Способ получения периклаза

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРИКЛАЗА ь дуговой электрической печи путем 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 п.1, отличают и и с я тем, что, с целью повы- g шения качества выплавляемого, перикла (Л за, соотношение толщины слоя кристаллического оксида магния, и слоя засып ,ки 1 : 1,6-0,1 .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цу) С 04 В 35/62

В("е<

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3406811/29-33 (22 ) 26.03.82 (46) 30.11.83. Бюл. 9 44 (72) В.В.Скороду еюв, Ю.И.Сторожев, В.В.Мечев, B.A.Êóòâèöêèß, Р ° И.Смирнова, Б.Н.Лобанов, Г.A.Чернов, С.П.Грачев и P.И.Ушнурцев (71) Красноярский ордена Трудового

Красного знамени институт цветных металлов им. М.И.Калинина и СевероАнгарский рудник Объединения "Енисейзолото (53) 666.97(088.8) (56.) 1. Авторское свидетельство СССР

М 389017, кл. С 01 F 5/06, 1973, 2. Юзвук Ц.И. и др. Производство плавленного периклаза иэ природного сырья. -"Огнеупоры", 1972,9 7,с.5-11 (прототип). (54)(57) 1, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРИКЛАЗА в дуговой электрической печи путем

„„SU„„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 п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что,,с целью повы- N шения качества выплавляемого перикла-Е эа, соотношение толщины слоя крнстал лического оксида магник и слоя эасып ,ки равно 1 : 1,6-0,1

1057474

Изобретение относится к производству периклаза, широко применяемого во многих отраслях промышленности, в частности электротехнической — для изготовления трубчатых электронагревателей, ь еталлурги еской - для 5 изготовления высокоогнеупорных материалов. .Известен способ получения периклаза путем плавки магнийсодержащего сырья в дуговой электрической печи, ванну которой передвигают со ско" ростью 5-500 мм/ч, и температурный градиент в подине поддерживают в интервале 1-100 град/мм C1 ).

Однако указанный способ, особен- 15 но при,использовании необожжениого магнийсодержащего сырья имеет малую производительность, обусловленную узким .фронтом плавления и значитель,Иыми тепловыми потерями с поверхности 0 проплавляемой шихты.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получечия периклаэа путем плавки на блок в ванне дуговой электрической печи необоювенного магнийсодержащего сырья 2 1.

Недостатком известного способа является повышенный расход .электроэнергии иэ-за наличия в межэлектродном пространстве выплавляемого блока непроплавившейся зоны шихтовых мате- 30 риалов. Эта зона образуется при разогреве печи вследствие низкой,теплопроводности„обожженногО магнийсодержащего сырья, которое загружают перед плавкой в нижнюю часть плавиль 35 ной ванны под кокс слоем толщиной, 550-600 мм.

При полном выгорании кокса печь выходит на заданный токовый режим, шихта поступает из бункера в колош- и никовую зону, нагревается, спекается и плавится. K этому моменту в верхней части слоя засыпки заканчивается процесс формирования расплавившегося основания выплавляемого блока. В этом, основании непроплавившаяся эона имеет максимальное сечение, которое по мере поступления шихты и подъема электродов, постепенно оплавляясь, сужается, Размеры непроплавившейся зоны за- 5О висят от диаметра электродов, диаметра.из распада и подводимой мощности.

При увеличениидиаметра распада электродов увеличивается площадь сечения выплавляемого. блока и выход переклаэа 55 возрастает на 15-20%.Однако в этом случае увеличиваются и размеры непроплавившейся эоны; Например, ее высота иногда может достигать размеров, определяемых ходом электродов. 60

Формирование непроплавившейся зоны продолжается до тех пор, пока существуют неравновесные условия процесса плавки. При достижении условий равенства скоростей плавления 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 з эны 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 достигается тем, что согласно способу получения периклаза в дуговой электрической печи путем засыпки перед плавкой

s 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 магнийсодержащего сырья и кристаллического оксида магния 1 : 0,05-0,3 °

С цельк повышения качества выплавляемого периклаза, соотнсыение толщины слоя кристаллического оксида магния и слоя засыпки равно 1 : 1,6-0,1.

