Способ обработки металлургического шлака

 

Изобретение относится к способам обработки металлургического шлака и может применяться в металлургии. Цель-повышение эффективности производства и степени утилизации тепла шлака. Способ включает операции послойной заливки в емкость расплава шлака и засыпки мелкозернистого материала в заданном соотношении, выдерживании до выравнивания температур, выгрузки и разделения компонентов системы . Соотношение шлак/мелкозернистый материал зависит от заданной температуры нагрева последнего, начальных температур компонентов, их теплофизических свойств, эндои экзоэффектов, потерь в окружающую среду. Степень утилизации тепла шлака возросла на 44%.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 04 В 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4797396/33 (22) 01.03.90 (46) 29.02.92. Бюл ЛФ 8 (71) Запорожский индустриальный институт. (72) В.В, Куклинский (53) 669.054.082(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1401024, кл. С 04 В 5/02, 1988.

Авторское свидетельство СССР

hh-1046212, кл. С 04 В 5/02, 1983. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ШЛАКА

Ъ (57) Изобретение относится к способам обработки металлургического шлака и может

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам переработки металлургических расплавленных шлаков.

Известен способ переработки расплава металлургического шлака, характеризующийся тем, что на поверхность двух установленных с зазором валков подают в центре расплавленный шлак, а по периферии — сырой измельченный известняк, прокатывают смесь в ленту и дробят ее, причем размер частиц известняка не превышает 1/2 толщины ленты, а соотношение шлак/известняк соответствует соотношению

Gun(qn+q»)-G ma(qg+qc). (1) где Ошл, бизв — массовые расходы шлака и известняка;

qn,q». цд, qc — удельные энтальпии перегрева и кристаллизации шлака, диссоциации и сушки известняка. .Однако тепло шлака используется в недостаточной степени. В соответствии с формулой. (1) шлак охлаждают известняком только до затвердевания, т.е. от 1420 "до

1210 С в соответствии с примером реализа,,!Ж„, 1715736 А1 применяться в металлургии. Цель — повышение эффективности производства и степени утилизации тепла шлака. Способ включает операции послойной заливки в емкость расплава шлака и засыпки мелкозернистого материала в заданном соотношении, выдерживании до выравнивания температур, выгрузки и разделения компонентов системы. Соотношение шлак/мелкозернистый материал зависит от заданной температуры нагрева последнего,. начальных температур компонентов, их теплофизических свойств, эндо- и экзоэффектов, потерь в окружающую среду. Степень утилизации тепла шлака возросла на 44%. ции способа. Между тем декарбонизация известняка заканчивается при 950 С и именно до этой температуры можно было бы охлаждать шлак. В соответствии с примером реализации способа объем вдавленного в расплав известняка составляет всего

22,7% к объему смеси. Если к тому же в известняке есть зерна, равные полутолщине прокатываемого слоя, то валки необходимо интенсивно охлаждать и терять на этом много тепла.

Проблематична возможность полезного использования обогащенного на 12-15%

СаО доменного шлака в металлургии и стройматериалах, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ, заключающийся в том, что жидкий шлак послойно разливают в траншею иэ ковшей, причем каждый слой засыпают прослойкой кускового материала (известняка, руды и др.). Для лучшего распределения шлака в кусковом материале, где размер элементов последнего равен 101715736

100 мм, прослойки располагают под углом

3-15 к горизонту.

Однако равномерного распределения твердого материала в шлаке не достигается.

Поскольку определенное соотношение

Ошл/Йчв Не выдерживается, то композиция представляет собою смесь шлака, извести и известняка. Наличие последнего не позволяет утилизировать высокоосновные металлургические шлаки наиболее эффективно— в сталеплавильном производстве.

При доставке ковшей к траншее часть тепла шлака теряется, на стенке ковшей образуются скардовины, которые затем приходится выбивать из ковшей и разбивать на более мелкие куски.

Цель изобретения — повышение эффективности производства и степени утилизации тепла шлака.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки металлургического шлака, включающем послойную. разливку шлака и засыпку слоев шлака твердым материалом, массу слоев расплава шлака и зернистого материала определяют из соотношения

1 !

ОшлИэ=(Сз t -Сз тз +qa+qoc)/(Сшл ° тшл-С шл t+цк), (2) где Gwn, 6з — масса шлака и зернистого материала соответственно, кг/г; тш,, т, — начальные температуры шлака и зернистого материала, С;

Сш, Cwnn — теплоемкость шлака пРи начальной и конечной температуре, кДж/кг град;

Чк, qp, qoc — удельные знтальпии кристаллизации шлака, диссоциации зернистого материала и потерь в окружающую среду, кДж/кг;

t"- конечная температура материалов.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом, Расплавленный шлак, периодически выпускаемый из металлургической печи, собирают в миксере, используемом для сепарации металла и в качестве копильника расплава. Из миксера шлак порционно выпускается в емкости, каждая из которых имеет приспособление для равномерной засыпки в нее мелкозернистого материала в виде слоев заданной толщины. В результате в емкости набирается многослойная система, состоящая из чередующихся прослоек жидкого шлака и мелкозернистого материала,; апример, с размерами зерен 1-5 мм.

