Металлизация доменных шламов с удалением цинка

Перспективы получения легирующих материалов.

И.М.Шатохин, М.Х.Зиатдинов, А.В.Кутищев, А.В.Бессмертных

воляет выплавлять автоматные стали с макси- мости в состав новой легирующей композиции

мальным содержанием серы при высоком и ста- может быть включен титан, ванадий, кальций и

бильном усвоении его расплавом. При необходи- другие сульфвдообразующие компоненты.

Библиографический список

1. Lijas M., Nillson G.-O. Development of Commercial Nitrogen // Rich Stainless Steels: Material Science Forum Vols. HNS 98. 1999. P. 189-200.

2. Журавлев B.H., Николаева О.И. Машиностроительныестали: Справочник. М.: Машиностроение, 1992. 480 с.

3. Tanaka Y., Urabe T., Nagataki Y. New Type of High Strength Steel for Exposed Panels // JFE Technical Report. 2004. No. 4. P. 17-24.

4. Мержанов А.Г. Твердопламенное горение. Черноголовка: ИСМАН, 2000. 224 с.

5. Ферросплавы: Справочник / Мизин В.Г., Чирков Н.А., Игнатьев B.C., Ахманаев С.И., Поволоцкий В.Д. М.: Металлургия, 1992. 415 с.

6. Зиатдинов М.Х. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез азотированного феррованадия: Дис. ... канд. тех. наук. Томск, 1982. 152 с.

7. Patents 30 11 962 C2 (Germany), 2 080 785 B (Great Britain) Production of metallic compositions / Ziatdinov M.Kh., Maximov Y.M., Kolmakov A.D.

8. Легирующий материал на основе нитрида кремния и способ его получения: Пат. 2218440 Россия, С22С 33/00 / Зиатдинов М.Х. (Россия).

9. Способ производства легирующего материала на основе нитрида кремния: Пат. 2210615 Россия, С22С 33/00 / Шатохин И.М., ЗиатдиновМ .X., НосовА.Ф., Чирков В.А. (Россия).

УДК 669.1

Б. А. Никифоров, В. А. Бигеев, С. К. Сибагатуллин, Н. П. Панишев, А. И. Ушеров, А. В. Пантелеев

МЕТАЛЛИЗАЦИЯ ДОМЕННЫХ ШЛАМОВ С УДАЛЕНИЕМ ЦИНКА

В настоящее время на крупнейших металлургических предприятиях Российской Федарации за длительное время эксплуатации доменных и стале плавильных цехов накоплено большое количе -ство шламов. Они являются мелкодисперсными продуктами улавливания газоочистками в виде водяной пульпы. Доменный шлам имеет приблизительно следующий химический состав: 55...58% БеОобщ, 1,15... 1,30% 2п, 10... 13% угле -рода (в ввде коксовой пыли).

В ОАО “ММК” за 2004 год образовалось

328.5 тыс. т доменных шламов. После обезвоживания в отделении вакуумно-фильтрационных установок (ВФУ) 131,5 тыс. т направлены на под -готовку к агломерации по временной схеме, а

100.6 тыс. т - в агломерацию без подготовки. Остальное количество ушло в шламохранилище. Все образовавшиеся в 2004 году 108 тыс.т конвертерных и 5,3 тыс. т мартеновских шламов отправлены в шламохранилища. Всего в шламохранили-щах и гвдрозолоотвалах находится более 20 млн т различных шламов, хвостов обогащения железных руд и других железосодержащих отходов.

Обогатительной лабораторией ЦЛК было предложено удалять из доменных шламов цинк методом мокрой магнитной сепарации при низ -кой напряженности магнитного поля сепараторов.

Несовершенство этой схемы подготовки шлама, которую можно считать временной и вынужденной, привело к удалению в хвосты 24,8 тыс. т же -леза, 15 тыс. т углерода, 611 т цинка. Хвосты направлены в шламохранилище.

