SU1715736A1 - Способ обработки металлургического шлака - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам обработки металлургического шлака и может примен тьс  в металлургии. Цель-повышение эффективности производства и степени утилизации тепла шлака. Способ включает операции послойной заливки в емкость расплава шлака и засыпки мелкозернистого материала в заданном соотношении, выдерживании до выравнивани  температур, выгрузки и разделени  компонентов системы . Соотношение шлак/мелкозернистый материал зависит от заданной температуры нагрева последнего, начальных температур компонентов, их теплофизических свойств, эндо- и экзоэффектов, потерь в окружающую среду. Степень утилизации тепла шлака возросла на 44%.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к способам переработки металлургических расплавленных шлаков.

Известен способ переработки расплава металлургического шлака, характеризующийс  тем, что на поверхность двух установленных с зазором валков подают в центре расплавленный шлак, а по периферии - сырой измельченный известн к, прокатывают смесь в ленту и дроб т ее, причем размер частиц известн ка не превышает 1 /2 толщины ленты, а соотношение шлак/известн к соответствует соотношению

Сшл(рп+дк)Сизв(дд+дс).(1)

где Сшл. Сизв - массовые расходы шлака и известн ка;.

РП.РК. Яд, Qc - удельные энтальпии перегрева и кристаллизации шлака, диссоциации и сушки известн ка.

.Однако тепло шлака используетс  в недостаточной степени. В соответствии с формулой (1) шлак охлаждают известн ком только до затвердевани , т.е. от 1210°С в соответствии с примером реализации способа. Между тем декарбонизаци  известн ка заканчиваетс  при 950°С и именно до этой температуры можно было бы охлаждать шлак. 6 соответствии с примером реализации способа объем вдавленного в расплав известн ка составл ет всего 22,7% к объему смеси. Если к тому же в известн ке есть зерна, равные полутолщине прокатываемого сло , то валки необходимо интенсивно охлаждать и тер ть на этом много тепла.

Проблематична возможность полезного использовани  обогащенного на 12-15% СаО доменного шлака в металлургии и стройматериалах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому  вл етс  способ, заключающийс  в том, что жидкий шлак послойно разливают в траншею из ковшей, причем каждый слой засыпают прослойкой кускового материала (известн ка, руды и др.). Дл  лучшего распределени  шлака в кусковом материале, где размер элементов последнего равен 10сл VI со

О

100 мм, прослойки располагают под углом 3-15° к горизонту.

Однако равномерного распределени  твердого материала в шлаке не достигаетс ,

Поскольку определенное соотношение Сшл/Ств не выдерживаетс , то композици  представл ет собою смесь шлака, извести и известн ка. Наличие последнего не позвол ет утилизировать высокоосновные металлургические шлаки наиболее эффективно - в сталеплавильном производстве.

При доставке ковшей к траншее часть тепла шлака тер етс , на стенке ковшей образуютс  скардовины, которые затем приходитс  выбивать из ковшей и разбивать на более мелкие куски.

Цель изобретени  - повышение эффективности производства и степени утилизации депла шлака.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе обработки металлургического шлака, включающем послойную -разливку шлака и засыпку слоев шлака твердым материалом , массу слоев расплава шлака и зернистого материала определ ют из соот- ношени 

Сшл/С3(Сз Т.-Сз t3 +рд+рос)/(Сшл т.шл -C uW+qK)f(2)

где Сшл. С з - масса шлака и зернистого материала соответственно, кг/г;

tiun , т.3 - начальные температуры шлака и зернистого материала, °С;

Сшл , Сшл - теплоемкость шлака при начальной и конечной температуре, кДж/кг град;

о., Рд, Рос - удельные энтальпии кристаллизации шлака, диссоциации зернистого материала и потерь в окружающую среду, кДж/кг;

т,- конечна  температура материалов. Предлагаемый способ осуществл ют следующим образом.

Расплавленный шлак, периодически выпускаемый из металлургической печи, собирают в миксере, используемом дл  сепа- рации металла и в качестве копильника расплава. Из миксера шлак порционно выпускаетс  в емкости, кажда  из которых имеет приспособление дл  равномерной засыпки в нее мелкозернистого материала в виде слоев заданной толщины. В результате в емкости набираетс  многослойна  система , состо ща  из чередующихс  прослоек жидкого шлака и мелкозернистого материала , например, с размерами зерен 1-5 мм. Масса расплава и твердого материала наход тс  между собою в определенном соотношении благодар  дозированной подаче компонентов системы. Вследствие мелкозернистости твердого материала шлак замораживаетс  в верхних уровн х каждой прослойки и не пропитывает порозности зернистого материала. Прогрев последнего осуществл етс  теплопроводностью.