Масса расплава и твердого материала находятся между собою в определенном соотношении благодаря дозированной подаче компонентов системы. Вследствие мелкозернистости твердого материала шлак заКонечный продукт конвертерного передела

Начальная температура шлака, twn С

Зернистый материал

1600

Известняк (условно 100 са C03) Начальная температура известняка,tn, С 0

Плотность шлака в расплаве, р wn,êl/è 2200

Насыпная плотность известняка, рз, кг/мз 1690

Заданная равновесная температура систе мы, t", С 950

Теплоемкость шлака, Cwn и Cwn, ккал/кг град при 1600 С 0,63 при 950 С 0.353

Теплоемкость известняка при 950 С. С, ккал/кг град 0,26

Удельная величина кристаллизации шлака

50

Включена в значение теплоемкости при 1600 С

Удельная величина диссоциации известняка, мораживается в верхних уровнях каждой прослойки и не пропитывает порозности зернистого материала. Прогрев последнего осуществляется теплопроводностью.

5 Заполненную емкость выставляют на площадку ожидания и выдерживают до тех пор, пока ориентировочно не выравняются температуры горячего и холодного теплоносителей. Затем содержимое емкости выгру10 жают на грохот, где отделяются прослойки затвердевшего шлака и прокаленный мелкозернистый материал.

Далее шлак может быть раздроблен на крупные куски и использован в качестве го15 рячего кускового теплоносителя или компонента одного из металлургических переделов в соответствии со своим химическим составом. Последний в результате отверждения шлака несколько изменяется, 20 так как в шлак запекается часть зернистого материала.

Пример, Находят соотношение шлак(зернистый материал прои следующих исходных данных:

25 Шлак

1715736 цд, ккал/кг

Удельная величина потерь в окружающую среду, цос

По уравнению (2) находят

400

01 ЬСэ

Составитель В.Куклинский

Редактор Н,Киштулинец Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Шевкун

Заказ 574 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

G „0,26 ° 950+400+0,1 0,26 950+400

G з 0,63 - 1600 — 0.352 900

Удельный объем расплава

Чшл-1,056/2200=4,8 10 4, Удельный объем известняка 10

Чз=1/1690=5,9 10

Соотношение объемов шлака и известняка

Чшл/Чз=4,8 10 !5,9 10 =82 M /M .

Реализация способа, 15

В шлак4овый ковш объемом 16 м заливают 7,17 м расплавленного шлака (15,77 т) и засыпают 8,83 м мелкозернистого материала — известняка (14,92 т), состоящего иэ частиц размером 1-5 мм, Высота прослойки 20 шлака 96 мм, высота прослойки известняка

120 мм.

Ковш выдерживают в течение 1,5 ч, 1 результате в системе устанавливается равновесная температура 950 С. После этого 25 ковш опоражнивают на грохот и разделяют пластины шлака и известь, В результате получают 6,85 т извести и 17 т шлака, в том числе 1,2 т запекшейся в шлак извести. Таким образом, содержание СаО в шлаке уве-. 30 личивается на 7,067.

Шлак дробят на куски размером 60-100 мм. Этому способствует то обстоятельство, что толщина дробимых слоев составляет 85- 35

90 мм. Кусковой шлак используют в доменной или конвертерной плавке. Известь применяют в качестве составляющей агломерационной шихты или по иному назначению. 40

Утилизация тепла шлака непосредственно в ковше с образованием относительно тонких прослоек шлака предотвращает образование скардовин и уменьшает издержки производства на переработку шлака. 45

Быстрое понижение температуры шлака в ковше уменьшает потери тепла в окружающую среду на 10-20 .

Разделение компонентов смеси позволяет получить ценный продукт — известь.

Отверждение шлака слоями высотой

80/95 мм приводит к эффективному образованию в последующем крупных кусков шлака, необходимых для утилизации его в металлургии.

По сравнению с аналогом степень утилизации тепла шлака возрастает íà 44 .

Эффект изобретения увеличивается с ростом температуры кристаллизации шлака.

Ожидаемый экономический эффект составляет 13 руб на 1 т конечного конвертерного шлака и 4,44 руб, на 1 т доменного шлака.

Формула изобретения

Способ обработки металлургического шлака, включающий послойную разливку шлака и засыпку слоев шлака твердым материалом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности производства и степени утилизации тепла шлака, массу слоев расплава шлака и зернистого материала определяют из соотношения

6шл /6з=(Сз t Ñç тэ +Цд+Ц ос)/(Сшл тшл -Сшл т +цк), где 6шл, 6з — масса шлака и зернистого материала соответственно, кг/кг; ! тшл, Ь вЂ” начальные температуры шлака и зернистого материала. С;

t — заданная конечная температура шлака и зернистого материала; ! !/

Сшл, Сшл — теплоемкость шлака при начальной и конечной температуре, кДж/кг»

»град;

l!

C3, C> — теплоемкость зернистого материала при начальной и конечной температуре, кДж/кг град; цк, цд, цос — удельные знтальпии кристаллизации шлака, диссоциации зернистого материала и потерь в окружающую среду, кДж/кг,