Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2465342

(19)

RU

(11)

2465342

(13)

C1

(51) МПК C21C7/00 (2006.01)

C21C7/076 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 17.10.2012 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011124712/02, 16.06.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

16.06.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 16.06.2011

(45) Опубликовано: 27.10.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2354707 С2, 10.12.2008. RU 2321641 С1, 10.04.2008. SU 1747385 А1, 15.07.1992. SU 1702696 А1, 20.08.1996. RU 2356687 С2, 27.05.2009.

Адрес для переписки:

664050, г.Иркутск, ул. Байкальская, 295, Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий"

(72) Автор(ы):

Куликов Борис Петрович (RU),

Волынкина Екатерина Петровна (RU),

Николаев Михаил Дмитриевич (RU),

Кузнецов Александр Александрович (RU),

Макарчук Владимир Викторович (RU),

Утробин Михаил Витальевич (RU),

Буймов Дмитрий Владимирович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "БайкAL") (RU)

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ФЛЮСА ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВЫПЛАВКИ ЧУГУНА И СТАЛИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к черной металлургии, к производству флюсов для выплавки чугуна и стали. Фторуглеродсодержащие отходы электролитического производства алюминия с крупностью частиц не более 1 мм, кальцийсодержащий компонент и воду смешивают, окусковывают с получением материала крупностью 10-100 мм и сушат. В качестве кальцийсодержащего компонента используют материал, содержащий активный оксид кальция или образующий его при выплавке чугуна или стали. Весовое соотношение Ca:F в смеси поддерживают равным 0,8-1,3. При этом используют мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы в виде пыли электрофильтров, или шлама газоочистки, или хвостов флотации угольной пены, или измельченной отработанной угольной футеровки, или в виде смеси отходов с содержанием фтора не менее 9 вес.%. В качестве кальцийсодержащего компонента на смешивание подают твердые отходы, образующиеся при производстве ацетилена из карбида кальция, или материал, содержащий карбонат кальция или содержащий гидроксид кальция с крупностью частиц не более 1 мм. Обеспечивается получение окускованного синтетического флюса оптимального компонентного состава с необходимой и достаточной крупностью и прочностью, повышается реакционная способность полученного флюса и эффективность его применения. 6 з.п. ф-лы, 4 табл., 5 пр.

Изобретение относится к черной металлургии, к производству флюсов для выплавки чугуна и стали.

Применение флюсов в металлургических переделах производства чугуна и стали необходимо для повышения качества продукции. Одним из направлений повышения технико-экономических показателей металлургических процессов является использование в составе флюсов техногенных отходов.

Известен комплексный синтетический легкоплавкий флюс для процессов черной металлургии, состоящий из 30-60% углерода, 5-30% оксида кальция, 25-65% фторидов натрия, алюминия, кальция и магния, 0,5-5% примесей, в т.ч. оксиды алюминия, железа, кремния, при следующем соотношении элементов в составе полезных компонентов флюса без примесей: натрий:алюминий:кальций:магний - (5-15):(1-4):(5-20):(0,1-1,0) (патент РФ 2321641, С21В 3/02, 2008 г., [1]). В составах флюса были использованы дробленая отработанная футеровка электролизеров и известь, а также шламы газоочистки электролизеров, дробленые огарки обожженных анодов и аспирационная пыль цеха обжига извести. Данный флюс повысил жидкотекучесть шлака, обеспечил высокую рафинирующую способность. Однако в случае загрузки флюса, содержащего крупнокусковые материалы, увеличивается время обработки расплава металла, достаточно сложно поддерживать соотношения элементов в составе полезных компонентов флюса. В случае использования в составе флюса мелкодисперсных материалов возрастают потери компонентов при загрузке и в процессе использования, снижается эффективность применения флюса.

Известен способ получения комплексных синтетических флюсов для металлургических процессов выплавки чугуна и стали, включающий смешивание фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, добавок и воды, в котором в качестве добавок используют известь, фторуглеродистые отходы электролитического производства алюминия дробят и/или сортируют, смешивают с водой и известью при следующем содержании компонентов, мас.%:

фторуглеродистые отходы электролитического

производства алюминия

50-90

известь

4-20

вода

6-30,

при этом в качестве фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия может быть использована отработанная углеродистая футеровка электролизеров, пыли и шламы системы газоочистки электролизеров и аспирационных устройств, может быть использована известь в виде известьсодержащих отходов крупностью 0,01-0,20 мм с содержанием активного оксида кальция (СаО акт. ) 60-96% (патент РФ 2354707, С21 В 3/02, 2009 г., [2]).

