Способ получения нормального электрокорунда

СОЮЗ СОЕЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХСПУБЛИК 1)5 С 01 Р 7/3 ОБР ЕНИЯ дение време шению к умень"оэнерГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ(71) Ленинграпский государственныйнаучно-исследовательский и проектныйинститут основной химической промыш"ленности(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НОРМАЛЬНОГОЭЛЕКТРОКОРУНДА(57) Изобретение относится к технологии абразивных материалов, преимущественно к получению нормальногоэлектрокорунда. Цель изобретения -уменьшение удельного расхода электроэнергии и сокращение времени плавки.Это достигается плавкой агломерированного боксита в присутствии углеродистого восстановителя в рудотермической печи с первоначальной загрузкой в печь 50-707. шихты от общегорасхода ее на плавку, содержащей3-6 мас.Х восстановителя, и дальнейшим увеличением его в шихте при непрерывной или периодической догрузке Изобретение относится к технологииразивних материалов, преимуществен 801710507 А 1 таким образом, чтобы к концу плавки общая концентрация восстановителя в шихте соответствовала стехиомет-рическому значению, с последующим раздельным выпуском корунда и ферросплава, причем при непрерывной загрузке концентрация восстановителя в догружаемой шихте определяется по дормуле С, = С, + 2 Г,(С-Ор)/С,-Сз х (; /з), где Сб , С и С - концентрация восстановителя соответственно в догружаемой шихте в момент в загруженной шихте к моменту с; и стехиометрическое, мас. Е; С и С - количество шихты, соответственно необходимое на плавку и загруженное в печь к моменту с;, т; с и с, - вред,л, мя от начала непрерывной загрузки до соответственно. конца плавки и момента определения концентрации, ч; а при периодической загрузке по формуле С, = С + С,(С;, - СГС-Си х(С;/О,- С 3, где С Сеи Сб содержание восстановителя соответственно в -ой загрузке, в загруженной к данному моменту шихте и стехиометрическое, мас. Х; О, Сзи О; - количество шихты, соответственно общее, загруженное в печь к данному моменту и в -ой загрузке, т, По сравнению со способом-прототипом такое вепроцесса приводит к сн и плавки на 0,5-1,0 ч удельного расхода элек 4,5-10 Х. 2 з.п. Ф-лы.1710507 Известен способ получения электрокорундовых материалов путем плавкиагломерированного.,боксита с углеродйстым восстановителем В рудЪотермических электропечах с периодическимраздельным выпуском эцектрокорунда иферросплава,В процессе получения электрокорунда выделяют 4 стадии: загрузка шихты,ее расплавление, доводка расплава ивыпуск его .из печи. Практически всевремя плавки занимают, примерно поровну, стадии расплавления пихты идоводки расплявя, Нячялом доВОдкисчитается момент вскрытия (проплавления) колошника. На стадии загрузкишихты в дечь грузится весь восстано"витель и 1 Л или 2/3 всего агломерата, загружаемого в печь на одну плав-.2ку. Остальной агломерат загружаетсяв процессе доводки расплава,Недостатком этого способа является периодичность процесса, котораяобъясняется относительно низкой температурой плавления агломерата (15501650 С) по сравнению с температуройплавления образующегося высокоглиноземистого продУкта - корунда (20502150 Г), Большая разница в температурах плавления исходного материалаи конечного продукта не позволяетосуществить перегрев и выпуск расплава из-под колошника, так как повы- .шение температуры под ними, необходимое для расплавления и перевода ко;.рында в жидкотекучее состояние, приведет к расплавлению дополнительныхколичеСтв агломерата, снижению температуры расплава и содержанию в нем 40глинозема. Как следствие, стадия доводки расплава будет проходить приоткрытом колопнике и сопровождатьсябольшимй тепловыми потерями с зеркала,р 4 сплава как за счет лучеиспускания, 45"так и в результате свободного кон вективногв теплообмена. Кроме того,доводка.