Использование 100,6 тыс. т неподготовленных шламов в агломерационном процессе увеличивало количество настыле образующего ком -понента (цинка) в доменных печах. Например, в августе 2005 г. из доменной печи № 8 комбината удаляли цинковую настыль проведением взрыва.

Реализация принятого в ОАО “ММК” нового направления улучшения качества агломерата охлаждением и грохочением в ближайшие 2 года снизит выход доменных шламов в 5-8 раз, но общее количество цинка в колошниковой пыли и шламахостанется неизменным (около 2,84 тыс. т в год) за счёт повышения концентрации в них цинка.

С целью возврата вторичного железосодержа-щего сырья (доменных шламов) в производственный цикл, в лаборатории кафедры МЧМ МГТУ им Г.И.Носова были проведены эксперименты по низкотемпературному бескоксовому восстановле -нию доменных шламов. Суть этих экспериментов сводилась к тому, что, используя возможности пе-чи Таммана, моделировался процесс низкотемпературной металлизации шламов с параллельным

МЕТАЛЛУРГИЯ ЧУГУНА И СТАЛИ

Рис. 1. Схемаустановки металлизации шламов и улавливания цинка:

1 - графитовые тигли с шихтой; 2 - графитовый блок;

3 - графитовая труба; 4 - очистной контейнер

удалением из сырья цинка. Схема установки приведена на рис. 1.

В первой серии экспериментов в графитовые тигли загружалось примерно 300 г шламов, затем тигли помещались в рабочее пространство печи, нагревались до температуры 750... 845° С и вы -держивались при: заданной: температуре 60 мин. Затем полученный продукт извлекался из тиглей и направлялся на магнитное обогащение. Загружаемый: доменный шлам имел следующий химиче-ский состав, %: Бе - 49,5; Бе0 - 10,4; Бе203 - 59,1; 8Ю2 - 4,58; АЮ - 1,44; СаО - 4,11; 1^0 - 0,91; Р - 0,022; МпО - 0,14; 8 - 0,235; ТЮ2 - 0,27; 2п -0,83 ; С - 13,1; Сг - 0,07.

В наших условиях при: металлизации: данного вида железосодержащего сырья возможны протекания в той или иной степени следующих химических реакций:

Результаты лабораторной металлизации доменных шламов

№ Массовая доля, % Температура металлизации, ос

Fe FeMeT FeO Zn

1 78,8 73,90 5,07 0,23 820

2 76,1 60,20 19,44 0,17 820

3 72,4 43,20 35,80 0,22 820

4 75,1 55,90 24,19 0,15 825*

5 77,0 63,50 16,19 0,15 825*

6 75,7 59,80 19,46 0,22 835

7 72,4 44,00 35,54 0,21 830

8 70,7 37,40 41,6 0,22 830

9 71,1 42,10 36,90 0,27 830

1) 6 Бе203 + С = 4Бе304 +С02; 71,30 кДж/моль; 660 К;

2) 2Бе304 + С = 6Бе0+ СО2; 243,20 кДж/моль;

1020.1070 К;

3) 2Бе0 + С = 2Бе + С02; 146,16 кДж/моль;

1120.1170 К;

4) 3Бе203 + С = 2Бе304+С0; 121,90 кДж/моль; 660.1030 К;

5) Бе304 +С = 3Бе0 + СО; 207,85 кДж/моль;

1020.1070 К;

6) Бе0 + С = Бе + СО; 159,33 кДж/моль;

1120.1170 К;

7) 2п0 + С0 = 2п + С02; 65,8 кДж/моль; 650.850 К;

8) 2п0 + С = 2п + С0; 238,5 кДж/моль; 1363 К.

Химический состав продуктов металлизации приведен в таблице.

Из приведенных данных видно, что максимальное снижение содержания цинка (вредная примесь) с 0,83 до 0,15% достигается при темпе -ратуре 825° С.

Исходя из усредненного химического состава получим (расчет велся на 100 кг шихты), что на проведение данных химических реакций при условии, если реакции восстановления протекают только за счет содержащегося в материале углерода, на восстановление оксида цинка требуется 1,23% углерода, содержащегося в материале.

