Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЖЕЛЕЗНЕННОЙ ИЗВЕСТИ

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу получения флюса на основе извести и железосодержащего материала во вращающейся печи.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения флюса сталеплавильного производства, включающий обжиг во вращающейся трубчатой печи материала, состоящего из смеси известняка и железосодержащего материала, при их соотношении 24:1, с добавками 35-40% воды от массы загружаемой шихты и измельченной до крупности не более 0,08 мм. Полученную шихту загружают во вращающуюся трубчатую печь, обжигают при температуре факела 1450-1510°C и окомковывают [Патент RU №2078832, МПК С21С 5/36, С22В 1/00, 1997].

Недостатками данного способа являются значительные затраты на подготовку смеси: необходимость тщательного измельчения, перемешивания с водой, затраты энергии на испарение воды, а также высокая доля железосодержащего материала.

Технический результат изобретения - повышение выхода годной извести за счет снижения количества отсева мелкой фракции известняка и извести, сокращения потерь при транспортировке извести от места производства до сталеплавильного агрегата, а также увеличение степени и скорости усвоения СаО шлаком и, как следствие, снижение затрат на производство стали.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения ожелезненной извести, включающем загрузку в трубчатую печь шихты в виде смеси из известняка и железосодержащей добавки, ее обжиг и окомкование, согласно изобретению перед загрузкой в печь железосодержащую добавку получают путем гранулирования конвертерного шлама до достижения уровня влажности не более 12,0%, затем осуществляют смешение известняка и железосодержащей добавки в соотношении:

известняк 99,0-99,9%;

железосодержащая добавка 0,1-1,0%,

после этого, полученную шихту загружают в трубчатую печь и осуществляют ее обжиг в течение 1,5-2 час при скорости вращения печи 1-1,5 об/мин, при этом обжиг начинают при температуре 750-850°C, а заканчивают при температуре 800-900°C.

Для приготовления железосодержащей добавки применяют конвертерный шлам со следующим химическим составом:

Fe₂O₃ не менее 12,0;

FeO не менее 29,0;

Fe_общ. не менее 40,0%,

остальное - неизбежные примеси.

Поверхность кусков извести покрыта слоем на основе соединений CaO, MgO, FeO, Fe₂O₃ толщиной 0,5-3,0 мм.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Известно, что получение извести из известняков низкой прочности куска сопровождается потерями в виде отсевов мелкой фракции до 25% от исходной массы шихты, известняков высокой прочности куска - до 10% от исходной массы шихты. Транспортировка извести от места производства до ввода извести в расплав сталеплавильного агрегата также сопровождается потерями в виде просыпей и пылеуносом газоочисток сталеплавильных агрегатов. Сквозные потери известняка и извести, полученной из него, даже без учета потери массы при диссоциации известняка, достигают до 40%.

Основным источником поступления водорода в сталь и получения дефектов стали, связанных с уровнем содержания водорода, является известь, как материал, обладающий очень высокой поглотительной способностью открытой и атмосферной влаги. Срок годности производимой извести на металлургических предприятиях по этой причине ограничивают до 0,5-3,0 суток.

Также известно, что степень и скорость усвоения СаО извести сталеплавильным шлаком напрямую зависит от уровня содержания оксидов железа в шлаке. FeO является главным растворителем СаО в шлаке. Повышение FeO в реакционной зоне куска извести резко увеличивает скорость растворения СаО в шлаке.

Применение заявляемого способа получения ожелезненной извести позволяет в период прохождения смеси известняка и железосодержащей добавки по зоне обжига трубчатой печи сформировать на поверхности кусков извести, получаемой при диссоциации известняка, прочный слой (корку) на основе соединений СаО, MgO, FeO, Fe₂O₃ (далее - слой). Данный слой обладает достаточно высокой прочностью и препятствует механическому разрушению куска извести в процессе перемещения от места производства до расплава сталеплавильного агрегата, а также защищает его от контакта с влагой окружающего воздуха.

Для реализации предложенного способа необходимо создание в зоне обжига трубчатой печи условий, позволяющих получить на поверхности кусков извести прочный слой, при сохранении одинакового со способом производства обычной извести уровня энергозатрат на диссоциацию известняка, не снизив при этом производительность печи и получив уменьшение расходного коэффициента известняка. Гранулированный конвертерный шлам, являющийся отходом собственного производства, при этом не несет увеличения затрат при получении извести.

