Способ обогащения сталеплавильного шлака

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) 1)40 1ВСГ.3 ф(Р) ъ1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРС ской распл УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(46) 30.09,86. Бюл, Ф 36 (1) Московскив ордена Октя Революции и ордена Трудовог ного Знамени институт стали вов(54) (57) СПОСОБ ОБОГА 1 ЦЕНИЯ СТАЛЕПЛЛВИЛЪНОГО ШЛАКА, включающий многократный нагрев слоя шпака вьппе температуры ликвидуса, выдержку и охлаждение,последующее отделение части железа,обогащенной окислами, о т л и ч .а -ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени выделения железосодержащей части шпака, после охлаждениядо температуры солидуса 80-120 Снагрев ведут в зоне шириной .5-207от общей высоты слоя шлака до температуры солидуса 150-250 С, при этом,источник нагрева эоны многократно,перемещают сверху вниз со скоростью50-150 мм/мин,Изобретение относится к чернойметаллургии и может быть использова-но при переработке сталеплавильногошлака.Цель изобретения - повьппение степени выделения железосодерждцей части шлака,Прн кристаллизации шлаковогорасплава первыми образуются кристаллы силикатов с твердыми растворамиР О в них, плотность кристалловменьше, чем жидкая матрица, и принизкой вязкости жидкой фазы они могутвсплывать в верхние горизонты. Такимобразом, разведению шпака с обогащением нижних слоев окислами железаспособствуют два фактора: интенсивное выделение кристаллов силикатови низкая вязкость расплава, Однакоэти условия вэаимопротивоположны потемпературным условиям: при большихпереохлаждениях высока интенсивность вьщеления кристаллов силикатоь,но высока и вязкость жидкой фазы,что приводит к замедлению всплыванияобразовавшихся кристаллов. Б ходемедленной кристаллизации с увеличением интенсивности образования первичных кристаллов увеличивается ивязкость, поэтому деже при повторении цикла несколько раз дополнительно успевает всплывать лишь небольшаячасть ранее образовавшихся кристаллов, преимущественно на небольшиерасстояния, В результате нижние слоишлака мало обогащены окислами железа.Сущность изобретения заключаетсяв совмещении обоих вьппеописанных условий, способствующих эффективномуразделению шлака путем местного (локального) перегрева эоны относительно небольшой ширины (по вертикали):от температуры, при которой наблюдается высокая интенсивность выделениякристаллов до температуры, при которой уже вязкость жидкой фазы низка,но все еще имеется определенное переохлаждение и процессы кристаллообразования не подавляются. Таким образом, в такой зоне перегрева быстромогут всплыть ранее в относительнобольших количествах образовавшиесякристаллы. Так как зона перегревапередвигается сверху вниз медленно,ранее образовавшиеся кристаллы перемещаются вверх на расстояние, равноепримерно ширине 2-3-х зон. Выше эоныО 5 20 25 30 35 Ф40 45 50 55 ранее перегретых зон и в них еще какое-то время сохраняется достаточно низкая вязкость жидкой фазы, что позволяет продолжать всплывать кристаллам за пределами опускающейся эоны перегрева, Кроме того, в ходе такого медленного охлаждения идет процесс дополнительного вьщеления кристаллов силикатов, не успевших вьщелиться во время первичного охлаждения. Они также успевают всплыть на определенфное расстояние, увеличивая эффективность разделения. При повторении цикла обработки происходит вновь всплывание на высоту 2-3-х эон как вьделившихся в .".оде первого охлаждения кристаллов (ранее уже поднявшихся на 2-3 зоны), так и дополнительно выделившихся кристаллов в зоне 2-го охлаждения, а также в определенной степени всплывание вновь выделяющихся в ходе 3-го охлаждения кристаллов. Аналогичные процессы идут при многократном повторении цикла обработки. Б результате достигается практически полное отделение в нижних слоях кристаллизующихся силикатов от жидкой фазы, значительно обогащенной окислами железа.