брикет для производства стали в электродуговых печах с получением цинкового полупродукта

Формула изобретения

Брикет для производства стали в электродуговых печах с получением цинкового полупродукта, включающий железосодержащий и цинксодержащий материалы, восстановитель и связующее, отличающийся тем, что в качестве железосодержащего материала используют окалину черных металлов, цинксодержащего материала - пыль электросталеплавильного производства, в качестве восстановителя - отсевы коксика, а в качестве связующего ковшевой шлак электросталеплавильного производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пыль газоочистки электросталеплавильного производства	30-70
окалина черных металлов	1-25
отсевы коксика	1-15
ковшевой шлак электросталеплавильного производства	5-45

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к составу брикета для выплавки стали с получением полупродукта для цинковой промышленности.

Известен выбранный в качестве прототипа [1] брикет для выплавки стали, содержащий железосодержащие отходы металлургического производства, включающие колошниковую пыль, пылевидный доломит и цемент в качестве связующего, который дополнительно содержит пыль газоочистки электросталеплавильного производства при следующем соотношении в мас.%:

пыль газоочистки электросталеплавильного производства	40-80
колошниковая пыль	1-40
пылевидный доломит	5-30
цемент	1-5

Существенными недостатками данного брикета являются:

- низкое содержание цинковых составляющих в брикете для получения полупродукта для цинковой промышленности;

- высокая себестоимость получаемых брикетов в связи с дополнительными затратами на цемент;

- низкая механическая прочность брикета из-за отсутствия реакции взаимодействия цемента с пылью газоочистки электросталеплавильного производства;

- низкие вспенивающие свойства брикета, позволяющие экранировать дуги электропечи и снижать вероятность прогара водоохлаждаемых элементов и эрозию огнеупорных откосов печи.

Известна также шихта [2] для производства углеродсодержащих железорудных брикетов, включающая шламы из металлургических производств и колошниковую пыль, которая содержит компоненты в следующем соотношении в мас.%:

шламы металлургических производств	70-95
колошниковая пыль	5-30

Существенными недостатками данной шихты являются:

- низкое содержание цинковых составляющих в брикете для получения полупродукта для цинковой промышленности;

- низкая механическая прочность брикета из-за отсутствия связки;

- низкие вспенивающие свойства брикета, связанные с химическим составом компонентов, входящих в брикет.

Известен также способ переработки и получения сырья для производства цинка [3], основным источником для которого являются сульфидные полиметаллические медно-свинцово-цинковые, свинцово-цинковые и медно-цинковые руды.

Существенным недостатком данного способа являются:

- высокие затраты на производство сырья вследствие добычи, сложного обогащения и переработки рудных составляющих;

- дополнительное образование техногенных отходов при переработке и подготовке рудных составляющих для получения сырья для производства цинка.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются:

- получение полупродукта для цинковой промышленности в виде уловленной пыли с высоким содержанием цинка;

- эффективная утилизация отходов производства.

Для этого предлагается брикет для производства стали в электродуговых печах с получением цинкового полупродукта, включающий железосодержащий и цинксодержащий материалы, восстановитель и связующее, отличающийся тем, что в качестве железосодержащего материала используют окалину черных металлов, цинксодержащего материала - пыль электросталеплавильного производства, в качестве восстановителя - отсевы коксика, а в качестве связующего - ковшевой шлак электросталеплавильного производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пыль газоочистки электросталеплавильного производства	30-70
окалина черных металлов	1-25
отсевы коксика	1-15
ковшевой шлак электросталеплавильного производства	5-45

Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем.

Окалина черных металлов введена в состав брикета в качестве пластификатора и компонента, повышающего концентрацию железа в брикете, причем при повышении содержания более 25% невозможно получение требуемых прочностных свойств брикета, а при понижении менее 1% из-за недостаточного количества оксидов железа в брикете снижаются вспенивающие свойства брикета.

Пыль газоочистки электросталеплавильного производства вводится в состав брикета как цинксодержащая составляющая, причем при использовании менее 30% снижается коэффициент полезного использования агрегата для возгонки цинка при применении брикета, а при увеличении более 70% невозможно получение брикета с требуемой механической прочностью.

Отсевы коксика введены как углеродсодержащая составляющая, необходимая для проведения операции вспенивания шлака в дуговых электропечах и для защиты водоохлаждаемых элементов от нагрева при излучении от электродугового переплава. Причем при введении более 15% возможно сильное науглероживание стали и снижение производительности печи в связи с окислением избыточно введенного в сталь углерода, а при снижении концентрации менее 1% количество вводимого углерода недостаточно для успешного проведения операции вспенивания шлака в дуговых электропечах.

Ковшевой шлак электросталеплавильного производства используется в качестве связки, причем при использовании менее 5% не удастся получить требуемую механическую прочность брикета из-за недостатка связующего, а при увеличении более 45% механическая прочность резко снижается из-за недостаточного количества наполнителя.

Заявляемые брикеты изготавливались из материалов со следующим химическим составом.

Окалина черных металлов: 32-38% Fe₂O₃; 60-67% FeO; 0,20-0,70% CaO; 0,30-1,20% MgO; 0,70-1,9% SiO₂; 0,02-0,2% S; 0,02-0,2% P.

Пыль газоочистки электросталеплавильного производства: 8,06-10,1% СаО; 62,4-70,41% Fe₂О ₃; 4,98-6,5% SiO₂; 3,57-5,6% MnO; 1,86-6,0% MgO; 0,81-8,3% Al₂O₃; 0,01-0,05% V; 1,90-6,50% Zn; 0,10-0,50% Cr; 0,1-0,3% Cu; 0,5-2,0% K₂O; 0,5-2,0% Na₂O; 0.30-1,20% SO₃; 0,5-4,0% С; влага - 0,10-2,0.

Отсевы коксика: 3,5-5,5% SiO₂ ; 0,5-1,4% CaO; 1,7-2,5% MgO; 2,3-3,6% Al₂О₃ ; 0,05-0,12% TiO₂; 0,05-0,18% K₂O; 0,05-0,18% NaO; 0,2-1,2% SO₃; 0,3-1,1% P₂O₅ ; 77-88% C.

Ковшевой шлак электросталеплавильного производства: 0,3-1,0% FeO; 40-50% CaO; 18-27% MgO; 17-26% SiO ₂; 2,8-8,3% Al₂О₃; 0,5-2,6% MnO.

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

Брикеты использовались при выплавке стали в дуговых электросталеплавильных печах ДСП-100Н10 и ДСП-100И7 с получением полупродукта для цинковой промышленности в виде пыли, уловленной в отходящих газах в рукавных фильтрах газоочистных сооружений.

Химический состав уловленной пыли: 5,0-25% Fe_общ; 5,0-15,5% С; 3,0-10,0% CaO; 0,5-3,0% MgO; 2,0-8,0% Al₂О₃; 6,2-8,2% SiO₂; 32-46% Zn.

Заявляемый брикет позволил эффективно утилизировать отходы производства с получением полупродукта для цинковой промышленности в виде уловленной пыли с содержанием цинка не менее 32%, снижен расход извести на 0,8-1,9 кг/т стали, уменьшены аварийные простои на 0,4%.

Источники информации

1. Пат. 2298584, кл. С22В 1/243.

2. А.с. СССР № 1546506, кл. С22В 1/24.

3. Тарасов А.В., Уткин Н.И. Общая металлургия. - М.: Металлургия, 1997 г. - с.592.