По назначению, технической сущности, наличию сходных признаков данное решение выбрано в качестве ближайшего аналога. Присадка флюса обеспечила формирование жидкотекучего шлакового расплава и получение высокоактивного шлака, обладающего высокой рафинирующей способностью. Однако для обеспечения высокой эффективности при использовании данного флюса необходимо дополнительно загружать известь как при загрузке сырья, так и в процессе продувки чугуна, что ведет к повышенному расходу реагентов за счет пыле- и газоуноса, к снижению технико-экономических показателей.

Задачами предлагаемого технического решения являются повышение технико-экономических показателей процессов выплавки чугуна и стали, улучшение качества выпускаемой продукции и снижение ее себестоимости.

Техническими результатами являются получение окускованного флюса оптимального компонентного состава с необходимой и достаточной крупностью и прочностью, повышение реакционной способности полученного флюса и эффективности его применения.

Технические результаты достигаются тем, что в способе получения синтетического флюса для металлургических процессов выплавки чугуна и стали, включающем смешивание фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, кальцийсодержащего компонента и воды, на смешение подают мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы с крупностью частиц не более 1 мм, в качестве кальцийсодержащего компонента используют материал, содержащий активный оксид кальция или образующий его при выплавке чугуна или стали, поддерживают в смеси весовое соотношение Са:F равным 0,8÷1,3, а полученный материал смеси окусковывают, с получением материала крупностью 10÷100 мм, и сушат.

Кроме того, могут быть использованы мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы с содержанием фтора не менее 9% вес. в виде пыли электрофильтров, или шлама газоочистки, или хвостов флотации угольной пены, или измельченной отработанной угольной футеровки, или в виде смеси отходов с различным соотношением компонентов, на смешение может подаваться кальцийсодержащий компонент крупностью не более 1 мм, а в качестве кальцийсодержащего компонента на смешение могут быть поданы твердые отходы, образующиеся при производстве ацетилена из карбида кальция, материал, содержащий карбонат кальция или гидроксид кальция.

Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с решением, выбранным в качестве ближайшего аналога, показывает следующее.

Предлагаемое решение и решение по ближайшему аналогу характеризуются сходными признаками:

- получение синтетического флюса для металлургических процессов выплавки чугуна и стали;

- смешивание фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, кальцийсодержащего компонента и воды;

- использование реагентов крупностью не более 1 мм;

- использование кальцийсодержащего компонента, содержащего активный оксид кальция.

Предлагаемое техническое решение также характеризуется признаками, отличными от признаков, характеризующих решение по ближайшему аналогу:

- на смешение подают мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы крупностью не более 1 мм;

- в качестве кальцийсодержащего компонента используют материал, содержащий активный оксид кальция или образующий его при выплавке чугуна или стали;

- поддерживают в смеси весовое соотношение Са:F равным 0,8÷1,3;

- полученный материал смеси окусковывают;

- полученный материал смеси окусковывают с получением материала крупностью 10÷100 мм;

- окускованный материал крупностью 10÷100 мм сушат.

Кроме того, могут быть использованы мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы с содержанием фтора не менее 9% вес. в виде пыли электрофильтров, или шлама газоочистки, или хвостов флотации угольной пены, или измельченной отработанной угольной футеровки, или в виде смеси отходов с различным соотношением компонентов; на смешение может быть подан кальцийсодержащий компонент крупностью не более 1 мм, а в качестве кальцийсодержащего компонента на смешение могут быть поданы твердые отходы, образующиеся при производстве ацетилена из карбида кальция, материал, содержащий карбонат кальция или гидроксид кальция.

Наличие в предлагаемом решении признаков, отличных от признаков, характеризующих решение по ближайшему аналогу, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения условию патентоспособности изобретения «новизна».

Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем. Для достижения высоких технико-экономических показателей процессов выплавки чугуна и стали в предлагаемом техническом решении получают флюс, в котором при термической обработке синтезируется фторид кальция. Флюс также содержит энергетический компонент в виде углерода для интенсификации процесса флюсовой обработки. При этом исходным сырьем для получения флюса являются техногенные отходы - фторуглеродсодержащие отходы электролитического производства алюминия, а в ряде случаев твердые отходы, образующиеся при производстве ацетилена из карбида кальция, что снижает стоимость синтетического флюса. Кроме того, повышение потребительских и технологических свойств флюсового продукта достигается тем, что поддерживают необходимое и достаточное соотношение компонентов в смеси для обеспечения полноты взаимодействия между ними в процессе использования флюсового продукта, для получения активных реагентов, необходимых как для приготовления флюса (активный оксид кальция), так и при его использовании (активный фторид кальция). А для повышения реакционной способности компонентов, снижения потерь флюса при транспортировке, перегрузках и в процессе применения полученный после смешения материал окусковывают до крупности 10-100 мм и сушат до остаточной влажности 1-3%.

Использование фторуглеродсодержащих отходов крупностью не более 1 мм (и предпочтительно кальцийсодержащего компонента крупностью не более 1 мм) обусловлено необходимостью обеспечения хорошего контакта между реагентами, плотной упаковки реагентов в окускованном материале и обеспечением необходимой и достаточной прочности окускованного материала (в пределах 50÷100 кг/см 2 ). Кроме того, снижаются потери фтора в газовую фазу за счет более полного реагирования фторалюминатов натрия (криолита, хиолита) с оксидом кальция с образованием термически устойчивого фторида кальция. При крупности фторуглеродсодержащих отходов более 1 мм снижается механическая прочность окускованного материала, увеличиваются его непроизводительные потери.

Поддержание в смеси соотношения Са:F равным 0,8÷1,3 обусловлено необходимостью максимального связывания фтора из криолита (Na 3 AlF 6 ) и хиолита (Na 5 Al 3 F 14 ) во фторид кальция (CaF 2 ) по реакциям:

При весовом соотношении Са:F менее 0,8 часть фтора остается несвязанным в термически устойчивый фторид кальция, что приводит к необоснованным потерям фтора. При весовом соотношении Са:F более 1,3 - необоснованный перерасход кальцийсодержащего компонента.

Полученную смесь окусковывают с получением материала крупностью 10÷100 мм. При крупности окускованного материала менее 10 мм увеличивается пылевынос синтетического флюса при получении стали продувкой чугуна кислородом, что повышает расход флюса, а также ухудшается газопроницаемость шихты в доменном процессе. При крупности окускованного материала более 100 мм возрастает время реагирования материала с жидким металлом и шлаком.

При содержании фтора во фторуглеродсодержащих отходах менее 9,0% повышается расход синтетического флюса, снижается эффективность его использования.

Предлагаемые параметры получения окускованного синтетического флюса обеспечивают его высокое качество по содержанию рафинирующих и шлакообразующих компонентов, оптимальное содержание углерода для растворения флюса в шлаковом расплаве.

Предпочтительно применение в составе смеси в качестве кальцийсодержащего компонента материала, содержащего активный оксид кальция или образующий его при выплавке чугуна или стали. Это приводит к образованию активного фторида кальция, а следовательно, повышает реакционную способность полученного флюса и эффективность его применения.

Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с другими известными решениями в данной области техники и в смежных областях выявил следующее.

1. Известно совместное применение пылевидных отходов производства алюминия и извести в составе шлакообразующих смесей:

- шлакообразующая смесь содержит, мас.%:

аморфный графит

10-20

известь

20-30

пылевидные отходы производства ферросилиция

30-40

пылевидные отходы производства алюминия

20-30

(патент РФ 1702696, С21С 5/54, 1996 г., [3]);

- шлакообразующая смесь содержит, мас.%:

пыль газоочисток производства алюминия

20,0-23,0

пыль газоочисток производства ферросилиция

28,0-32,0

пыль газоочисток производства извести

20,0-24,0

графит

3,0-8,0

феррохромовый самораспадающийся сепарированный шлак

18,0-24,0

(патент РФ 2025197, С21С 5/54, 1994 г., [4]);

- шлакообразующая смесь содержит, мас.%:

микрокремнезем

36-40

пылевидные отходы производства алюминия

19-23

пылевидные отходы производства извести

39-43

(патент РФ 2356687, B22D 11/111, С21С 5/54, 2009 г., [5]).