Изначально, конвертерный шлам имеет влажность на уровне 25-40%. Во время гранулирования происходит осушка конвертерного шлама. Необходимость проведения гранулирования конвертерного шлама до уровня влажности не более 12% обусловлена тем, что при большей влажности снижается стойкость футеровки трубчатой печи и повышается вероятность преждевременного выхода ее из строя, а также повышенная влажность железосодержащей добавки не позволяет транспортировать ее с помощью ленточных конвейеров.

При смешении известняка и железосодержащей добавки в пропорции большей, чем 99,9 к 0,1%, получаемый на поверхности куска извести слой не является сплошным и требуемая прочность куска не достигается.

При смешении известняка и железосодержащего материала в пропорции меньшей, чем 99,0 к 1,0%, происходит налипание излишнего количества железосодержащей добавки на футеровку трубчатой печи, настыли препятствуют нормальному процессу обжига и приводят к необходимости остановок печи на очистку.

Процесс обжига, производимый за время меньшее чем 1,5 часа, что соответствует повышению скорости вращения печи свыше 1,5 об/мин, не позволяет получить известь с требуемым содержанием СаО, так как не успевает продиссоциировать средняя часть объема куска известняка.

Обжиг, производимый за время большее чем 2,0 часа, что соответствует снижению скорости вращения печи ниже 1,0 об/мин, приводит к снижению реакционной способности извести или увеличению времени ее гашения.

При температуре начала процесса ниже 750°C и окончания - ниже 800°C не обеспечивается полнота процесса расплавления железосодержащей добавки и часть кусков извести выходят из печи не покрытыми слоем, а часть железосодержащего материала на выходе имеет первоначальное состояние.

Температура начала процесса выше 850°C и окончания - выше 900°C ведет к излишним энергозатратам на ее поддержание, а также происходит спаивание нескольких кусков извести в один крупный, что ведет к невозможности использования такой извести по трактам подачи сыпучих материалов сталеплавильных цехов, имеющих ограничения по фракции используемых материалов.

Химический состав железосодержащей добавки влияет на толщину и сплошность образующегося на поверхности куска извести слоя. При содержании Fe₂O₃, FeO и Fe_общ. менее заявленных значений, данный слой на кусках извести не будет обладать достаточной толщиной и сплошностью.

При толщине слоя менее 0,5 мм куски извести не обладают достаточной прочностью. Для получения толщины слоя более 3 мм необходимо увеличивать количество железосодержащей добавки до содержания более 1,0% смеси, что приводит к налипанию излишнего количества железосодержащей добавки на футеровку трубчатой печи.

Пример реализации способа

В сушильный барабан засыпали конвертерный шлам с уровнем влажности 38% и следующим химическим составом, мас. %:

Fe₂O₃ 22,4;

FeO 35,6;

Fe_общ. 43,4%;

остальное - неизбежные примеси.

В течение 20 мин осуществляли сушку и гранулирование конвертерного шлама до уровня влажности 10%. После этого, полученную железосодержащую добавку подали в бункер перед печью, в другой бункер подали известняк. Смешение производили на сборном конвейере за счет подачи из разных бункеров известняка и шлама в соотношении:

известняк 99,5%;

железосодержащая добавка 0,5%.

Полученную шихту загрузили в трубчатую печь и осуществляли ее обжиг в течение 1,8 час со скоростью вращения печи 1,3 об/мин. Обжиг начинали при температуре 770°C, а заканчивали при температуре 880°C.

На выходе из печи визуально оценивали наличие слоя на кусках извести. Толщина слоя варьировалась в диапазоне 0,5-3,0 мм. Полученная известь после охлаждения транспортировалась к приемным бункерам тракта подачи сыпучих материалов сталеплавильного цеха для дальнейшего использования в ходе технологического процесса производства стали.

В результате осуществления заявляемого способа получения ожелезненной извести снижен расходный коэффициент известняка на производство извести и условно-переменные энергозатраты на 12,5%, увеличено усвоение СаО шлаком сталеплавильного агрегата на 8,0%, а степень дефосфорации металла возросла на 2,0%.