расплавапри открытом колошнике сопровождается тяжелыми условиями работй обслуживающего персонала. 50Следовательйо, сокращение временидоводки расплава при неизменной про,изводительности печного агрегата имеет большое значение в плане сни 5 жения удельного расхода электроэнергии, улучшения условий труда обслуживакицего персонала и работы оборудования,С целью стабилизации процессапредложено загружать в печь брикетына основе агломерата и углеродистоговосстановителя в начальный периодкрупностью 50-150 мм В количестве50-0% от всей пихты со стехиометрическим содержанием углерода в них,а за 0,6-2,0 ч перед вь,луском распла-.ва загружают брикеты крупностью в2"5 раза меньше первоначальных вколичестве 10-40% от веса пихты ссодержанием углерода в них на 5-20%больше стехиометрического.Недостатками известного способаявляются высокий расход электроэнергии и серьеных материалов на плавкусложная система подготовки пихты кплавке (получение брикетов, разногосостава и размера) и вследствие этогоудорожание продукта; трудоемкостьпроизводства,Наиболее близким по техническойсути и достигаемому результату кпредлагаемому является способ выплавки нормального электрокорунда, в ко-,тором с целью уменьшения удельногорасхода электроэнергии углеродистыйВосстяновитель предварительно разделяют на две Фракции: 4-8 мм и 0 4 мм;в начале плавки в печь загружают 5070% восстановителя Фракции 4-8 мми после проплавления колошника - остальные 30-50% Фракции 0 4 мм.К недостаткам способа относитсясложная система подготовки восстановителя, необходимость иметь отдельныетранспортные линии и бункера для восстановителя разной Фракции.Целью изобретения является снижение удельного расхода электроэнергиии сокращение времени плавки. Цель достигается тем,что в способе выплавки электрокорунда, включающем загрузку шихты, состоящей из агломерированного боксита и углеродистого восстановителя, плавку ее доводку и выпуск продуктов плавки, первоначалЬ- но загружают 50-70% шихты, содержащей 3-6 мас.% восстановителя, а в дальнейшем пихту погружают непрерывно или периодически при постепенном увеличении содержания в ней восстановителя с таким расчетом, чтобы общее количество его в загруженной пихте соответствовало стехиометрическому по отношению к количеству боксита.При непрерывной дозагрузке значение текущей концентрации восстанови" теля в пихте (СВ.) может измениться н соответствии с уравнением2 Сш(Са - Сез)С С, С)( где С и С - количество шихты необЮ 3ходимой на всю плавкуи первоначально загружаемой соответственно где С 1концентрация восстановителя в 1-той загрузке, мас. %; концентрация восстановителя во всей шихте, загружаемой 45 на ппавку, мас,%;концентрация восстановителя в загруженной к данному моменту шихты, мас. %;количество всей шихты, необходимой на плавку, т; количество шихты, загруженной в печь к данному моменту;количество загружаемой ших 55 ты в 1-той загрузке, т,1Известно изменение количества загружаемой шихты в процессе плавки,при минимальном содержании восстановителя;С - концентрация восстаноЬ 15вителя во всей шихте,загруженной на плавку,мас. %;С - концентрация восстановителя в загруженнойк моменту с., шихты,мас,%;- продолжительность непрерывной загрузки, вовремя которой меняется 25концентрация восстановителя в шихте, ч;л,С- время от начала непрерывной загрузки (текущее время), ч. 10При периодической (дискретной) загрузке после загрузки 50-70% шихтыс минимальным содержанием в ней восстановителя 3-6% в дальнейшем шихтазагружается периодически отдельнымипорциями при увеличении концентрациивосстановителя в каждой порции в соответствии с уравнением Однако концентрация восстановителяв ней соответствует стехиометрическлму, а изменяют только Фракционныйсостав восстановителя в разные периоды плавки,В предлагаемом изобретении независимо от типа (периодически или непрерывно) осуществляется загрузка шихтыв печь, измеряется или нет фракционный состав восстановителя, количествоего в шихте в процессе плавки изменяется с 3-6 мас,% в начале плавки достехиометрического 8-9 мас.