2. Известно использование кальцийсодержащих компонентов для извлечения фтора из фторсодержащих соединений и связывания его в термически устойчивый фторид кальция:

- в способе выделения безводного сульфата натрия из оборотных растворов газоочистки алюминиевых электролизеров, включающем абсорбцию фторсодержащих газов процессов электролиза алюминия содовым раствором, выделение из раствора газоочистки вторичного криолита и известковую каустификацию маточного раствора варки криолита, известь на каустификацию дозируют в количестве 100÷110% активной СаО от стехиометрически необходимого на реакцию с содой и фторидом натрия, смешанный осадок кальцита СаСО 3 и флюорита CaF 2 отделяют от раствора, а полученный сульфатно-каустический раствор упаривают до содержания каустической щелочи Na 2 О ку =150÷200 г/л с выделением безводного сульфата натрия (патент РФ 2316473, C01D 5/00, 2008 г., [6]);

- в способе получения фторида кальция преимущественно из растворов криолитового производства, включающем обработку фторсодержащих растворов гидроокисью кальция, обработку фторсодержащих растворов гидроокисью кальция ведут при массовом соотношении Са:F=(2-4):1 (а.с. СССР 1747385, C01F 11/22, 7/54, 1992 г., [7]);

- в способе удаления фтора из фторсодержащих растворов, включающем обработку раствора кальцийсодержащим реагентом, имеющим крупность частиц 5÷15 мкм, обработку проводят при соотношении реагентов, обеспечивающем массовое соотношение кальция и фтора, равном (1÷1,8):1, в качестве кальцийсодержащего реагента используют карбонат кальция, который предварительно нагревают до 100÷400°С путем импульсного истирания (патент РФ 2042626, C01F 11/22, С01 В 33/10, 1995 г., [8]).

В результате сравнительного анализа предлагаемого технического решения с другими известными решениями в данной области и в смежных областях не выявлено технических решений, характеризующихся аналогичной с предлагаемым решением совокупностью признаков, использование которой позволяет достигать аналогичные технические и технико-экономические результаты. Не выявлено технических решений, в которых на смешение подают мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы крупностью не более 1 мм, в качестве кальцийсодержащего компонента используют материал, содержащий активный оксид кальция или образующий его при выплавке чугуна или стали, поддерживают в смеси соотношение Са:F равным 0,8-1,3, а полученный материал смеси окусковывают с получением материала крупностью 10-100 мм, который сушат.

На основании вышеизложенного сделан вывод о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ получения синтетического флюса для металлургических процессов выплавки чугуна и стали реализуется следующим образом.

Пример 1

Сравнение с ближайшим аналогом.

Изготовили две партии синтетического флюса по известной и предлагаемой технологиям. В качестве фторуглеродсодержащего материала в обоих случаях использовали мелкодисперсные отходы со шламового поля алюминиевого завода с содержанием фтора 13,6% и углерода 55,7%. В качестве кальцийсодержащего материала применяли:

- по известной технологии - известьсодержащие отходы обжига известняка с содержанием СаО акт. =~76,0%;

- по предлагаемой технологии - кальцийсодержащие отходы с содержанием СаО~75,7%, образующиеся при производстве ацетилена из карбида кальция по реакции:

СаС 2 +2H 2 O С 2 Н 2 +Са(ОН) 2

Соотношение фторуглеродсодержащих отходов, кальцийсодержащего материала и воды в смесях, приготовленных по известной и предлагаемой технологиям, составляло соответственно, % вес.: 70:17,6:12,4. При этом соотношение Са:F в смесях близко к ~1:1.

По предлагаемой технологии приготовленную смесь брикетировали на валковом прессе в брикеты чечевичной формы размером 60×40×40 мм и подсушили естественным образом до остаточной влажности 1-3%.

Смесь, полученную по известной технологии, высушили естественным образом до остаточной влажности 1-3%. При этом получили агломераты неправильной формы с размером от нескольких мм до 130 мм.

Партии синтетического флюса использовали при конвертерной выплавке стали. Испытания проводили в 350-тонных конвертерах с верхним кислородным дутьем. В пустой конвертер загружали металлолом, известь и синтетический флюс. Режим присадки извести на всех плавках был одинаковым: 30-50% от общего расхода давали на лом до заливки чугуна, остальное - в первой половине продувки.

