СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНЕЗИАЛЬНОГО МОДИФИКАТОРА
METHOD FOR OBTAINING MAGNESIAN MODIFYING AGENT

Изобретение относится к области металлургии, в частности к модификаторам (флюсам), и может быть использовано для нанесения шлакового гарнисажа (защитного слоя) на футеровку металлургических агрегатов и наведения (модификации) шлака в период плавки.
Известен способ получения модификатора металлургического шлака магнезиального состава, включающий смешение компонентов шихты путем их совместного помола, окомкование молотой смеси и выделение целевой фракции, в качестве шихты используют природный магнезит и кальцинированный магнезит, фракции 8-0 мм, которые смешивают в массовом соотношении (30:70-70:30) путем их совместного сухого помола. Дополнительно, окомкование молотой смеси производят в грануляторе с использованием воды в количестве 15-25%, после чего выдерживают окомкованный материал в стационарных условиях в течение 15-40 минут до образования гранул размером 5-40 мм. В шихту перед смешением ее компонентов может дополнительно быть введен углерод в виде коксика в количестве 5-15% от ее общей массы (RU 2244017, С21С 5/36).
Недостатком этого модификатора является выделение водорода за счет содержания воды в составе до 20%, превышение допустимой объемной доли водорода в отходящих газах может привести к образованию взрывоопасной смеси в газоотводящем тракте. Также к недостаткам данного модификатора шлака относится сухой помол всех компонентов шихты значительно удорожающей его производство.
Известно изобретение, которое относится к способу получения кондиционирующей добавки для шлака, включающему стадии подготовки, в расчете на массу смеси, из отсортированных по размеру агрегатов и от 2% до 30% связующего вещества для связывания агрегатов, при этом упомянутая смесь включает от 40% до 80% обожженного до полного спекания магнезита, до 40% легко обожженного магнезита, от 5% до 50% углерода, выбранного из группы, включающей уголь, антрацит, кокс, графит и нефтяной кокс, и прессования смеси под достаточно высоким давлением для получения форм размером, по меньшей мере, 30×30×10 мм (RU 2404264, С21С 5/00, 2005 г.).
Недостатком данного способа получения кондиционирующей добавки для шлака является низкая скорость его усваивания конечным шлаком из-за применения в составе большого процента обожженных агрегатов, высокие энергозатраты на производство, связанные с их обжигом.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является способ получения флюса (модификатора), согласно которому смешивают обожженные во вращающейся печи магнезиальносодержащие и связующие материалы, брикетируют полученную массу с дополнительным введением в состав шихты алюмосодержащих отходов от производства алюминия, а также углеродсодержащих материалов, или природных магнезита, и/или брусита (RU 2374327, С21С 5/36, 2007 г.).
Недостатком является введение в состав модификатора алюмосодержащих отходов. В состав отходов входят галогениды щелочных металлов, которые, взаимодействуя со шлаком, в процессе растворения флюса, образуют легкоплавкие соединения, в первую очередь натрия и калия, легко проникающие в огнеупорный материал футеровки и оказывают корродирующее воздействие на оксидную составляющую огнеупорной футеровки, ускоряя процесс износа. Кроме того, присутствующие в шлаке хлор и фтор в ионной форме являются окислителями для углерода-компонента огнеупора, что так же способствует ускорению износа огнеупорной футеровки.
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в увеличении стойкости огнеупорной футеровки металлургических агрегатов и повышении степени очистки металла от вредных примесей, а также в снижении времени раздува шлака за счет увеличения скорости растворения модификатора в шлаке.
Указанный технический результат достигается в результате того, что в способе получения магнезиального модификатора, включающем смешивание продуктов, содержащих соединения магния и/или углеродистый материал, формирующих газообразный агент при нагревании, обожженного во вращающейся и/или шахтной печи магнезиального компонента и связующих материалов, брикетирование или гранулирование, согласно изобретению на стадии смешивания в состав шихты дополнительно вводится необожженный кальцийсодержащий компонент, а, по меньшей мере, один из обожженных магнезиальных компонентов вводится в виде фракции менее 0,088 мм, для чего полностью или частично подвергается помолу, либо улавливается в аспирационных системах агрегатов обжига.
Брикет или гранулят подвергается сушке.
Предложенное техническое решение характеризуется новой совокупностью признаков, приводящих к получению указанного технического результата.