% в концеплавки,Положительный эйбект такой загрузки шихты с нарастающим содержанием в ней восстановителя заключаетсяв том, что в этом случае большуючасть плавки в печи находится недовосстановленный расплав, температураплавления которого (1850-1950 С)ниже температуры плавления корунда(2050-2150 С), Таким образом разницамежду температурой плавления недовосстановленного корунда и шихты почтивсе время плавки не превышает 150 Со(согласно существующей теории наличие закрытого колошника в печи возможно, если температура плавлениярасплава не превышает температурыоплавления шихты более чем на 150 ),Только после полного восстановленияпримесей в корунде его расплав перегревается при открытом колошникедля придания ему жидкотекучего состояния, необходимого для успешноговыпуска,Как показали опытные плавки,содержание восстановителя в первой загрузке менее 3 мас.% приводит к сильномушлакованию шихты, вследствие чегопечь приходится часто отключать дляручной обработки колошника. При этомрезко возврастает расход электроэнергии,Содержание в первичной загрузкевосстановителя более 6 мас.% ведетк увеличению времени плавки и удельного расхода электроэнергии, так какуже в начале плавки образуется тугоплавкий расплав с высоким содержанием А 10.Изменение концентрации восстановителя может происходить по-разному.Если после проплавления первоначально загруженной шихты, остальная шихтазагружается непрерывно до моментадоводки, то при постоянной дозировке компонентов шихты (бокситового агломерата и восстановителя) концентрация восстановителя в шихте определя 5 ется по Формуле сь - С(4)э тВЬ л л ф (5)з-тгде Ь Г =Г -Са - масса бокситовогоЬаеагломерата которую необходимо погрузить в ваннупечи, т;Г 8 а , Г - общаЯ масса боксиЯта на плавку и егоколичество в 1-йзагрузке;0 = 0 8 - Г е - масса восстановите"Е - 8 Е,ля в догружаемойшихте, т;с и- заданное времяь тплавки до доводкии текущее значениевремени, ч.Возможно изменять содержания восстановителя в расплавляемой шихте путем постепенного увеличения дозировкивосстановителя, например, по заданнойпрограмме или формуле (1). При периодической догрузке шихты в печь концентрация восстановителя в каждой загрузке определяется по формуле (2),1П р и м е р 1 (известный). Процесспроводят в открытой печи мощностью10,5 ИВА. с тремя самообжигающимисяэлектродами. В качестве исходных м атериалов используют бокситный агло- "мерат (содержание, мас. : А 10 н/м62; 80 н/б 4; СаО н/б 0,15; п,п.п. -0,9) и антрацит (содержание, мас,%:55Я 1 н/б 1,4; СаО н/б 0,4; НО общ,н/б 6,0; зольность н/б 6,3). На однуплавку загружают 40 т шихты при обгде Г - количество восстановителя8на одну плавку, т;Ге " количество восстановителя3в 1-и загрузке, т;Г - масса шихты на одну плавку,т;Гы - масса подгружаемой шихты,т 5Дозйровка каждого компонента вэтом случае рассчитывается по формуле:50 П р и м е р 3. Проводят аналогично примеру 2, но догрузку шихты в печь производят периодически, причем содержание восстановителя в каждой догрузке изменяется в .соответствии с уравнением (2). Через 3 ч после проплавления колошника в печь догружают 8 т шнхты с содержанием 11,1 мас.% восстановителя (0,9 т). После вторичного проплавления колошника загружают оставшиеся 7 т шихты, содержащей 24,4 мас. . восстановителя (1,7 т) при времени плавки 7,2 ч. щем содержании в ней восстановителя 8-9 мас.