddelenie Cr, sa nastaví až potom nauhličením kúpeľa.

Na dosiahnutie zvlášť vysokej kompatibility spracúvaných oceliarenských trosiek so životným prostredím sa zásaditosť výhodne nastaví na 1,4 až 1,55.

Zodpovedajúco bezpečné premiešanie kúpeľa sa zvlášť jednoduchým spôsobom dosiahne tým, že na kúpeľ sa nasmeruje horúci vietor s chrómovými rudami, resp. prachmi s obsahom chrómu a/alebo niklu, s rýchlosťami prúdu nad 500 m/sec., najmä 700 m/sec.

Ako oceliarenské trosky sa v rámci spôsobu podľa tohto vynálezu používajú výhodne trosky z ušľachtilých ocelí, pričom však ako použitý materiál prichádzajú do úvahy aj LD-trosky, OBM-trosky, trosky z elektrických peci, ako aj sekundárne metalurgické zvyšky. Chrómové rudy sa dajú prinajmenšom čiastočne nahradiť prachmi s vysokým obsahom chrómu a niklu, pričom v každom prípade sa musí minimalizovať obsah fosforu.

Celkove má spôsob podľa tohto vynálezu, pri ktorom sa môžu v kúpeli dosiahnuť obsahy uhlíka až do 9 hmotn. %, výhodu, že spätné stroskovatenie chrómu do trosky sa dá do veľkej miery vylúčiť, pričom sa pri teplotách 1650 °C pozorovali v troske zvyškové obsahy oxidu chrómu pod 360 ppm.

Vynález v ďalšom bližšie osvetlíme pomocou príkladu uskutočnenia. Oceliarenská troska nasledujúceho zloženia

Oceliarenská troska
Zložka	Podiel (%)
CaO	52
SiO₂	31
A12O3	3
FcO	4,5
CftOj	9
CaO/SiO₂ = 1,67

sa tak dlho zmiešavala s chrómovou rudou nasledujúceho zloženia,

Chrómová ruda (Transwaal)
Zložka	Podiel (%)
Ογ₂Ο₃	44,4
FeO	25,05
S1O2	8,2
MgO	5,3
A1₂O₃	16,62

kým sa nedosiahla cieľová zásaditosť približne 1,5. Chrómové rudy sú spravidla kyslé, takže pridaním chrómových rúd sa dá nastaviť zodpovedajúca zásaditosť.

Chrómová ruda sa fúkala cez lancetu horúceho plynu na taveninu, pričom sa zistilo, že krokom, ktorý určuje rýchlosť, je rýchlosť dodávania rudy. Redukcia samotná sa uskutočnila v priebehu niekoľkých sekúnd a závisela len od kinetiky rozpúšťania a tým od zrnitosti chrómových rúd. Použila sa chrómová ruda so zrnitosťou od 0,5 do 2 mm, pričom na dosiahnutie cieľovej zásaditosti asi 1,5 (CaO/SiO₂) sa na 1 hmotnostný diel oceliarenskej trosky nasypalo 0,442 hmotnostných dielov chrómovej rudy. Výsledná zmesová troska sa skladala zo 69,35 hmotn. % oceliarenskej trosky a 30,65 hmotn. % chrómovej rudy a mala nasledujúce zloženie.

Zmesová troska
Zložka	Podiel (%)
CaO	36
SiO₂	24
A1₂O₃	7,2
FeO	10,8
Cr₂O₃	19,85
MgO	1,63
CaO/SiO₂= 1,5

Táto zmesová troska sa nepretržite privádzala na železný kúpeľ s obsahom uhlíka a redukovala, v dôsledku čoho sa získala troska nasledujúceho zloženia.

Z 1 t zmesovej trosky vzniklo 0,688 t takejto cieľovej trosky. Súčasne sa vytvoril vysokohodnotný kovový ingot s nasledujúcim zložením.

Fe	35%
Cr	55%
C	8%

Takýto ferro-chrom-carbure sa potom mohol použiť priamo ako predzliatina v hute na ušľachtilú oceľ.

Ukázalo sa, že na udržanie potrebnej teploty spracovania trosky nad 1600 °C je výhodné k prúdu horúceho vetra pridávať uhoľný prach a uhlie. Energetická bilancia sa dá týmto spôsobom ekonomicky zlepšiť veľmi lacným termickým uhlím, ale tiež pridávaním ťažkých olejov alebo zemného plynu.

Claims

1. Spôsob spracovania oceliarenských trosiek a prípadne nosičov železa, ako napríklad trosiek z elektrických pecí, konvertorových trosiek, prachov z výroby ocele, okovín alebo sekundárnych metalurgických zvyškov, vyznačujúci sa tým, že tekuté oceliarenské trosky, resp. nosiče železa, sa zmiešajú s chrómovými rudami alebo prachmi, ktoré obsahujú chróm a/alebo nikel, na nastavenie zásaditosti trosky na 1,2 až 1,6, pričom teplota kúpeľa sa udržiava nad 1600 °C, najmä medzi 1650 °C a 1800 “C, a pripraví alebo vytvorí sa Fe-kúpeľ s obsahom uhlíka, a že troska a vytvorená ferochrómová zliatina sa odpichnú oddelene.

2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že uvedené chrómové rudy alebo prachy s obsahom chrómu a/alebo niklu sa cez lancetu horúceho vzduchu nafúkajú s veľkosťami častíc pod 4 mm, výhodne od 0,5 do 2 mm, na kúpeľ.

3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa t ý m , že sa použije horúci vzduch s teplotami medzi 1200 °Cal600 °C.

4. Spôsob podľa nároku 1, 2 alebo 3, vyznačujúci sa tým, že horúci vzduch sa obohatí kyslíkom na obsah kyslíka od 25 do 40 hmotn. %.

5. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že zásaditosť sa nastaví na 1,4 až 1,55.

6. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že horúci vzduch s chrómovými rudami, resp. prachmi s obsahom chrómu a/alebo niklu, s rýchlosťami prúdu nad 500 m/sec., najmä 700 m/sec., sa nasmeruje na kúpeľ.

7. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že obsah C v Fe-kúpeli sa udržiava nad 3 hmotn. % C.

8. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že tekutá oceliarenská troska a chrómové rudy sa zmiešajú v troskovej panve a elektricky sa vyhrievajú najmä s použitím grafitových elektród a na železný kúpeľ sa nanesú s teplotami nad 1700 °C, výhodne nad 1750 °C, po čom sa železný kúpeľ nauhličí a nafúka sa naň horúci vzduch.

Zložka Podiel (%) CaO 52,3 SiO₂ 34,8 A1₂O₃ 10,5 MgO 2,4

Koniec dokumentu