На восстановление железа потребуется весь оставшийся углерод, причем содержание металлического восстановленного железа не превысит 25.30%. По-видимому, остальная часть металлизации железа происходила за счет углерода тиглей.

Изменение температуры печи Таммана и верха установки цинкоулавливания

1600 Q 1400 £ 1200 ^ 1000

S. 800

ф

600

400

200

0

Т-----1--1--1----1--1----1--1----1---1----1--1----1-------г

10 20 30 40 50 60 70 80

Время, мин.

Рис. 2. Температурные режимы лабораторных исследований печи Таммана:

1 - температуратиглей и исходного материала;

2 - температура отходящих газов в верху печи;

3 - температура зоны дожигания газов

Металлизация доменных шламов с удалением цинка

БА.Никифоров, В.А.Бигеев, С.К.Сибагатуллин идр.

я

ГС

&

I-

X

О

X

о

Суммарный тепловой эффект эндотермических реакций равен 1838,45 кДж/кг = 7,72 ккал/кг.

На рис. 2 и 3 приведены результаты температурных режимов печи Таммана в сборе с установкой цин-коулавливания.

В результате лабораторных исследований выявлено, что цинк наиболее эффективно удаляется в температурном интервале от 820 до 835°С, его концентрация в цинкосодержащем продукте (представляющем собой вторичный продукт улавливания) составляет 2332% (цинк находится в оксидной форме), протекание химических реакций наблюдается в первые 30... 35 мин металлизации

Подготовка доменных шламов с предваригель-ным восстановлением и извлечением цинка даёт:

- уменьшение потребности в привозном же -лезорудном сырье за счёт повышения доли шламов в шихте агломерационных фабрик;

- увеличение производительности доменных печей за счёт исключения образования настылей на футеровке;

- снижение удельного расхода кокса на производство чугуна за счёт улучшения рас-

Изменение газовой среды в печи Таммана

Время, мин.

Рис. 3. Результаты замерагазовой среды в печи Таммана

пределения материалов и газов в печах, работающих без настыли; уменьшение затрат на ремонт печей вследствие исключения необходимости прове -дения работ по удалению настылей; исключение необходимости захоронения шламов, уменьшение загрязнения окружающей среды;

получение цинкового продукта для реализации.

УДК 669.1

Г. А. Куницын, А. П. Буданов, В. Л. Корнилов, П. А. Стеканов, А. В. Горбунов, Д. В. Шерстобитов

ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ МАРКИ 08Ю С СОДЕРЖАНИЕМ УГЛЕРОДА МЕНЕЕ 0,02%

Холоднокатаные стали для особо глубокой вытяжки используются везде, где предъявляются высокие требования к деформируемости и качеству поверхности металла. Основной областью применения этих сталей является автомобильная промышленность.

Наибольшая доля поставок холоднокатаного металла предприятиям автопрома производится по ГОСТ 9045-93.

При производстве холоднокатаного металла марки 08Ю с содержанием углерода в интервале 0,006-0,02% наблюдается укрупнение зерна феррита до 4 номера и увеличение цементита до 3 балла (требование ГОСТ 9045-93 оговаривает ве-личину равноосного зерна в пределах 6-9 номера и величину зерна цементита не крупнее 2-го бал-

ла). Поэтому металл с баллом цементита более 2 не отгружается потребителю по прямому заказу. Кроме этого, дрессировка металла с укрупненным номером зерна феррита приводит к ухудшению пластических свойств металла из-за нарушения оптимального соотношения величины зерна фер-рига и величины обжатия при дрессировке.

Целью настоящей работы является разработка технологии производства стали марки 08ю с содержанием углерода менее 0,02% в пределах регламентации ГОСТ 9045-93.

Для решения этой проблемы был собран массив данных по 170 плавкам, прокатанных вЛПЦ-10, и проведена их статистическая обработка с использованием метода случайного баланса [1], так как он обладает большой разрешающей