Патент на изобретение №2308493

(54) БРИКЕТ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕГО ЧУГУНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к составу брикета для выплавки чугуна. Брикет получают прессованием шихты, включающей в качестве железосодержащих материалов окалину и отсевы агломерата, в качестве железоуглеродсодержащих материалов колошниковую пыль и шламы доменной газоочистки, в качестве флюсующей добавки – шлак окислительного периода электросталеплавильного производства, в качестве связующего – цемент. При этом соотношение компонентов в брикете следующее, мас.%: окалина 5-70, отсевы агломерата 3-30, колошниковая пыль 15-35, шламы доменной газоочистки 15-35, шлак окислительного периода электросталеплавильного производства 5-25, цемент 3-7. Изобретение позволит повысить содержание марганца в чугуне без использования дорогостоящей марганцевой руды, снизить расход кокса, снизить себестоимость чугуна за счет уменьшения стоимости шихтовых материалов, эффективно утилизировать отходы производства.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к составу брикета для выплавки чугуна.

Известен брикет для металлургического производства [1], выбранный в качестве прототипа, содержащий окисленный материал, карбюризатор, связующее, легирующую добавку и пластификатор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит измельченный железоуглеродистый сплав и флюсующую добавку при следующем соотношении, мас.%:

Пластификатор – сверх 100% в количестве 0,1-0,5% от массы связующего.

Существенными недостатками данного брикета являются:

– высокое содержание связующего компонента в брикете, приводящее к невозможности применения данного вида брикетов в доменной плавке в связи с повышенным содержанием щелочей, а также недостаточному содержанию железа в брикете;

– высокая себестоимость брикета вследствие необходимости использования скрапа или шлама, образующегося при выплавке ферромарганца.

Известен также брикет для выплавки металла, получаемый путем прессования шихты, включающей углеродсодержащие материалы, железосодержащие материалы, флюсующие добавки и связующее, содержащей углерод, оксиды железа, кальция, магния, алюминия, кремния, отличающийся тем, что в шихте для его получения в качестве железосодержащего материала используют пыли газоочисток металлургических печей, и/или шламы газоочисток металлургических печей, и/или прокатную окалину, и/или стружку черных металлов, и/или металлоконцентрат переработки сталеплавильных и доменных шлаков [2].

Существенным недостатком данного брикета является:

– необходимость добавления в шихту марганцевой руды при выплавке чугуна различных марок II и III группы с содержанием марганца выше 0,5% и связанное с этим увеличение себестоимости чугуна.

Известен также способ утилизации шламов доменной газоочистки путем комкования шламов в чашевом грануляторе с использованием 20%-ного раствора жидкого стекла и дальнейшим обжигом гранулированного шлама в печи кипящего слоя [3].

Существенными недостатками данного способа являются:

– повышенные затраты на утилизацию данного вида материала вследствие сложности изготовления продукта данным способом;

– значительный вынос пыли (до 25%) из печей кипящего слоя и дополнительные затраты на строительство повторной очистки газов и утилизации ее продуктов.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются:

– исключение введения в шихту дорогостоящей марганцевой руды;

– уменьшение расхода кокса;

– снижение себестоимости чугуна;

– эффективная утилизация отходов производства.

Для этого предлагается брикет для выплавки марганецсодержащего чугуна, получаемый путем прессования шихты, включающий углеродсодержащие материалы, железосодержащие материалы, флюсующие добавки и связующее, отличающийся тем, что шихта в качестве железосодержащих материалов содержит окалину и отсевы агломерата, а качестве железоуглеродсодержащих материалов – колошниковую пыль и шламы доменной газоочистки, в качестве флюсующей добавки – шлак окислительного периода электросталеплавильного производства, в качестве связующего – цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем.

Окалина черных металлов взаимодействующая с сажистым углеродом и графитом образующихся в горне и нижней части шахты доменной печи вводится в состав брикета для обеспечения, вследствие высокого содержания оксида железа, промывку горна доменной печи и повышение производительности доменной печи, причем при использовании менее 5% невозможно обеспечить промывку горна доменной печи и как следствие увеличение ее производительности, а при концентрации более 70% возникает необходимость введения дополнительного количества кокса для поддержания теплового баланса доменной печи.