При перегреве после достижения температуры ниже температуры солидуса 80 С интенсивность вьщеления кристаллов дополнительно возрастает уже незначительно и эффективность последующего перегрева увеличивается несущественно, а затраты на нагрев всвязи со снижением температуры расплава увеличиваются. При началеперегрева более температуры солидуаса 120 С интенсивность вьщелениякристаллов еще недостаточно велика,а вязкость жидкой фазы еще низка иперегрев не повьппает заметно скоростьи количество всплывающих кристаллов. При нагреве зоны до температуры менее чем Т,150 С снижениевязкости невелико и скорость всплывания силикатов увеличивается несущественно, а процесс переработкистановится неэффективным. При нагреве зоны до температуры более чем Тсолид 250 С уже дальнейшего существенного снижения вязкости не наблюдается и дальнейшее повышение эффективности незначительно, так как скорость всплывания не увеличивается,зато существенно возрастают затратына нагрев.260397 Перегрев ратурой момент н темп регре го до и наг идус ала н С,8 10 10 120 Как было указано выше, при одном цикле переработки по предлагаемому способу происходит почти полное всплывание ранее выделившихся кристаллов на высоту примерно 2-3-х зон 5 перегрева, причем чем меньше зона, тем меньше зона "дополнительного всплывания", Поэтому при ширине зоны менее 5% высоты эффективность процесса значительно снижается, С другой стороны, по той же причине увеличение ширины зоны перегрева более 20% высоты не приводит к дальнейшему заметному повышению концентрации окислов железа в этих нижних слоях, в то же время при этом неоп-, равданно возрастают затраты на обогрев и дорожает процесс.При скорости опускания зоны перегрева более 150 мм/мин силикаты не успевают всплывать в зоне перегрева, это приводит к резкому снижению эффективности разделения. При скорости менее 50 мм/мин количество всплывающих силикатов практически не увеличивается, а процесс неоправданно затягивается, кроме того из-за остывания остальной массы шлака увеличиваются затраты на обогрев, а эффективность разделения шлака остается прак-ЗО тически неизменной.Повторение цикла более четырех раз уже не дает дальнейшего увеличения эффективности разделения, так как после четвертого цикла из нижней же леэосодержащей части удалена практически вся масса силикатов, которые могут выделиться из расплава. Последующие циклы лишь увеличивают нагрев и затягивают процесс.П р и м е р. 250 кг шпака соста . а % СаО 46 Зф 8 Ы 18 Зф еО 21 4 Р О .2,4 быпо залито в цилиндрической 2 5формы металлическую емкость высотой 1 м при 1550 С. После охлаждения до 1420 С к емкости сверху подвели кольцевой индуктор высотой 1 О см и за счет индукционного прогрева поднимали температуру шлака в зоне нагрева до 1470-1490 С, при этом индуктор опускали со скоростью 50 мм/мин, а после опускания до самой низкой точки его поднимали и снова опускали со скоростью 50 мм/мин. Цикл повторяли три раза. В результате в нижней части шлакового монолита содержание РеО составило 52,3%, а в верхней6,5%.В таблице приведены результаты экспериментов, проведенных в соответствии с изобретением с целью обоснования предлагаемых пределов технологических параметров. Химсостав шлака до обработки, %: РеО 21,4; Р О 2,4; СаО 46,3; МО 18,3. Температура солидуса 1350 С, температура ликвидуса 1620 С. бкономический э 77 ект достигается за счет реализации шпака в качестве железосодержащего материала в доменном производстве, а также за счет реализации, фосфорсодержащей части шлака (при переработке фосфат-шланга) в качестве удобрения в сельском хозяйстве.260397 аПродолжение таблицы 10 1 ОО 10 95 1 О 90 2. 95 5 95 1500 150 1445 95 1460 1600 48,9 250 1630 49,1 1465 115 280 31,1450 180 1530 1460 1 О 44,4 1540 190 20 100 47,5 160 105 1510 1445 30 105 1 О 40 1 О 50 1 О 150 10 180 1 О 1 ОО 1 О 1 ОО 10 95 48,1 200 1550 200 1550 180 1530 190 1540 1450 48,7 100 110 48,3 1435 185 1445 30,2 1535 105 1455 49,8,195 1545 200 1550 200 1550 1495 105 90 1440 57,2 Составитель А. СовельевРедактор В. Ковтун Техред А.Кравчук Корректор М. Шарошн Тираж 567 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-.35,. Раувтская наб., д 4/5