Способ доменной плавки титаномагнетитовых руд

)5 С 21 В 5/02 ПИСАНИПАТЕНТУ ЗОБ ЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(46) 15,01.93. Бюл, М 2 (71) Институт металлургии Уральского отделения АН СССР и Организация арендаторов Чусовского металлургического завода (72) Л.Ф.Алексеев, А.М.Берсенева, Г.Г,Гаврилюк, И.Н.Губайдуллин, В,Н,Зеленов, Б.В.Ипатов, Ю.А.Леконцев, А.А.Першуков, А.В.Ченцов, Ю.А.Чесноков и С,В.Шаврин (73) Организация арендаторов Чусовского металлургического завода (56) Производство чугуна, Технологическая инструкция ТИ 102-Д-88, Н. Тагил, 1988,Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству в доменных печах природно-легированного ванадиевого чугуна и титанистого шлака с массовой долей диоксида титана более 40 о/Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ доменной плавки титаномагнетитовых руд, включающий вдувание природного газа в горн печи, загрузку и проплавку кокса, рудных компонентов и флюсов, выпуск ванадиевого чугуна с массовой долей кремния в пределах от 0,1 до 0,3% и титанистого шлака с основностью (СаО;302) в пределах от 0,9 до 1,2 при массовой доле Т 02 до 12%.Недостаток этого способа состоит в том, что при его реализации имеют место осложнения, связанные с образованием в восстановительных условиях доменной печи тугоплавких карбидов титана, которые, выделяясь на контактных поверхностях ме(54) СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ РУД(57) Сущность изобретения; в шихту вводят компоненты, содержащие оксид кальция в количестве, обеспечивающем основность (СаО:302) конечного шлака в пределах от (0,04 Т 102% - 0,7) до (0,06 Т 02% - 1,2), при достижении массовой доли Т 02 в шлаке 40%. Основность (СаО: Я 02) агломерата (окатышей) из титаномагнетитового концентрата устанавливают из условия получения основности пустой породы в этих же пределах, 2 табл,талл-кокс, шлак-кокс, затрудняют коагуляцию капель металла, ухудшают дренаж шлака через коксовую насадку и способствуют зарастанию горна неплавкими массами. По мере повышения содержания диоксида титана в шлаке осложения нарастаЮт и при Т 02 на уровне 30% доменная печь начинает работать неустойчиво с низкими техникоэкономическими показателями. В частности, из-за частых загромождений горна неплавкими массами и переводов печи по этой причине на проплавку обычной шихты, уменьшается средняя маСсовая доля ванадия в чугуне и Т 02 в шлаке, вследствие чего ухудшается качество конвертерного ванадиевого шлака, а для переработки на пиг- ментную двуокись титана может выделяться только часть доменного шлака (другая часть получается некондиционной).Цель изобретения - повышение технико-экономических показателей работы доменной печи при работе на шлаках с массовой долей Т 02 более 40%, 1788971Указанная цель достигается тем, что визвестном способе доменной плавки тита. номагнетитовьх руд, включающем загрузкуи проплавку шихты, компоненты которой содержат оксид кальция, вдувание углеводородных добавок в горн печи, выпускванадиевбго чугуна и титанистого шлака, согласно изобретению, оксид кальция вводятв шихту в количестве, обеспечивающем основность конечного шлака (СаО:Я 10 г) в пределах от (0,04 Т 10 г - 0,7) до (0,06 ТОг - 1,2),причем при окусковании титаномагнетитового концентрата его флюсуют известняком, расход которого устанавливают изусловия обеспечения основности первично го шлакавэтих же иределах.