Патент на изобретение №2354707
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ ФЛЮСОВ ДЛЯ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу производства флюсов для металлургических процессов выплавки чугуна и стали. Способ включает смешивание фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, добавок и воды. В качестве добавок используют дробленые и/или сортированные фторуглеродистые отходы производства алюминия, известь и воду, которые смешивают при следующем содержании компонентов, мас.%: фторуглеродистые отходы 50-90; известь 4-20; вода 6-30. Известьсодержащие отходы используют крупностью 0,01-0,2 мм с содержанием СаОакт 60-96%. Для получения кусковых синтетических флюсов кусковые фторуглеродистые отходы дробят и сортируют с получением фракции 5-100 мм, известь смешивают с водой с получением известковой суспензии, фторуглеродистые отходы смешивают с полученной известковой суспензией в течение 0,5-1 мин. Использование изобретения позволяет получить кусковые и брикетированные флюсы, обладающие высокой рафинирующей и шлакообразующей способностью. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к черной металлургии. Задачей изобретения является получение флюсов для металлургических процессов выплавки чугуна и стали, обладающих высокой рафинирующей и шлакообразующей способностью, высокой скоростью растворения в шлаковых расплавах основного типа, безопасностью для окружающей среды в процессе хранения, транспортирования и использования. Предлагаемый способ получения позволяет производить флюсы с высоким содержанием рафинирующих и разжижающих шлак компонентов (соединения кальция и натрия) и углерода, обеспечивающего необходимый температурный режим процесса растворения флюсов в шлаке и шлакообразования, безопасные для окружающей среды. Осуществление изобретения Задача решается следующим образом. В качестве добавок используют известь, фторуглеродистые отходы электролитического производства алюминия дробят и/или сортируют, и смешивают с водой и известью при следующем содержании компонентов, мас.%: – фторуглеродистые отходы электролитического производства алюминия – 50-90; – известь – 4-20; – вода – 6-30. В качестве фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия используют отработанную углеродистую футеровку электролизеров, пыли и шламы системы газоочистки электролизеров и аспирационных устройств. В качестве извести используют известьсодержащие отходы крупностью 0,01-0,2 мм с содержанием СаОакт 60-96%. Заданное содержание компонентов шихты обуславливает оптимальное качество комплексных синтетических флюсов по содержанию рафинирующих и шлакообразующих компонентов, оптимальное количество углерода для обеспечения теплового режима растворения флюса в шлаковом расплаве и максимальную степень обезвреживания содержащихся в отходах токсичных соединений при взаимодействии с известью. При содержании в шихте фторуглеродистых отходов менее 50% количество тепла, выделяющегося в процессе окисления углерода в металлургическом агрегате, недостаточно для обеспечения быстрого растворения флюсов в шлаковом расплаве. При содержании фторуглеродистых отходов свыше 90% снижается количество образующегося флюорита, что приводит к снижению рафинирующей способности флюсов, и уменьшается степень обезвреживания содержащихся в отходах токсичных соединений вследствие недостатка извести. При содержании в шихте извести (в пересчете на СаО) менее 4% не обеспечивается достаточная степень обезвреживания токсичных компонентов отходов, а полученные флюсы характеризуются низким содержанием флюорита и недостаточной рафинирующей способностью. При содержании извести более 20% возрастает температура плавления флюсов и не обеспечивается достаточная жидкотекучесть и рафинирующая способность металлургических шлаков. Содержание воды менее 6% недостаточно для связывания содержащейся в шихте извести в гидроксид кальция Ca(OH)2 и последующего его взаимодействия с содержащимися в отходах токсичными соединениями с учетом неизбежных потерь воды, испаряющейся в процессе гашения извести. При содержании воды свыше 30% в шихте образуется ее излишек, не прореагировавший с известью, что ухудшает качество флюсов. Фторуглеродсодержащие отходы электролитического производства алюминия представляют собой смесь фтористых компонентов электролитического расплава (фториды натрия и алюминия в составе криолита) и углерода анода и/или катода. В таблице представлены данные о количественном и качественном составе фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия.