Заполненную емкость выставл ют на площадку ожидани  и выдерживают до тех пор, пока ориентировочно не выравн ютс  температуры гор чего и холодного теплоносителей . Затем содержимое емкости выгружают на грохот, где отдел ютс  прослойки затвердевшего шлака и прокаленный мелкозернистый материал.

Далее шлак может быть раздроблен на крупные куски и использован в качестве гор чего кускового теплоносител  или компонента одного из металлургических переделов в соответствии со своим химическим составом. Последний в результате отверждени  шлака несколько измен етс , так как в шлак запекаетс  часть зернистого материала.

Приме р. Наход т соотношение шлак/зернистый материал прои следующих исходных данных:

ШлакКонечный продукт

конвертерного передела Начальна  температура шлака, tum,°C1600

Зернистый материалИзвестн к

(условно 100% СаСОз)

Начальна  температура известн ка , t a , °СО Плотность шлака в расплаве, р шл ,кг/м3 2200 Насыпна  плотность известн ка, рз, кг/м3 Заданна  равновесна  температура системы, т., °С Теплоемкость шлака, Сшл и Сшл , ккал/кг град при 1600°С0,63 при950°С0.353 Теплоемкость известн ка при 950°С. &, ккал/кг град0,26 Удельна  величина кристаллизации шлака Включена в

значение теплоемкости . при1600°С Удельна  величина диссоциации известн ка,

1690

950

400

0,1 ДСз

: 1,056 кг/кг .

цд, ккал/кг Удельна  величина потерь в окружающую среду, QOC По уравнению (2) наход т

G ш  0,26 950 + 400 + 0.1. ( 0.26 950 + 400 ) Сз 0.63-1600-0,352-900

Удельный объем расплава .056/2200 4..

Удельный объем известн ка V3 1/1690 5,.

Соотношение объемов шлака и известн ка

VWn/V3 4,,9v10 4 82M3/M3.

Реализаци  способа.

В шлаковый ковш объемом 16м3 заливают 7,17м расплавленного шлака (15,77 т) и засыпают 8,83 м3 мелкозернистого материала - известн ка (14,92 т), состо щего из частиц размером 1-5 мм. Высота прослойки шлака 96 мм, высота прослойки известн ка 120 мм.

Ковш выдерживают в течение 1,5 ч, т результате в системе устанавливаетс  равновесна  температура 950°С. После этого ковш опоражнивают на грохот и раздел ют пластины шлака и известь, В результате получают 6,85 т извести и 17 т шлака, в том числе 1,2 т запекшейс  в шлак извести. Та-« ким образом, содержание СаО в шлаке увеличиваетс на 7,06%.

Шлак дроб т на куски размером 60-100 мм. Этому способствует то обсто тельство, что толщина дробимых слоев составл ет 85- 90 мм. Кусковой шлак используют в доменной или конвертерной плавке. Известь примен ют в качестве составл ющей агломерационной шихты или по иному назначению .

Утилизаци  тепла шлака непосредственно в ковше с образованием относительно тонких прослоек шлака предотвращает образование скардовин и уменьшает издержки производства на переработку шлака.

Быстрое понижение температуры шлака в ковше уменьшает потери тепла в окружающую среду на 10-20%.

Разделение компонентов смеси позвол ет получить ценный продукт - известь.

Отверждение шлака сло ми высотой 80/95 мм приводит к эффективному образованию в последующем крупных кусков шлака , необходимых дл  утилизации его в 0 металлургии.

По сравнению с аналогом степень утилизации тепла шлака возрастает на 44%. Эффект изобретени  увеличиваетс  с ростом температуры кристаллизации шлака. 5 Ожидаемый экономический эффект составл ет 13 руб на 1 т конечного конвертерного шлака и 4,44 руб, на 1 т доменного шлака.

Claims (1)

1. Формула изобр е т е н и   0 Способ обработки металлургического шлака, включающий послойную разливку шлака и засыпку слоев шлака твердым материалом , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности произ- 5 водства и степени утилизации тепла шлака, массу слоев расплава шлака и зернистого материала определ ют из соотношени 

   Сшл/Сз КСз- Сз ta О,д+С|ос)/(Сшл Тшл Сшл t +Рк),

   0 где Сшл, G3 - масса шлака и зернистого материала соответственно, кг/кг;

   1ш  , ta - начальные температуры шлака и зернистого материала. °С;

   t - заданна  конечна  температура 5 шлака и зернистого материала;

   Сшл , Сшл - теплоемкость шлака при начальной и конечной температуре, кДж/кг «град

   Сз, Сэ - теплоемкость зернистого мате- 0 риала при начальной и конечной температуре , кДж/кг Град;

   , Яд, qoc - удельные энтальпии кри сталлизации шлака, диссоциации зернистого материала и потерь в окружающую среду, 5 кДж/кг.