Використання: в металургійній промисловості при виробництві чавуну. Сутність: в шихту доменних печей вводять малоосновние окатиші в кількості 30 - 70% від маси залізорудних компонентів, офлюсований агломерат і карбонати лужноземельних металів у вигляді вапняку, доломіту або їх сумішей. Кількість карбонатів лужноземельних металів визначається часткою малоосновних окатишів. При їх утриманні 30% кількість карбонатів становить 20 - 30 кг / т чавуну, а при зростанні вмісту окатишів на кожні 10% витрата карбонатів зростає на 10 - 12 кг / т чавуну. Необхідна основність доменного шлаку досягається підбором основності агломерату, яка розраховується виходячи зі складу і кількості компонентів шихти. 3 табл.
Малюнки до патенту РФ 2063443
Винахід відноситься до чорної металургії і може бути використано при виплавці чавуну в доменних печах.
Відомий спосіб доменної плавки титано-магнетитового сировини, що застосовується на Нижнетагильском металургійному комбінаті, що полягає в спільній проплавку агломератів і обкотишів однаковою основності, близькою до необхідної для доменного шлаку CaO / O2 1,1 1,3 од. (Сталь, 1987, N 9, с. 6).
Частка окатишів в межах 30 70 в складі рудної висипу забезпечує задовільні результати за розподілом матеріалів на колошником. Цей спосіб дає певні переваги в організації виробництва: затримки з постачанням одного з видів сировини не вимагає перешіхтовкі і додаткового введення нових компонентів типу вапняку, шлаку або кварцу.
Основними недоліками є:
руйнування офлюсованих окатишів в верхніх горизонтах доменної печі, яке погіршується тепло-масообмін в шахті;
освіту карбонитридов титану на поверхні коксу і в жужільному розплаві у вигляді так званих "греналей" і ускладнюють фільтрацію розплавів і газів в середніх і нижніх горизонтах доменної печі.
В результаті, опір стовпа шихтових матеріалів руху газів при плавці титано-магнетитів набагато перевищує зазвичай спостерігається для бестітанового сировини. Хід печей стає менш стійким, застосовуються примусові опади шихти, знижується продуктивність плавки і зростає питома витрата коксу.
Мета винаходу зниження витрати коксу, підвищення продуктивності печей і полегшення виконання горнових операцій.
Поставлена мета досягається тим, що в шихту крім офлюсованного агломерату вводять окатиші осн. 0,2 0,5 од. в кількості 30 70 від маси залізорудної шихти і сирі карбонати лужноземельних металів в кількості 20 30 кг / т чавуну при вмісті окатишів 30 Збільшення частки окатишів на кожні 10 вимагає збільшення витрати карбонатів на 10 12 кг / т чавуну. Як карбонатів лужноземельних металів в шихту вводять вапняк, доломіт і їх суміші.
Суть винаходу полягає в створенні умов, що перешкоджають утворенню тугоплавких карбідів і карбонитридов титану за рахунок зміни фізико-хімічних властивостей шлакових розплавів, що формуються і змінюються по горизонтах доменної печі. Шлаки, що виділяються з низькоосновних окатишів, утворюються шляхом розчинення оксидів заліза в розплавах силікатних стекол, при цьому містять до 40 закису заліза і мають основність, близьку до низькоосновної окатишів CaO / SiO2 0,3 0,6 од. (Див. Довідник "Доменне виробництво", т. 1. М. Металургія. 1989, с. 339).
Відновлення TiO2 з розплавів до карбідів і карбонитридов протікає по реакціях:
TiO2 + 2C TiC + CO2 (1)
TiO2 + 3C + NO TiNC + CO + CO2 (2)
Повнота і швидкість процесів (1) і (2) в кислих шлаках менше, ніж в основних. Причини пов'язані як з термодинамічними, так і з кінематичними особливостями взаємодії твердого вуглецю коксу з двухокісью титану, розчиненому в оксидному розплаві. У кислих шлаках амфотерний оксид TiO2 проявляє основні властивості, утворюючи комплекси з кремнеземом з відповідним зниженням активності TiO2. В основних шлаках практично всі комплексні кремнеземисті освіти взаємодіють з іонами кальцію, підвищуючи активність TiO2. Низька активність TiO2 в кислих первинних шлаках зрушує рівновагу реакції (1) і (2) вліво, перешкоджаючи утворенню карбідів і карбонитридов Ti, не розчинні в шлаку і чавуні.
