SU1742344A1 - Способ получени высокоглиноземистого шлака и алюмотермическа смесь дл его получени - Google Patents

Abstract

Использование: получение высокоглиноземистого шлака дл  производства цемента . Сущность: расплавленный шлак с температурой не ниже 1600°С после первого и второго периодов плавки феррованади  сливают в чашу на алюмотермическую смесь, составл ющую 46 - 48% от массы сливаемого шлака и состо щую из 54,2 - 54,7 мас.% боксита, 30,6 - 31,2 мас.% алюмини  и 14,1 - 15,2 мас.% окалины. 2 с.п, ф-лы, 3 табл.

Description

Изобретение относитс  к переработке доменных, сталеплавильных, ферросплавных шлаков черной металлургии и примен етс  при получении высокоглиноземистого шлака дл  производства цемента.

Известна переработка бокситов доменным процессом с получением чугуна и высокоглиноземистого шлака дл  цементной промышленности.

Технологи  доменной плавки бокситов была усовершенствована с целью снижени  себестоимости и повышени  качества шлака путем внедоменного обогащени  его за счет введени  в расплав шлаков алюмотер- мического производства.

Известный способ получени  сплавов (чугуна) и высокоглиноземистого шлака имеет р д недостатков: эольша  энергоемкость процесса, использование дефицитного металлургического топлива - кокса (его расход составл ет 600 - 700 кг на 1 т чугуна и шлака), использование в шихте доменной плавки высококачественного дефицитного боксита с процентным отношением АЬгОз к ЗЮ2 больше 7, наличие в чугуне относительно высокого содержани  титана (не менее 1,2%), что затрудн ет передел его на сталь,

а в машиностроении ухудшает литейные свойства, снижение производительности труда.

Цель изобретени  - снижение энергозатрат при получении высокоглиноземистого шлака.

Сущность изобретени  заключаетс  в использовании сливного, огненножидкого шлака ферросплавного производста и алю- мотермической смеси дл  восстановлени  шлака и легирующих элементов из их окислов .

Сливной шлак ферросплавного производста характеризуетс  высоким содержанием кремнезема 3102(19,0-21,0%), оксида кальци  СаО (62,0 - 64,0%) и низким содержанием глинозема А120э{5,0 - 10,0%). Использованиепредварительно подготовленной смеси, состо щей из боксита , алюмини  и окалины, и подобранной экспериментально с оптимальным массовым соотношением компонентов в результате проведенных опытных плавок, позвол ет получить высокоглиноземистый шлак с содержанием глинозема А1аОз 38%, соответствующей шлаку дл  производства цемента и металлический расплав с высоким содерСП

С

2

КЗ

со

жанием легирующих элементов железа, кремни ,титана, ванади , марганца и хрома , эквивалентный по содержанию кремни  45%-ному ферросилицию.

Особенность предлагаемого способа заключаетс  в том, что высокоглиноземистый шлак и металлический (легирующий) сплав получают внепечным способом в чаше с использованием алюмотермической смеси в результате проведени  алюмотермической реакции.

Предлагаемый способ получени  высокоглиноземистого шлака осуществл ют путем плавки ферросплавов, слива расплавленного шлака и введени  в него алюмотермической смеси, содержащей боксит и алюминий. При этом расплавленный шлак с температурой не ниже 1600°С, в качестве которого используют шлак производства феррованади  после первого и второго периодов плавки, сливают в чашу на часть алюмотермической смеси, содержащей дополнительно окалину, при этом общее количество вводимой в шлак смеси составл ет 46-48% от массы сливаемого шлака.

Высока  температура сливаемого шлака обеспечивает не только зажигание алюмотермической смеси, но и достаточное количество тепла дл  нагрева и расплавлени  добавок боксита и окалины, а также дл  проведени  восстановительных реакций и высокую скорость процесса.