Способ осуществляют следующим образом,По задан йому составу титаномагнетитового концентрата",кокси ка дл я агломерации, известняка и других добавокрассчитывают состав агломерата (окатышей) и его пустой породы, Корректируютрасход известняка в агломерационнуюшихту таким образом, чтобы обеспечивалась заданная основность пустой породыагломерата (перйичного шлака), Из условияобеспечения заданной основности конечного шлака находят расход сырого известняка,Состав чугуна, дутьевой и газодинамический режим устанавливают и поддерживаютв соответствии с технологической инструкцией.Пределы основностей шлака обосновываются результатами исследований вязкости (т), приведенными в табл.1, из которойследует, что в исследованном интервале от40 до 60 Т 10 г существует область (канал)оптимальных основностей, при которыхтемпературы кристаллизации шлаков(Т) минимальны (последние определены как точки1излома прямых в координатах 1 п ц = - ),ТОтклонение основностей в обе стороны отоптимальной связанос повышением температур кристаллизации,Количественная характеристика оптимальной основности выражается функцией(0,05 Т 10 г - 0,95). Колебания ее, обусловленные в частности нестабильностью состава"исоотношений компонентов шихты должнйбыть ограничены достаточно узкими пределами от (0,04 Т 10 г - 0,70) до (0,06 Т 10 г - 1,2),соответствующими, согласно табл,1, колебаниям температуры кристаллизации в пределах 10-15 К. Кроме того, во избежаниеперегрева шлака на всех стадиях его формирования, целесообразно и расход известняка при окусковании "титаномагнетйтовогоконцентрата устанавливать таким, чтобы30 35 40 45 50 55 51015 первичные шлаки (пуская порода) имели среднюю основность также (0,05 Т Ог - 0,95).П р и м е р. В качестве исходного сырья, подлежащего комплексной металлургической переработке с извлечением железа, ванадия и титана, принят Медведевский титаномагнетитовый концентрат состава,: Ее 53,12; ЕеО 30,34: Т 10 г 18,88; 5 Юг 3,0; А 1 гОз 2,51; СаО 0,89; МдО 2,09: Чг 05 0,96; МпО 0,61,Расход известняка (Ф) при агломерации находят по приближенной формуле, учитывающей разубоживающее влияние на состав пустой породы известняка и золы коксаФ =0,25 Ь+ с - 0,5 Ьа = 100 - 1,43 Ее+ 0,111 ЕеОЬ = 1,85 (СаО + и 510 г) + 1,73 а +,5) - 3,2 (а +5,массовые долинтов в концента, и - коэффициенты, определяющие основйость СаО:510 г = (гл Т 10 г - и).Например, для Медведевского концентрата при оптимальной основности (в= 0,05; и= 0,95) коэффициенты а, Ь, с равны соответственно 27,4, 56,75, 71,0, э расход известняка Ф= 10 к концентрату.Из титаномагнетитового концентрата с добавкой 10 известняка при расходе коксика 7 получен агломерат соСтава, ,4: Ее 48,33; ЕеО 11,8; Т 10 г 17,16; 510 г. 3,33; СаО 5,62; МдО 1,98; АгОз 2,55; Чг 05 0,87; МпО 0,54.В угольной печи сопротивления с использованием в качестве восстановителя древесного угля, из агломерата выплавлен первичный шлак состава,: Т 10 г 53,1; ЯОг 10,3; СаО 17,4; МдО 6,1; А 1 гОз 7,9; ЧгО 0,6; МпО 0,9; ЕеО 1,2, основность которого (1,69) соответствует оптимальной (СэО:510 г = 0,05 Т 10 г - 0,95 = 0,05; 53,1 - 0,95 = 1,70).