Вследствие высокой теплопроводности кристаллического оксида магния (36 Вт/(м K) при 373 К, 6,11 Вт/(м К,I 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 псщ 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

15

Весовое соот ношение засыпки и кристаллического оксида магния

Производительность, кг/ч

Исходное соотношение толщин слоев кристаллического оксида магния и засыпки

Выход электротехнического периклаза, Ъ

Расход электроэнергии, кВт-ч/т

1: О

85,6

О: 1

4435

233

83,8

4392

237

4328

0,5

1 з 0,15

88,2

245

4587

230

90,2

0,1

1 s 0 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 шихтовых 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 по( дины 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.

Наличке по сечению прогретого слоя футеровки одины 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 обесйечивает к началу процесса кристаллизации соотношения температурньнс градиентов центральной и подэлектродной зон футеровки блпгоприятных для одновременного удаления примесей вверх по всему сечению выплавляемого блока и в его периферийные зоны.

П р и м e p. 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 межэлектродное пространство нлавильной ванны загрукают 150 кг кристаллического оксида магния, а затем засыпают 1000 кг обожженного магнезита. Исходное соотношение толщин слоев равно 1 г 0 5 (кристаллического оксида магния

200 мм, слоя засыпки над ней 100 мм).

Сверху на засыпку подают кокс в количестве 45-50 кг на плавку. В процессе, плавки,. по мере подъема электродов, в ванну печи загружают

40 т магнезита, содержащего, вес.Ъ:

БХО .0 48, Ре2О 0,15) Al ОЭ 0,41, Са0 0,67; Mg0 17,57; 50 )? поверь

30 при прокаливании и 300 кг глинозема, Получают периклаз электротехнический следующего химического состава, вес.%: SiOy О, 27, Fe>0> О, 23, Al 03 0,51, СаО 1,04, М80 97,92 и

35 0,33 потерь при прокаливании.

Расход электроэнергии на 1 т периклаза (в том числе электротехнического и металлургического) составляет

4328 кВт ч. Производительность по периклазу 245 кг/ч при выходе электротехнического периклаза.88,2%, Аналогично проводят плавки с загрузкой кристаллического оксида магния под слой засыпки из обожженного сырья при различных весовых

45 соотношениях и соответствующем изменении исходного соотношения толщин слоев.

Результаты представлены в табл.1. езите Fe О О . 15Ъ.

iTабли

1057474

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 колошнико вую зону, и, как следствие этого, изменение плотности лучистого потока энергии, поступающего на fp !

Содержание в магнезите Fe О., 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- 30 ке под засыпку кристаллического оксида магния эффективность процесса повышается при любом качестве загружа- емого н нанну необожженного магнийсодержащего сырья, 35

Таблица 3

Выход периклаза по классам, Ъ

ПЭ-2К

ПЭ-1К

ПЭ-ЗК

22,48

1,54

5,55

19,02

Если содержание Fe u в необожжен«ом магнезите равно 0,01%, то ньнсод у периклаза по классам иэ 100 т магнезита составляет, нес.В: для предлагаемого способа ПЭ-1К 5,64; ПЭ-2К

19,49, I!. )-Зк 2,82; для промышленного

cnoroe,а ПЭ-1К 3,19; ИЭ-2К 21,34 и ПЭ-3К 1;69. При опытной технологии вс соное соотношен <е слоев засыпки и

ВПЛППП Заказ 9 503/28

Тираж 622 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4

Изменение параметров, %

Снижение на 1 т периклаза расхода:

Повышение произвводительности по периклазу

Условия подготовки плавильной ванны

Плавка с загрузкой кристаллического сксида магния под слой засыпки (при соотношении толщин слоев 1 : 0,3-0,5

П анка беэ загрузки кристаллического оксида магния (слой засыпки 600-650 мм) поверхность плавящейся шихты.

В табл. 2 приведена относительная количественная оценка влияния загрузки кристаллического оксида магния на основные параметры процесса планки магнезита, содержащего различное количество F- O>. Плавки проводились в буговой печи ОКБ-955 при оптимальном соотношении слоев засыпки и кристаллического оксида магния.

Таблица 2

Результаты, представленные в табл. 3, получены при плавке магнезита, содержащего предельное значение Fe Os (0,611- 0,12%, которое обеспечивает получение периклаэа ПЭ-2К при пролышленном 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.