Присадку в конвертер синтетического флюса осуществляли по графику: ~40% флюса давали в завалку, а остальное количество присаживали в ходе продувки. Во всех плавках количество загруженного в конвертер флюса было одинаковым и составляло ~2,12 т. Также во всех плавках выдерживали близкими количество металлолома, температуру, состав и количество жидкого чугуна, расход кислорода, продолжительность продувки кислородом.

Усредненные исходные данные и результаты опытов представлены в таблице 1.

Таблица 1

Показатели

Известная технология

Предлагаемая технология

Химический состав чугуна, %

кремний

0,62

0,61

марганец

0,45

0,46

фосфор

0,25

0,25

сера

0,028

0,027

Температура чугуна, °С

1395,0

1393,9

Расход материалов на плавку, т

чугун

245,5

246,0

скрап

103,1

102,9

известь

24,9

24,4

синтетический флюс

2,12

2,12

Длительность продувки, мин

18,7

18,5

Расход кислорода на продувку, м 3

18024

18013

Температура металла после продувки, °С

1623,1

1630,5

Химический состав металла после

0,11

0,09

продувки, %:

углерод

марганец

0,11

0,12

фосфор

0,021

0,019

сера

0,022

0,020

Степень дефосфорации, %

91,6

93,6

Степень десульфурации, %

20,2

25,3

Химический состав шлака, %:

СаО

50,55

51,13

SiO 2

17,74

18,13

FeO общ.

20,7

18,6

CaO/SiO 2

2,85

2,82

Сравнение с ближайшим аналогом показало, что предлагаемое техническое решение обеспечивает более высокие показатели по степени дефосфорации (93,6% против 91,6%), десульфурации (25,3% против 20,2%), остаточному содержанию FeO общ. в шлаке (18,6% против 20,7%) и температуре металла после продувки (1630,5 против 1623,1°С).

Пример 2.

Обоснование крупности частиц фторуглеродсодержащих отходов.

Приготовили 3 партии брикетов смешиванием влажных фторуглеродсодержащих отходов (пыли электрофильтров, шлама газоочистки, измельченной отработанной угольной футеровки) с содержанием фтора 16% вес. и кальцийсодержащего компонента на основе продукта разложения карбида кальция водой с последующим прессованием в цилиндрические образцы диаметром ~60 мм и высотой ~60 мм. Содержание фторуглеродсодержащих отходов и кальцийсодержащего компонента в брикетах составило соответственно 75% и 25% вес. Партии брикетов отличались гранулометрическим составом фторуглеродсодержащих отходов и кальцийсодержащего компонента.

Высушенные брикеты испытывали на:

- предел прочности при сжатии;

- потери фтора в газовую фазу в результате обжига брикетов при 1100°С в течение 1 ч.

Исходные данные и результаты опытов представлены в таблице 2.

Таблица 2

Крупность частиц, мм

Весовое соотн. Ca:F в брикетах

Предел прочности при сжатии, кг/см 2

Потери фтора, % вес. (абс.)

Фторуглеродсо-держ. отходы

Кальцийсо-держ. комп.

1

100% менее 1,0

СаО менее 2,0

1,0

55,4

0,39

2

100% менее 1,0

СаО менее 1,0

1,0

63,3

0,35

3

100% менее 2,0

СаО менее 1,0

1,0

47,2

0,52

Из приведенных в таблице 2 результатов следует, что с повышением крупности частиц фторуглеродсодержащих отходов снижается механическая прочность брикетов и увеличиваются потери фтора в газовую фазу. Это приводит к увеличению удельного (на 1 т металла) расхода синтетического флюса. Причем предпочтительным является использование кальцийсодержащего компонента с крупностью частиц менее 1,0 мм.

Пример 3.

Обоснование оптимального весового соотношения Са:F в смеси.

Приготовили 5 партий брикетов смешиванием влажных фторуглеродсодержащих отходов (пыли электрофильтров, шлама газоочистки, измельченной отработанной угольной футеровки) с содержанием фтора 15% вес. и кальцийсодержащего компонента на основе извести-пыловки с последующим прессованием в цилиндрические образцы диаметром ~60 мм и высотой ~60 мм. Партии брикетов отличались весовым соотношением Са:F в смеси.