В ходе алюмотермической реакции происходит восстановление окислов железа, марганца, титана, хрома, ванади  и кремни . Восстановленные элементы образуют металлический расплав типа Fe-Si-V-Mn с высоким содержанием легирующих элементов; оставшиес  окислы совместно с А(20з. внесенным бокситом и образовавшимс  от восстановительных реакций, образуют высокоглиноземистый шлак с содержанием и СаО не менее 40%. Поскольку и интенсивность, и полнота восстановлени  окислов, и степень осаждени  металлического расплава в значительной степени завис т от в зкости шлака, то в качестве флюсующей добавки используют окалину. Практически алюмотермическа  реакци  заканчиваетс  по окончании слива шлака в чашу, т.е. через 5-8 мин.

Полученный предлагаемым способом высокоглиноземистый шлак в кусковом виде представл ет собой хорошо очищенный высокоглиноземистый шлак, так как примеси , содержащиес  в сливном шлаке, во врем  алюмотермической реакции переход т в сплав, т.е. в ферросилиций, который может быть использован дл  комплексного раскислени  и легировани  качественных и высококачественных сталей, Степень восстанов- , лени  металлов из их окислов составл ет, %: V205 95; МпО 90; ТЮ2 75; SI02 45.

Высокоглиноземистый шлак, полученный по предлагаемому способу, удовлетвор ет требовани м технических условий на высокоглиноземистые шлаки дл  производства цемента.

П р и м е р. В дуговой электропечи ДС-3

0 выплавл ют феррованадий различных марок за три периода. Сливной шлак первого и второго периодов плавки используют дл  получени  высокоглиноземистого шлака, а шлак третьего периода - рафинировочный 5 загружают в электропечь на первом периоде .

С целью отработки технологии получени  высокоглиноземистого шлака проведено несколько опытных плавок (табл. 1),

0 результаты которых приведены в табл. 2.

Из опытных плавок по химическому составу и достигаемым результатам наиболее соответствует высокоглиноземистый шлак плавки № 416.

5 Сливной шлак первого и второго периодов плавки феррованади  содержит, мас.%: СаО 61,8; 10,0; SI02 20,2; МдО 3,3; ТЮ2 2,7; FeO 1,1; V20s 0,35; МпО 0,24; Сг20з 0,03; прочие 0,28.

0 992 кг сливного шлака при 1600 - 1700°С интенсивно скачивают в чашу на часть предварительно подготовленной смеси , содержащей боксит марки МБ, алюминий марки АВ87 и окалину при соотношении

5 компонентов, мас.%;

Боксит54,45

Алюминий30,90

Окалина14,65

С первых же порций расплавленного

0 шлака в чаше начинаетс  алюмотермическа  реакци  восстановлени  окислов шлака и растворение окислов боксита и окалины, оставшуюс  часть смеси задают в чашу по мере наполнени  ее шлаком так, что

5 количество смеси не превышает 46-48% от массы сливаемого шлака. Наличие в боксите остаточной влаги приводит к интенсивному барботажу расплава. Практи.чески через 5 - 8 мин реакци  восстановлени  заканчивает0 с  и чашу со шлаком и металлическим расплавом подвергают интенсивному охлаждению водовоздушной смесью на специально оборудованном участке, затем высокоосновный шлак и ферросилиций

5 кантуют из чаши, дроб т и без особых усилий отдел ют друг от друга.

В результате восстановлени  сливного шлака в чаше получают высокоглиноземистый шлак, содержащий, мас.%: СаО 38.24; 38,0; Si02 14,5; MgO 3,3; TI02 2,7; FeO

2,2; VaOs 0,35; MnO 0,10; CraOs 0,03; прочие 0,58, и металлический (легирующий) сплав, содержащий, мас.%: SI 23,3; Fe 51,85; AI 17,5; V 0,9; Мп 1,2; Сг 0,6; Р 0,12; С 0,09; S 0,008; прочие 0,32 (табл. 3). Масса восстановленного шлака составл ет 1335 кг, а легирующего сплава 97 кг.

Алюмотермическую смесь готов т следующим образом.

Чушковый алюминий марки АВ87 предварительно гранулируют в гранустановке, боксит марки МБ фракцией от 1 до 100 мм и более, содержащий до 12% влаги, дроб т до 5 мм, подвергают сушке в гор чей колоде при 100°С. Затем 261,4 кг боксита и 70,3 кг окалины смешивают, размалывают совместно до фракции 2 мм и к ним добавл ют, перемешива , 148,3 кг гранулированного алюмини .