Исследования показали, что при перемешивании фторуглеродсодержащих отходов с известью и водой происходит взаимодействие фторидов натрия и алюминия с гидроксидом кальция по реакции: 2[3NaF·AlF3]+6 Са(ОН)3 В результате этой реакции образуется фторид кальция (флюорит), являющийся основным компонентом традиционно используемого в металлургии легкоплавкого флюса – плавикового шпата, обеспечивающего образование активных основных шлаков с высокой рафинирующей способностью. Наличие в фторуглеродсодержащих отходах углерода способствует высокой скорости растворения флюса в шлаковых расплавах, повышению их жидкотекучести и активности. Кроме этого, при взаимодействии отходов с известью обеспечивается их обезвреживание в результате перевода фторидов из водорастворимой формы (фториды натрия) в нерастворимую (фториды кальция), а также взаимодействия с известью водорастворимых соединений, содержащихся в отходах тяжелых металлов с образованием нерастворимых гидроксидов и интенсификации разложения полициклических ароматических углеводородов. В результате указанных взаимодействий полученные комплексные синтетические флюсы являются безопасными для окружающей среды. При использовании известковых отходов крупностью менее 0,01 мм в них уменьшается содержание активного оксида кальция СаО вследствие быстрого взаимодействия с влагой и углекислотой атмосферного воздуха и кристаллизации извести с образованием СаСО3, что приводит к снижению количества образующегося флюорита, уменьшению рафинирующей способности флюсов и возрастанию его экологической опасности. При использовании известковых отходов крупностью более 0,2 мм снижается производительность технологического процесса производства синтетических флюсов вследствие увеличения времени реагирования с водой крупных частиц. При использовании известковых отходов с содержанием СаОакт менее 60% уменьшается количество образующегося флюорита, что приводит к снижению рафинирующей способности флюсов, а также уменьшается степень обезвреживания содержащихся в фторуглеродистых отходах токсичных компонентов. При использовании известковых отходов с содержанием СаОакт свыше 96% происходит активная гидратация и кристаллизация извести влагой и углекислотой атмосферного воздуха в процессе транспортирования, хранения и подготовки отходов, снижается количество образующегося флюорита, уменьшается рафинирующая способность флюсов и степень обезвреживания фторуглеродистых отходов. Примеры конкретного выполнения. Пример 1: Отработанную углеродистую футеровку электролизеров ОАО «Новокузнецкий алюминиевый завод» в количестве 72 кг смешали с 12 кг известьсодержащих отходов цеха обжига известняка ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат» крупностью 0,05-0,15 мм с содержанием СаОакт 80% и 16 кг воды. Получили синтетический флюс следующего состава, %: флюорит CaF2 – 22,5%; фторид натрия NaF – 8,7%; фторид алюминия AlF2 – 4,1%; MgF2 – 1,2%; CaO – 6%, С – 55%, примеси – 2,5%, в том числе Fe2О3 – 1,0%; Al2О3 – 1,3%; SiO2 – 0,1%, S – 0,1%. Температура плавления флюса составила 970°С. В исходной отработанной углеродистой футеровки электролизеров содержались следующие токсичные компоненты, мг/кг: фториды растворимые – 27 627, цианиды растворимые – 134,7, марганец подвижный – 10,0, свинец подвижный – 7,0, цинк подвижный – 11,0. В полученном синтетическом флюсе содержание токсичных компонентов составило: фториды растворимые – 14642, цианиды растворимые 40,4, марганец подвижный – 2,8, свинец подвижный – 1,7, цинк подвижный – 3,6. Таким образом, в результате взаимодействия извести с токсичными компонентами отработанной углеродистой футеровки электролизеров их содержание снизилось следующим образом: фториды растворимые – на 47%, цианиды – на 70%, марганец подвижный – на 78%, свинец подвижный – на 75%, цинк подвижный – на 67%. Полученный синтетический легкоплавкий флюс вводили в шихту доменной печи Пример 2: Пыль электрофильтров системы газоочистки электролизеров ОАО «Новокузнецкий алюминиевый завод» в количестве 64 кг смешали с водой в количестве 20 кг и известьсодержащими отходами ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат крупностью 0,02-0,1 мм с содержанием СаОакт 90% в количестве 16 кг. Получили синтетический флюс следующего состава, %: флюорит CaF2 – 26,0%; криолит 3NaF·AlF3 – 12,7%; CaO – 8%, С – 50%, примеси – 2,8%, в том числе Fe2O3 – 1,2%; Al2О3 – 1,4%; SiO2 – 0,1%, S – 0,1%. Температура плавления флюса составила 980°С. В исходной пыли электрофильтров системы газоочистки электролизеров содержались следующие токсичные компоненты, мг/кг: фториды растворимые – 755, марганец подвижный – 10,0, кадмий подвижный – 2,0, мышьяк – 10,0, бензапирен – 316. В полученном синтетическом флюсе содержание токсичных компонентов составило: фториды растворимые – 264, марганец подвижный – 3,2, кадмий подвижный 0,8, мышьяк – 0,1, бензапирен – 132,7. Таким образом, в результате взаимодействия извести с токсичными компонентами пыли электрофильтров их содержание снизилось следующим образом: фториды растворимые – на 65%, марганец подвижный – на 68%, кадмий подвижный – на 60%, мышьяк – на 99%, бензапирен – на 58%. Полученный синтетический флюс был опробован в 350-тонном конвертере Таким образом, предлагаемый способ получения позволил получить синтетические легкоплавкие флюсы с высоким содержанием рафинирующих и разжижающих шлак компонентов (фториды кальция и натрия) и углерода, обеспечивающего оптимальный температурный режим процесса растворения флюса в шлаке и шлакообразования, с низким содержанием водорастворимых и подвижных соединений фтора, тяжелых металлов, цианистых соединений и бензапирена.
Формула изобретения
1. Способ получения комплексных синтетических флюсов для металлургических процессов выплавки чугуна и стали, включающий смешивание фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, добавок и воды, отличающийся тем, что в качестве добавок используют известь, фторуглеродистые отходы электролитического производства алюминия дробят и/или сортируют, смешивают с водой и известью при следующем содержании компонентов, мас.%:
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия используют отработанную углеродистую футеровку электролизеров, пыли и шламы системы газоочистки электролизеров и аспирационных устройств. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в используют известь в виде известьсодержащих отходов крупностью 0,01-0,2 мм с содержанием активного оксида кальция (СаОакт) 60-96%.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6CaF2+6NaOH+Al2О3+3Н2O.
4 ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат» для проплавки тугоплавких титаносодержащих окатышей, содержание которых в металлизованной доменной шихте составило 20%. Расход флюса составил 5 кг/т жидкого чугуна. Состав полученного чугуна, %: Si – 0,63; Ti – 0,19; Mn – 0,53; V – 0,10; S – 0,016. Состав полученного шлака, %: SiO2 – 30,14; Al2O3 – 17,87; CaO – 39,38; MgO – 10,17; FeO 0,26; S – 0,47. Основность шлака составила 1,31. Достигнуто значительное улучшение жидкотекучести и обессеривающей способности доменных шлаков, в результате чего содержание серы в чугуне снизилось с 0,038% (базовый период) до 0,018% (опытный период). Применение флюса обеспечило также хорошую дренажную способность горна.