Высушенные брикеты обжигали на воздухе при 1100°С в течение 1 ч. Охлажденные брикеты взвешивали и анализировали на содержание фтора. По результатам анализа определяли потери фтора в газовую фазу.

Исходные данные и результаты опытов представлены в таблице 3.

Таблица 3

Крупность частиц, мм

Весовое соотн. Ca:F в брикетах

Потери фтора, % вес.(абс.)

Фторуглеродсо-держ. отходы

Кальцийсодерж. компонент

1

100% менее 1,0

СаО менее 1,0

0,7

0,77

2

0,8

0,55

3

1,0

0,41

4

1,3

0,39

5

1,4

0,38

Из приведенных в таблице 3 результатов следует, что оптимальное весовое соотношение Ca:F в смеси находится в пределах 0,8-1,3. При весовом соотношении Са:F в смеси меньше 0,8 абсолютные потери фтора возрастают в 1,4-1,9 раза. При увеличении весового соотношения Са:F в смеси более 1,3 наблюдается непроизводительный расход кальцийсодержащего реагента.

Пример 4.

Обоснование оптимальных размеров окускованного синтетического флюса.

В барабанном грануляторе изготовили промышленную партию окатышей синтетического флюса из мелкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства (пыли электрофильтров, шлама газоочистки, хвостов флотации угольной пены, измельченной отработанной угольной футеровки) с содержанием фтора 13% вес. и кальцийсодержащего компонента на основе смеси, состоящей из продукта разложения карбида кальция водой с известняком. Полученные окатыши высушили и рассеяли на 5 фракций:

-10 мм;

+10 мм - 25 мм;

+25 мм - 50 мм;

+50 мм - 100 мм;

+100 мм - 120 мм.

Из полученных фракций сформировали 3 партии окатышей синтетического флюса: партия 1: - 10% фракций (- 10 мм) и 90% фракций (+10 мм - 100 мм);

партия 2 - 100% фракций (+10 мм - 100 мм);

партия 3 - 90% фракций (+10 мм - 100 мм) и 10% фракций (+100 мм - 120 мм).

Партии окатышей использовали при конвертерной выплавке стали в качестве разжижителя металлургического шлака. Испытания проводили в 350-тонных конвертерах с верхним кислородным дутьем. В пустой конвертер загружали металлолом, известь и синтетический флюс. Режим присадки извести на всех плавках был одинаковым: 30-50% от общего расхода давали на лом до заливки чугуна, а остальное - в первой половине продувки.

Присадку в конвертер фракционированных партий синтетического флюса в виде окатышей во время опытных плавок осуществляли по идентичному графику: 40% флюса давали в завалку, а остальное количество присаживали в ходе продувки. Во всех плавках количество загруженного в конвертер флюса было одинаковым и составляло ~2,07-2,08 т. Также во всех плавках выдерживались одинаковым: количество скрапа, температура, состав и количество жидкого чугуна, расход кислорода, продолжительность продувки.

Усредненные исходные данные и результаты опытов представлены в таблице 4.

Таблица 4

Показатели

Партия 1

Партия 2

Партия 3

Химический состав чугуна, %

кремний

0,59

0,60

0,59

марганец

0,56

0,53

0,54

фосфор

0,27

0,28

0,26

сера

0,0205

0,0210

0,0207

Температура чугуна, °С

1376,3

1365,9

1380,0

Расход материалов на плавку, т

чугун

246,1

250,0

247,7

скрап

105,8

102,9

103,0

известь

23,7

24,1

23,5

синтетический флюс

2,07

2,07

2,08

Длительность продувки, мин

19,18

19,75

19,83

Расход кислорода на продувку, м 3

18113

18164

18157

Температура металла после продувки, °С

1620,1

1623,3

1623,0

Химический состав металла после продувки, %: углерод

0,098

0,100

0,111

марганец

0,13

0,12

0,13

фосфор

0,0296

0,0218

0,0238

сера

0,0175

0,0160

0,0160

Степень дефосфорации, %

89,04

92,2

90,45

Степень десульфурации, %

14,75

23,84

22,55

Химический состав шлака, %:

СаО

48,05

48,13

48,3

SiO 2

15,74

16,13

15,9

FeO общ.