В інтервалі змісту монооксиду заліза 25 40 його зростання піднімає в'язкість шлаків (див. Довідник "Доменне виробництво", с. 361) і тим самим знижує швидкість реакцій (1) і (2) в зоні найбільшої концентрації незгорілих шматків коксу. У той же час в високоосновних шлаках, де термодинамічно стійкі іони тривалентного заліза, знижена в'язкість полегшує массоперенос сполук титану до шматків коксу і освіту карбонитридов.
Введення в шихту поряд з низькоосновної окатишами сирих карбонатів лужноземельних металів дозволяє знизити основність агломерату і збільшити час перебування в печі високозакісних кислих шлаків, що виділяються з марганцевий окатишів. В результаті, в зоні найбільшої концентрації коксу з його шматками контактують нізкозакісние розплави, з яких утруднено відновлення оксидів титану з утворенням карбідів.
Відсутність карбідних наростів на коксі збільшує ефективний перетин для проходження газів і забезпечує підвищення продуктивності печі і зниження витрати коксу за рахунок більш рівномірного і інтенсивної обробки рудних матеріалів відновними газами. Зниження карбідних виділень в кінцевих шлаках обумовлює мінімальну їх в'язкість при випуску. Останнє полегшує виконання горнових операцій, знижує затримки з випуском продуктів плавки. Ритмічна робота домен без їх перекладу на тихий хід створює додаткові резерви економії палива.
Низькоосновні окатиші, як найміцніше і багате по залізу сировину, є кращими в кількості, що наближається до 70 від загальної маси ЗРС. Подальше збільшення частки окатишів викликає певні труднощі при розподілі матеріалів по перетину колошника великих доменних печей. Використання менше 30 окатишів призводить до зниження техніко-економічних показників плавки внаслідок великого вмісту дрібниці і низькою масової частки заліза в агломерате.
При 30 частці окатишів оптимальною витратою карбонатів лужноземельних металів є 20 30 кг / т чавуну. Менші витрати добавок пов'язані з використанням більшої кількості високоосновного агломерату. В цьому випадку не утворюється достатньої маси низькоосновної первинного шлаку і утворення карбідів і карбонитридов титану протікає досить активно. Збільшення витрати добавок викликає підвищення витрат коксу через те, що основність агломерату виявляється в області її найменшої міцності.
Зростання частки окатишів на кожні 10 дозволяє збільшити частку сирих карбонатів на 10 18 кг / т чавуну при збереженні незмінним модуля основності агломератів на рівні, що забезпечує оптимальність його властивостей по восстановимости і міцності. Збільшення частки карбонатів більш, ніж на 12 кг / ч чавуну, викликає (при максимальній частці окатишів в 70) настільки значні витрати сирих карбонатів, що потреба в додатковому паливі на його розкладання і асиміляцію шлаком не покриє економії від гальмування карбідоутворення. При менших витратах добавок інтенсифікується карбідоутворення.
Спосіб здійснювали наступним чином. Згідно договору про постачання сировини на даний період визначали долю окатишів в рудної висипу. На основі запропонованого способу на рудному дворі заготовляли необхідну кількість карбонату кальцію або доломіту, яка розраховується за співвідношенням:
n (D) [30 + (О 30) 1,2] 0,001 A (3),
де n (D) кількість вапняку (доломіту) на планований період, т;
O частка окатишів в планований період,
A кількість чавуну, плановане до випуску в розглянутий період, т.
Розраховували необхідну основність агломерату за наближеною формулою:
де A масова частка агломерату в шихті доменних печей, од.
a необхідна за умовами десульфурации основність доменного шлаку, од.
i масова частка компонентів доменної шихти, крім агломерату, од.