Отсевы агломерата добавляются в состав брикета для поддержания заданного количества железа при сокращении окалины черных металлов, причем при использовании менее 3% не возможно получить брикет заданной прочности вследствие гранулометрического состава, а при концентрации более 30% происходит необходимость вывода из состава брикета части других составляющих, что не позволит с максимальным эффектом использовать их преимущества.

Колошниковая пыль вводится в состав брикета как железо-углеродсодержащая составляющая, содержащая достаточное количество железа и углерода для эффективного ведения доменного процесса без дополнительных затрат на агломерацию данной пыли, причем при использовании менее 15% не удается получить требуемую эффективность снижения расхода кокса, а при увеличении более 35% происходит значительное снижение механической прочности брикета.

Шламы доменной газоочистки также вводятся в состав брикета как железо-углеродсодержащая составляющая брикета, причем при использовании менее 15% данная технологи утилизации техногенных отходов доменного производства является малоэффективной, а при увеличении более 35% невозможно длительное использование брикета в доменном производстве вследствие повышенного содержания цинка в шламах.

Цемент используется в качестве связки, причем при использовании менее 3% не удается получить требуемую механическую прочность брикета, а при увеличении более 7% возрастают непроизводственные затраты на производство брикетов, снижается общее содержание железа в брикете.

Заявляемые брикеты изготавливались из материалов со следующим химическим составом.

Окалина: 32-38% Fe₂О₃; 60-67% FeO; 0,20-0,60% CaO; 0,40-0,80% MgO; 0,70-1,1% SiO₂; 0,07-0,2% S; 0,10-0,20% Р.

Отсевы агломерата: 50-57% Fe_общ; 10,0-13,0% CaO; 7,5-9,5% SiO₂; 0,05-0,10% S.

Колошниковая пыль: 35-45% Fe_общ; 12-25% С; 3,0-7,0% CaO; 1,0-3,0% MgO; 2,0-3,6% Al₂О₃; 7,0-9,0% SiO₂; 0,15-0,45% MnO; 0,20-1,5% Zn.

Шламы доменной газоочистки: 10-45% Fe_общ; 10-45% С; 3,0-10,0% CaO; 0,5-3,0% MgO; 2,0-8,0% Al₂О₃; 6,2-8,2% SiO₂; 0,50-3,5% Zn.

Шлак окислительного периода электросталеплавильного производства:

23-32% FeO; 3-8 MnO; 10-28 MgO; 2-8% Al₂О₃; 20-38% CaO; 15-21% SiO₂; до 0,01% Р₂O₅.

Цемент (М – 500): 6,0-6,6% Al₂О₃; 3,0-3,08% Fe₂О₃; 0,20-0,39% FeO; 56,0-57,8% CaO; 3,0-3,4% MgO; до 0,05% Р₂O₅.

Вышеуказанные компоненты смешивались, увлажнялись и проходили сушку в естественных условиях.

Брикеты использовались на доменной печи полезным объемом 1310 м³ в качестве заменителя железорудной части шихты в количестве 10% взамен агломерата.

Заявляемый брикет позволил:

– получить чугун II группы с содержанием марганца более 0,5% (обычное содержание марганца 0,35-0,40%) без использования дорогостоящей марганцевой руды;

– снизить расход кокса на 0,2%;

– снизить себестоимость чугуна передельного на 0,3%, а чугуна II группы (с содержанием марганца более 0,5%) на 0,7%.

– эффективно утилизировать отходы производства;

Источники информации

1. Патент РФ №2183 679 С1.

2. Патент РФ №2244026, кл. С22В 1/24, С21В 5/00.

3. Толочко А.И., Славин В.И., Супрун Ю.М., Хайрутдинов P.M. Утилизация пылей и шламов в черной металлургии. – Челябинск: Металлургия, 1990 г. – 152 с.

Формула изобретения

Брикет для выплавки марганецсодержащего чугуна, получаемый путем прессования шихты, включающий углеродсодержащие материалы, железосодержащие материалы, флюсующие добавки и связующее, отличающийся тем, что шихта в качестве железосодержащих материалов содержит окалину и отсевы агломерата, в качестве железоуглеродсодержащих материалов – колошниковую пыль и шламы доменной газоочистки, в качестве флюсующей добавки – шлак окислительного периода электросталеплавильного производства, в качестве связующего – цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%: