Способ получения периклаза

,И.Сторожев А,Чернов вТрудовогот цветныха и Североения "Енисейельство СС6, 1973.роиэводствприродног2,9 7,с.5-1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Красноярский орденКрасного знамени инститметаллов им. М.И.КалиниАнгарский рудник Объедизолото"(54)(57) 1ЗА в дугов СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРИКЛАой электрической печи путем.,ЯО 1057474 засыпки перед плавкой в нижнюю часть плавильной ванны под кокс обожженного Магнийсодержащего сырья и загрузки в процессе плавки необожженного сырья отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат при одновременном повышении производительности по выплавляемому периклазу, в межэлектродное пространство плавильной ванны под слой засыпки загружают кристаллический оксид магния при соотношении засыпки обожженного магнийсодержащего сырья и кристаллического оксида магния 1 : 0,05-0,3.2. Способ по и, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повы- Р шения качества выплавляемого перикла-Е эа, соотношение толщины слоя кристал лического оксида магниа и слоя эасып ки равно 1 : 1,6-0,1Изобретение относится к производству периклаза, широко применяемогово многих отраслях промышленности, вчастности электротехнической - дляизготовления трубчатых электронагревателей, металлурги 1 еской - для 5изготовления высокоогнеупорных материалов.,Известен способ получения периклаза путем плавки магнийсодержащегосырья в дуговой электрической печи,ванну которой передвигают со ско"ростью 5-500 мм/ч, и температурныйградиент в подине поддерживают винтервале 1-100 град/мм Г 1 3.Однако указанный способ, особенно при,использовании необожжениогомагнийсодержащего сырья имеет малуюпроизводительность, обусловленнуюузким фронтом плавления и значитель,Иыми тепловыми потерями с поверхностиОпроплавляемой шихты.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ получения периклаэапутем плавки на блок в ванне дуговойэлектрической печи необожженногомагнийсодержащего сырья Г 2 1.Недостатком известного способаявляется повышенный расход .электроэнергии иэ-за наличия в межэлектродном пространстве выплавляемого блоканепроплавившейся зоны шихтовых мате- ЗОриалов, Эта зона образуется при разогреве печи вследствие низкой,теплопроводностиобожженногО магнийсодержащего сырья, которое загружаютперед плавкой в нижнюю часть плавиль ной ванны под кокс слоем толщиной,550-600 мм.При полном выгорании кокса печьвыходит на заданный токовый режим,шихта поступает из бункера в колош Ониковую зону, нагревается, спекаетсяи плавится. к этому моменту в верхнейчасти слоя засыпки заканчиваетсяпроцесс формирования расплавившегосяоснования выплавляемого блока. В этом,основании непроплавившаяся эона имеет максимальное сечение, которое помере поступления шихты и подъемаэлектродов, постепенно оплавляясь,сужается,Размеры непроплавившейся зоны зависят от диаметра электродов, диаметоа.из распада и подводимой мощности.При увеличениидиаметра распада электродов увеличивается площадь сечениявыплавляемого. блока и выход переклаэа 55возрастает на 15-20.Однако в этом случае увеличиваются и размеры непроплавившейся эоны; Например, ее высотаиногда может достигать размеров, определяемых ходом электродов. бОформироЬание непроплавившейсязоны продолжается до тех пор, покасуществуют неравновесные условияпроцесса плавки. При достижении условий равенства скоростей плавления 65 шихты и кристаллизации расплава выплавляемый блок в сечении представляет собой уже полностью сплавившийся треугольник с вогнутыми сторонами и закругленными по форме электродов вершинами.В дальнейшем идет нагрев и твердофазная высокотемпературная перекристаллизация шихтовых материалов непроплавившейся зоны с образованием мелкокристаллического сыпучего материала, имеющего пониженные свойства. При разделке блока такой сыпучий материал вместе с недоплавом и осыпью используется как возвратный (оборотный) продукт плавки, что и приводит к повышенному расходу электроэнергии на тонну выплавляемого переклаза и снижению производительности способа его .получения.Цель изобретения - снижение энергетических затрат при одновременнном повышении производительности по выплавляемому периклазу.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу полученияпериклаза в дуговой электрическойпечи путем засыпки перед плавкойз нижнюю часть плавильной ванны под кокс обожженного магнийсодержащего сырья и загрузки в процессе плавки необожженного сырья, в межэлектродное пространство плавильной ванны под слой засыпки загружают кристаЛлический оксид при соотношении засыпки обожженного магнийсодержащегосырья и кристаллического оксида магния 1 ф 0,05-0,3.С цельк повышения качества выплавляемого периклаза, соотныение толщины слоя кристаллического оксида магния и слоя засыпки равно 1 : 1,6-0,1.Вследствие высокой теплопроводности кристаллического оксида магния 36 Вт/(м К) при 373 К, 6,11 Вт/(м К 1 при 1473 К и 9,46 Вт/(м К) при 2073 К), который находится в центральной части плавильной ванны под слоем, засыпки из обожженного магнийсодержащего сырья и играет роль теплопроводного слоя футеровки подины, выход сйпучих материалов резко сокращается.Загрузка под слой засыпки из обожженного магнийсодержащего сырья кристаллического оксида магния при весовом соотношении, выходящим за пределы 1 г 0,05"0,3, не дает эффекта, так как при большом содержании в межэлектродном пространстве кристаллического оксида магния, из-за его высокой теплопроводности, увеличиваются тепловые потери по границам проплавляемой эоны, в то же время при большом содержании обожженного сырья растет термическое сопротивле. - ние верхнего слоя засыпки и в центральной части ванны образуется непроплавившаяся зона шихтовых материалов.1057474 10 15 Весовое соотношение засыпки и кристаллического оксида магния Производительность, кг/ч Исходное соотношение толщинслоев кристаллического оксида магния изасыпки Выход электротехнического периклаза, Ъ Расходэлектроэнергии,кВт.ч/т 1: О 85,6 0: 1 4435 233 83,8 4392 237 4328 0,5 1 з О 15 88,2 245 4587 230 90,2 0,1 10,5 Способ получения периклаза с предлагаемой загрузкой кристаллической окиси магния под слой засыпки из обожженного магнийсодержащего сырья является способом с иным распределением тепловых потоков в начальный период йавкй, чем способ без загрузки. Если футеровка подины состоит из сплошного слоя оборотных продук.тов плавки, например толщиной 550- .600 мм, то.плавление шихтовых материалов в межэлектродном пространстве происходит через боковую поверхность :проплавляемых дугой так называемых электродных колодцев, При этом высота сплавляемого слоя футеровки равна глубине ванны расплава,. образующейся при разогреве печи под электродами.Большое термическое сопротивление засыпки препятствует быстрому прогреву шйхтовых материалов, расположен;ных между электродными колодцами. По мере удаления от электродов ско" рость плавления снижается, и процесс. кристаллизации начинается в тот момент, когда ванна расплава имеет незначительную глубину, а толщина ,прогретого слоя засыпки в центре подины меньше чем под электродами, При этом теряемая кристаллиэующимся расплавов теплота практически полностью аккумулируется материалом футеровки, свойства которой в начальный период плавки и определяют скорость продвижения фронта затвердеваиия и его конфигурацию,Наличие по сечению прогретого слоя футеровки подины переменного температурного градиента и его малого значения в закристаллизовавшемся слое приводит к тому, что в нижней части затвердевающего блока примеси концентрируютая в наиболее горячем месте, т,е. под электродами. Снижается качество выплавляемого перикла- за,Этому препятствует загрузка кристиллического оксида магния под слой засыпки при исходном соотношении толщин слоев, равном 1 ; 1,6-0,1,Загрузка кристаллического оксида магния под слоЯ засыпки при соотноСодержание вмагн 1 з О 04 1 : 1 66, шении толщин слоев, выходящем за пределы 1 : 1,6-0,1, не обеспечиваетк началу процесса кристаллизациисоотношения температурньж градиентовцентральной и подэлектродной зонфутеровки блпгоприятных для одновременного удаления примесей вверх по всему сечению выплавляемого блока и в его периферийные зоны.П р и м е р. Плавку необожженного магнезита производят в трехфазной дуговой электропечи. Режим плавки поддерживают автоматически при напряжении 95-97 В и токе 6,8 кА, Футеровка подины состоит из слоя обожженного оксида магния толщиной 300350 мм. На подину в межэлектродноепространство плавильной ванны загружают 150 кг кристаллического оксида магния, а затем засыпают 1000 кг обожженного магнезита. Исходное соотношение толщин слоев равно 1 : 0,5(кристаллического оксида магния200 мм, слоя засыпки над ней 100 мм),Сверху на засыпку подают кокс вколичестве 45-50 кг на плавку. Впроцессе, плавки,. по мере подъемаэлектродов, в ванну печи загружают40 т магнезита, содержащего, вес.Ъ;БХО 0,48, Ре 20 0,15) А 1 ОЭ 0,41,СаО 0,67; МКО 17,57; 50,12 поверь30 при прокаливании и 300 кг глинозема,Получают периклаз электротехнический следующего химического состава, вес.4: ЯО 0,27, РеОЭ 0,23 ф,А 1 03 0,51 ф, СаО 1,04, Мко 97,92 и35 0,33 потерь при прокаливании,Расход электроэнергии на 1 т периклаза (в том числе электротехническогои металлургического) составляет4328 кВт.ч, Производительность по40 периклазу 245 кг/ч при выходе электротехническогопериклаза.88,2,Аналогично проводят плавки сзагрузкой кристаллического оксидамагния под слой засыпки из обожженного сырья при различных весовых45 соотношениях и соответствующем изменении исходного соотношения толщинслоев,Результаты представлены в табл,1. езите Ге О 0,15 Ъ. Таблица .11057474 Иэ всех примесей, содержащихся н исходном сырье, окислы железа оказывают наиболее сильное влияние на изменение расхода электроэнергии и произвоДительность процесса, при прочих равных условиях. Причина - 5 изменение степени черноты газообразных продуктов, заполняющих колошниковую зону, и, как следствие этого, изменение плотности лучистого потока энергии, поступающего на 10Содержание в магнезите Ре 0, Ъ 0,15 0,07 0,21 1,6. 6,4 4,1 магнезита 10,2 14,0 2,4 электроэнергии 5,1 16,7 9,3 Как видно из табл. 2, при загруэ ке под засыпку кристаллического оксида магния эффективность процесса повышается при любом качестве загружа- емого н нанну необожженного магний- содержащего сырья, 35 Таблица 3 Выход периклаза по классам, ЪПЭК ПЭК ПЭ-ЗК 22,48 1,54 5,55 19,02 Если содержание ие О в необожженном магнезите равно 0,01%, то ньнсод 55 периклаза по классам иэ 100 т магнезита составляет, нес,В: для предлагаемого способа ИЭК 5,64; ПЭК 19,49, ИЭ-ЗК 2,82; для промышленного способа ПЭК 3,19; ИЭК 21,34и ЧЭ-ЗК 1;69. Ири опытной технологии весовое соотношение слоев засыпки иВН 1111 И 1 Заказ 9503/28 Тираж 622 Подписное Филиал ПИП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4 Изменение параметров, % Снижение на 1 т периклазарасхода: Повышение произвводительностипо периклазу Условия подготовки плавильнойваннь 1 Плавка с загрузкой кристаллического сксида магния под слойзасыпки (при соотношении толщинслоев 1 : 0,3-0,5 Панка беэ загрузки кристаллического оксида магния слойзасыпки 600-650 мм) поверхность плавящейся шихты,В табл. 2 приведена относительная количественная оценка влияния загрузки кристаллического оксида магния на основные параметры процесса плавки магнезита, содержащего различное количество Г"0, Плавки проводились в буговой печи ОКБпри оптимальном соотношении слоев засыпки и кристаллического оксида магния.1Таблица 2 1Результаты, представленные в табл. 3, получены при плавке магнезита, содержащего предельное значение Ре 205 (0,611-0,12, которое обеспечивает получение периклаэа ПЭК при проьышленном способе производства. кристаллической окиси магния выдерживают равным 1:0,2, а исходное соотношение толщин слоев 1:0,3,Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить энергеэатраты при одновременном повышении производительности по выплавляемому периклазу и качество последнего,