% (около 3,6 т),После окончания предыдущей плавки и выпуска расплава в печь грузят 25 т шихты (62,5% от общего количества), содержащей 23,5 т восстановителя (9,4 мас,%), В момент открывания колошника догружают оставшиеся 15 т шихты, содержащей 1,25 т восстановителя (8,4 мас.%).В процессе плавки от ее начала до появления открытого зеркала расплава напряжение снижали от 228 до (203- 182,5) В, а ток соответственно уменьшали от 25-27 кА, поддерживая рабочую мощность постоянной. С учетом доводки и раФинирования расплава удельный расход электроэнергии составил 1555 кВт.ч/т.П р и м е р 2, Процесс проводят в той же, что и в примере 1 печи с теми же исходными компонентами, Пер-воначальная загрузка составила 25 т шихты с содержанием восстановителя 4 мас, , (1 т) Напряжение на электродах составляет 228 В, а ток - 20- 25 КАПогрузку оставшейся части шихты (15 т) производят непрерывно с возрастанием содержания в ней восстановителя в соответствии с уравнением (1). При загрузке бокситового концентрата 3,6 .т/г в первый час загружается 0,4 т (10 мас.%), во второй - 0,8 т (18,2 мас,%), а в третий - 1,2 т (25 мас.%). В последующий. период плавки догружают оставшиеся 1,8 т бокситового концентрата, а электрические параметры изменяют аналогично примеру 1, Общее время плавки составляет 6,5 ч, а удельный расход электроэнергии - 1485 кВтч/т при том же качестве получаемого электрокорунда.1710507 Ьз 3 де еют указан значения 5 личеств ы в -йе, т,Пример Способ ллввк ая загрузка ра загрузк Кодачес"чо вос та новите ля, т Полн- Колчестно че нценКон- цептратвосстановнтерацияосстаовитечес вос ас.Х 9,415,0 1,254,0 Загрузка проот 1 О ло 2524,0 О,О 0,92,0 5,0 0,35 85 1 Извес нмй ввалилась осстановятеля в инхте 1485 1,0 25 вменением сол 14 1 1 7,0 3 Пернолическп 25,1,7 34 3,0 2 1600н 05 255 н н е,- пример проворится в условиях, лелаиих ва пределамн заявленного интервале П р и м е р ы ц. Проводятсяаналогично примерам 2 и 3, Условияпроведения и полученные результатыприведены в таблице.Как видно из таблицы, проведениепроцесса по предлагаемому способупо сравнению с известным способомсокращает время плавки на 0,5-1,0 ч,расход электроэнергии снижается на 104 з 5- 103,Формула изобретения1. Способ получения нормального электрокорунда, вкл 7 очающий плавку 15 агломерированного боксита в присутствии углеродистого восстановителя в рудотермической печи с первоначальной загрузкой в печь 50-70% шихты от общего расхода ее на плавку и перио-. 20 дическим раздельным выпуском корунда и ферросплава, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения удельного расхода электроэнергии и сокращения времени плавки, концентрацию .восстановителя в первоначально загружаемой шихте поддерживают равной 3-6 мас,йу а затем увеличивают при непрерывной или периодической загрузке шихты до достижения к концуплавки концентрации восстановителя в загруженной шихте,равной стехиометрическому. значению по отношению к количеству боксита.2, Способ но п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тейз что концентрацию восстановителя в догружаемой шихте при непрерывной загрузке определяют поформуле 2 Сш (Св -Свз)СЬ;= СВ+ С 0ю 3 "З где С - концентрация восстановителяв догружаемой шихте в момент б з мас; 7;С- концентрация восстановителяЪв загруженной к моменту с,шихты, мас. 7;С - стехиометрическое содержаЬние восстановителя в шихте,мас. 7;Г ш - количество шихты, необходимое на плавку, т,Г р - количество шихты, загруженное в печь к моменту 8 тз р- время от начала непрерывнойзагрузки до конца плавки,ч;л.с; - время от начала непрерывнбйзагрузки до момента определения концентрации, ч.3, Способ по п. 1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что концентрацию восстановителя в догружаемой шихте припериодической загрузке определяютпо формуле