21,8

19,1

20,6

CaO/SiO 2

3,05

2,98

3,04

При идентичных условиях проведения промышленных плавок с использованием синтетического флюса разного гранулометрического состава получены следующие результаты:

1. Лучшие показатели по степени дефосфорации (92,2%), десульфурации (23,84%), остаточному содержанию FeO общ. в шлаке (19,1%) и температуре металла после продувки (1623,3°С) получены при использовании флюса из партии 2, 100% гранул которого имеют размер от 10 до 100 мм.

2. При использовании партии 1 с содержанием мелкой фракции флюса (-10 мм) снижение технико-экономических показателей произошло в результате пылевыноса мелких гранул флюса струей кислорода при продувке.

3. При использовании партии 3 с содержанием крупной фракции флюса (-100+120 мм) снижение технико-экономических показателей произошло в результате неполного взаимодействия крупных брикетов флюса с расплавом шлака и металла.

Пример 5.

Испытания синтетического флюса в доменном процессе.

Изготовили партию синтетического флюса по предлагаемой технологии. В качестве фторуглеродсодержащего материала использовали мелкодисперсные отходы со шламового поля алюминиевого завода с содержанием фтора 14,2% и углерода 53,6%. В качестве кальцийсодержащего материала применяли кальцийсодержащие отходы с содержанием СаО ~75,7%, образующиеся при производстве ацетилена из карбида кальция. Соотношение Са:F в смесях составляло ~1:1.

Приготовленную смесь брикетировали на валковом прессе в брикеты чечевичной формы размером 60×40×40 мм и подсушили естественным образом до остаточной влажности 1-3%.

Полученные брикеты синтетического флюса вводили в состав шихты доменной печи. Расход флюса составил 5,5 кг/т жидкого чугуна. В результате плавки получены: чугун состава, % вес.: Si=0,61; Mn=0,45; P=0,23; S=0,019; и шлак состава, % вес.: SiO 2 =29,85%; CaO=40,11; Al 2 O 3 =17,23; MgO=9,95; FeO=0,23; S=0,45. Основность шлака CaO:SiO 2 =1,34.

Использование синтетического флюса улучшило жидкотекучесть доменного шлака, его десульфуризующую способность и хорошую дренажную способность горна.

Таким образом, предлагаемый способ получения синтетического флюса для металлургических процессов выплавки стали и чугуна позволяет получить окускованные синтетические флюсы, обладающие высокой рафинирующей и шлакообразующей способностью, обеспечивающие оптимальный температурный режим шлакообразования с повышенными технико-экономическими показателями.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ 2321641, С21В 3/02, 2008 г.

2. Патент РФ 2354707, С21В 3/02, 2009 г.

3. Патент РФ 1702696, С21С 5/54, 1996 г.

4. Патент РФ 2025197, С21С 5/54, 1994 г.

5. Патент РФ 2356687, B22D 11/111, С21С 5/54, 2009 г.

6. Патент РФ 2316473, C01D 5/00, 2008 г.

7. А.С. СССР 1747385, C01F 11/22, 7/54, 1992 г.

8. Патент РФ 2042626, C01F 11/22, С01 В 33/10, 1995 г.

Формула изобретения

1. Способ получения синтетического флюса для металлургических процессов выплавки чугуна и стали, включающий смешивание фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, кальцийсодержащего компонента и воды, отличающийся тем, что на смешивание подают мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы с крупностью частиц не более 1 мм, в качестве кальцийсодержащего компонента используют материал, содержащий активный оксид кальция или образующий его при выплавке чугуна или стали, поддерживают в смеси весовое соотношение Ca:F равным 0,8-1,3, а полученный материал смеси окусковывают с получением материала крупностью 10-100 мм и сушат.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы с содержанием фтора не менее 9 вес.%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют мелкодисперсные фторуглеродсодержащие отходы в виде пыли электрофильтров, или шлама газоочистки, или хвостов флотации угольной пены, или измельченной отработанной угольной футеровки, или в виде смеси отходов с различным соотношением компонентов.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на смешивание подают кальцийсодержащий компонент с крупностью частиц не более 1 мм.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего компонента на смешивание подают твердые отходы, образующиеся при производстве ацетилена из карбида кальция.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего компонента на смешивание подают материал, содержащий карбонат кальция.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего компонента на смешивание подают материал, содержащий гидроксид кальция.