SiO2 масова частка кремнезему в i-м компоненті доменної шихти;
CaO масова частка вапна в i-м компоненті доменної шихти;
n кількість компонентів доменної шихти;
b основність агломерату, од.
k коефіцієнт, який визначається складом і кількістю компонентів шихти для виробництва агломерату.
Спосіб здійснювали па печах, де кут нахилу футерування шахти печі (Lш) і заплічок (Lз) встановлені середніми для використовуваної основності окатишів CaO / SiO2 0,3 0,5 од. і відповідно рівні Lш = 78 80 град. Lз 77 79 град.
Шихту, що містить низькоосновні окатиші, агломерат, рудні і металеві добавки, завантажували в доменну піч, чергуючи з коксом по системі РРКК і КРРК. Нагрівання, відновлення і плавлення здійснювали за технологією доменної плавки титаномагнетитів, регулюючи склад чавуну і шлаку шляхом зміни витрати коксу і сирих карбонатів в певних формулою межах.
Пропонований спосіб перевіряли на доменній печі N 2 НТМК. Рудна висип містила Качканарський агломерат і окатиші. Як карбонату лужноземельних металів використовувався вапняк, доломіт з домішками бариту. Паливом служив кокс НТМК. Хімічний склад компонентів доменної шихти наведено в табл. 1. У ній вказано склад марганцевий окатишів, які застосовувалися у всіх випробуваннях, і випускається в даний час промислового агломерату, осн. 1,27 од. Коефіцієнт K у формулі (4) розраховувався за складом цього агломерату і був прийнятий K 19,7.
Основні технологічні параметри доменних плавок, які не змінювалися під час випробувань наведені в табл. 2. Мінливі параметри і результати порівняльних випробувань наведені в табл. 3. Результати плавки по витраті коксу і продуктивності доменної печі приведені до єдиних умов.
З наведених прикладів 2 4 випливає, що при 30 частці окатишів в заявлених межах витрати добавок (вапняку) досягається зниження витрати коксу на 2 3% в порівнянні з прототипом. Менші або більші в порівнянні з формулою винаходу витрати вапняку (див. Приклади 5, 6) погіршують показники плавки.
Збільшення частки окатишів і відповідне зростання витрат сирого вапняку по формулі винаходу (приклади 7, 8, 10) дозволяють додатково (до 4,2) знизити витрату коксу. Вихід за заявляються межі по нормі вапняку на 10 зростання частки окатишів (див. Приклади 9, 11) підвищують витрата коксу і знижують продуктивність.
У прикладі 12 використовувався доломіт в якості часткової заміни вапняку. Сумарна витрата карбонатів знаходився в межах, що допускаються формулою винаходу. Невеликі добавки магнію сприятливо позначилися на в'язкості шлаків і дозволили ще глибше знизити витрату коксу. Розглянуті приклади показують, що пропонований спосіб дозволяє в порівнянні з відомим знизити витрату коксу на 10 20 кг / т чавуну і збільшити продуктивність печей не менше, ніж на 3 Використання методу не потребує значних капітальних вкладень.
Зазначені показники досягнуті при ритмічній роботі печі без утруднення у виконанні горнових операцій. ТТТ1
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб доменної плавки титаномагнетитові сировини, що включає завантаження в піч залізорудної шихти, що містить окатиші основностью 0,3-0,5 і агломерат, введення в шихту коксу і флюсів, що відрізняється тим, що в піч завантажують 30-70% окатишів від маси залізорудної шихти, а в якості флюсів в шихту подають сирі карбонати лужноземельних металів в кількості 20-30 кг / т чавуну при вмісті окатишів 30% від маси залізорудної шихти і збільшують подачу карбонатів лужноземельних металів на 10-12 кг / т чавуну при збільшенні вмісту окатишів на кожн е 10% від маси залізорудної шихти.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості карбонатів лужноземельних металів в шихту вводять вапняк, доломіт або їх суміші.