Шлак, полученный из того же агломерата, но с добавлением зЬлы кокса из расчета расхода его 500 кг на 1 т чугуна с мас. : Т 10 г 50,7, Я 10 г 14,3; СаО 17,1; М 90 6,0; Аг 03 9,85; Чг 05 0,4; МпО 0,64; ЕеО 0,74 является конечным, но по основности не оптимальным (0,05 50,7 - 0,95) = 1,5820,2) 13,7, Поэтому часть шлака переплавлена с добавлением 6,8 г известняка на каждую 100 г шлака,Дляопределенйядополнительного расхода известняка ( Ь Ф ) на 100 кг шлака можно использовать приближенные формулы Ь 1 = 100+ 1,70 (СаО+ и БОг) = 100+ 1,071788971 Та бли цаСоставы и температуры кристаллизациисинтетических шлаков ф Теипературакристаллиза"оции, С СаО00 МЯО СаО 26,5 24,7 22,9 21,4 40 40 40 40 0,70 1385 0,90 1360 1,05 1352 1,20 1365 20,5 22,3 24,1 25,6 тПри 101 А 10 и ЗХ ИдО40 20,7 26,350 1828950 16,8 20,250 14,2 22,850 11,9 25,160 10,4 16,660 10,0 17,060 9,0 18,060 82 18860 7,1 19,9 1376 1451 1407 1393 1428 1420 1395 1405 1429 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1,27 1,60 1,20 1,60 2,10 1,60 1,70 2,00 2,28=0,25 132,8+ 960,8 - 0,5 132,8 = 6,8 кг.Полученные 3 пробы шлака исследовали на фильтруемость через коксовую насадку. Для этого пробу шлака загружали в верхнюю часть тигля с решетчатым дном, заполненным коксиком фракции 10 - 12 мм и нагревали со скоростью 3 К/мин до окончания фильтрации через слой коксика. При этом фиксировали температуру начала и конца фильтрации, количество вытекшего шлака, среднюю скорость фильтрации и остаток шлака в коксовой насадке. Для сравнения по той же методике из качканарского агломерата состава, %: Ре 56,8; Т 02 2,6; Я 02 5,4: А 20 з 2,8; СаО 6,67; МдО 2,70; Ч 20 ь 0,55; МпО 0,25 выплавили шлак мас.%: Т 02 9,2; Я 02 28,9; А 20 з 15,8; СаО 32,6; МдО 12,2: Ч 20 0,28; МпО 0,22; ЕеО 0,61,Результаты опытов, приведенные в табл.2, показывают, что высокотитанистый Опыт Состав шлака, нас.Ф первичный и конечный шлаки оптимальной основности с массовой долей Т 02 более 40% имеют примерно одинаковые характеристики фильтруемости и близкие к характе ристикам обычного шлака (прототипа), чтообеспечит устойчивую работу доменной печи с высокими технико-экономическими показателями. 10 Формула изобретения Способ доменной плавки титаномагнетитовых руд, включающий загрузку и проплавление шихты, содержащей оксид15 кальция, вдувание углеводородных добавокв горн печи, выпуск ванадиевого чугуна ититанистого шлака, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения технико-экономических показателей работы печи при до 20 стижении массовой доли Т 02 в шлаке 40%,оксид кальция вводят в шихту в количестве,обеспечивающем основность конечногошлака в пределах от (0,040% ТОз - 0,7) до1788971 Таблица 2 Характеристики фипьтруености шпаков я Температура, С тОсновОпыт Расход на 1 тчугуна, кг Основностьшпака ностьагпонешпака агпоне- известРат няк ТбпЗ Обоз рата 1(прототип) 1,13 1412 1494 26,6 2,68 2(первичныйшлак) 1,6 Э 53,1 10,3 1,6 Э 1420 1507 25,30,675 48,7 13,7 1,47 1418 1486 27,1 1937 2,57 3(конечныйшпак) 1937 45,0 1,69 3,22 1,69 0,649 50,7 14,1 1,21 1438 1535 47 4 1,63 1937 25 30 35 40 45 50 Составитель Н.ДунаевТехред М,Моргентал Корректор Н,Гунько Редактор Заказ 83 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 4(конечныйшпак без по- попнитепьного известняка).: азьы Крат ассоаая доля в ность шпака начапо конец Фиды- Фипьтрации рации дассоеая допя оснозности,СредняяскоростьФильтрации,ь нин