Алюмотермическое восстановление шлака и легирующего сплава осуществл ют с одним и тем же химическим составом исходного шлака (плавка № 416) при разном соотношении компонентов смеси. Поэтому в качестве примеров на граничные значени  смеси приведены результаты плавки №416 (табл. 1 - 3), которые соответствуют требовани м технических условий на высокоглиноземистый шлак дл  производства цемента марок 300 и 400.

В качестве примеров с использованием алюмотермической смеси вне за вл емых пределов соотношени  компонентов и отношени  количества смеси к исходному (сливному) шлаку (менее 46 и более 48% приведены результаты плавки № 1469.

Сливной шлак плавки Мг 1469 берут в разных количествах, т.е. в одном случае его количество составл ет 1180 кг, а в другом 460 кг, и одинаковое количество компонентов смеси: 100 кг боксита, 100 кг алюмини  и 75 окалины (табл. 1).

Результаты плавки № 1469 приведены в табл. 2 и 3. При количестве сливного шлака, 1180 кг количество алюмотермической смеси составл ет по отношению к шлаку 23,3%. Алюмотермическа  реакци  протекает очень бурно. Однако химанализ полученного высокоглиноземистого шлака после алю- мотермическоговосстановлени 

показывает непригодность такого шлака дл  производства цемента ввиду низкого содержани  А1аОз (26,9 %) и высокого содержани  СаО (56,4%) и Сг2Оз (0,11 %).

Опыт с количеством шлака 460 кг, т.е. отношением алюмотермической смеси к сливному шлаку более 48 мас.%, показал также отрицательные результаты, так как не произошло зажигание смеси.

Использование алюмотермической смеси вне за вл емых пределов соотношени  компонентов и отношени  количества смеси к сливному шлаку приводит к отрицатель- 5 ным результатам: снижаетс  производительность процесса, получаетс  шлак, не пригодный дл  производства цемента по содержанию AfcOs, MgO, FeO и других окислов, т.е. совершенно измен етс 

0 структура шлака.

По результатам опытных плавок и восстановительных реакций подобрана алюмо- термическа  смесь дл  получени  высокоглиноземистого шлака, состо ща  из

5 боксита и алюмини , котора  дополнительно содержит окалину при следующем соотношении компонентов, мас.%: Алюминий30,6-31,2

Окалина14,1 - 15,2

0 БокситОстальное

Использование предлагаемого технического решени  практически полностью исключает затраты дополнительной тепловой энергии, так как высокоглиноземистый

5 шлак получают как побочный продукт при производстве феррованади . При этом используетс  тепло расплавленного шлака первого и второго периодов плавки и тепло алюмотермической реакции. Дополнитель0 но получают (легирующий) сплав, который по содержанию кремни  эквивалентен 45%- ному ферросилицию. В качестве шихты используют отходы - конечные шлаки металлургического процесса, которые посу5 ществующей технологии вывоз т в отвал, и окалину. Предлагаемое техническое решение позвол ет создать безотходную технологию производства феррованади  и улучшить экологическую ситуацию.

0

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Способ получени  высокоглиноземистого шлака, включающий плавку ферросплавов , слив расплавленного шлака и

   5 введение в него алюмотермической смеси, содержащей боксит и алюминий, отличающийс  тем, что, с целью снижени  энергозатрат за счет получени  одновременно с высокоглиноземистым шлаком ле0 тирующего сплава, расплавленный шлак с температурой не ниже 1600°С, в качестве которого используют шлак производста феррованади , после первого и второго периодов плавки-сливают в чашу на часть алю5 мотермической смеси. котора  дополнительно содержит окалину, при этом общее количество вводимой в шлак смеси составл ет 46-48% от массы сливаемого шлака.
2. 2. Алюмотермическа  смесь дл  получени  высокоглиноземистого шлака, содержаща  боксит и алюминий, отличающа с  тем, что. с целью снижени  энергозатрат за счет дополнительного получени  легирующего сплава, она дополнительно содержит окалину при следующем соотношении нентов, мас.%:

   Алюминий30,6-31,2

   Окалина14,1 - 15,2

   БокситОстальное

   Таблица t

   ТаблицаЗ