Отличием заявляемого способа получения модификатора является введение на стадии смешивания необожженного кальцийсодержащего компонента и использование обожженного во вращающейся и/или шахтной печи магнезиального компонента в виде фракции менее 0,088 мм, получаемого в процессе помола либо улавливаемого в аспирационных системах агрегатов обжига магнезита, брусита, дунита и т.п.
В качестве исходных компонентов шихты, содержащих соединения магния, формирующих газообразный агент при нагревании, предлагается использовать природный магнезит, брусит. В качестве углеродистого материала, формирующего газообразный агент при нагревании, предлагается использовать природный кокс, каменный уголь, нефтяной пек.
Составляющие основу модификатора соединения магния, разлагаемые при низкой температуре с высокой скоростью, а также необожженный кальцийсодержащий компонент обеспечивают быстрый распад модификатора и его растворение в шлаке без дополнительных энергетических затрат.
Углеродистый компонент предлагается вводить при ведении процессов с малоподвижными шлаками для снижения охлаждающего эффекта от введения модификатора и для снижения окисленности шлака (окисленный шлак оказывает наибольшее воздействие на футеровку).
Обожженный во вращающейся и/или шахтной печи магнезиальный компонент представляет собой материал основного состава с содержанием MgO более 45%. Для обжига могут быть использованы следующие материалы: магнезит, доломит, дунит, оливин, и т.п., обжиг осуществляется при температуре более 1000°С. Обожженный при указанной температуре материал за счет меньшей скорости растворения в шлаке не успевает полностью взаимодействовать со шлаком на начальной стадии контакта со шлаком. Поэтому после выпуска плавки при раздуве этого шлака образуется устойчивый шлаковый гарнисаж за счет гетерогенности шлака, обеспечивающий защиту футеровки металлургического агрегата в период выплавки металла в течение следующей плавки. Формируется термостойкий защитный слой (гарнисаж), основная часть фаз которого имеет более высокую температуру плавления, чем температура выплавки металла.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается, по меньшей мере, один из обожженных магнезиальных компонентов использовать в виде фракции менее 0,088 мм. Использование указанной фракции способствует увеличению прочности модификатора в процессе изготовления брикета (гранул), а также скорости растворения его в шлаке.
В качестве связующих материалов могут использоваться органические или водорастворимые связующие вещества, в том числе лигносульфонаты, мелясса, жидкое водорастворимое стекло и т.д.
Особенностью предлагаемого способа получения магнезиального модификатора является то, что на стадии смешивания в состав шихты дополнительно вводится необожженный кальцийсодержащий компонент (известняк, мел, доломит, мрамор, кальцит). Оксид кальция находится в модификаторе в карбонатной форме, интенсивно разрушается при контакте с высокой температурой, формируя субмикроскопические частицы СаО, легко усваиваемые кондиционируемым шлаком, что ускоряет шлакообразование и способствует процессу удаления серы и фтора из металла.
Кроме того, при подаче модификатора на плавку (при завалке металлолома или в период плавки) за счет содержания в нем карбонатных форм происходит частичное вспенивание шлака, вспененный модифицированный шлак закрывает футеровку, тем самым ограничивая контакт кислорода с углеродсодержащей футеровкой металлургических агрегатов, препятствуя окислению углерода в последней. Увеличение объема шлака в результате его вспенивания позволяет сформировать в зоне наиболее интенсивного изнашивания футеровки металлургического агрегата защитное покрытие (гарнисаж).
Заявляемый способ получения магнезиального модификатора реализуем в условиях действующего производства огнеупоров.
Соотношение исходных компонентов в соответствии с предлагаемым изобретением: компоненты, содержащие соединения магния, формирующие газообразный агент при нагревании - 0-60%, углеродистый материал, формирующий газообразный агент при нагревании - 0-10%, обожженный магнезиальный компонент (в том числе фракции менее 0,088 мм) - 20-85%, необожженный кальцийсодержащий компонент - 5-30%, связующее 4-16%.
Заявленные величины (пределы) исходных компонентов подобраны экспериментальным путем.
Далее приведен пример конкретного выполнения, не исключающий другие варианты в пределах формулы предлагаемого изобретения.
Необходимое количество исходных компонентов (таблица 1) смешивали в бегунковом смесителе. После смешивания масса подавалась в приемный бункер брикетировочного валкового пресса. После пресса брикет транспортерным конвейером через пересыпные устройства, оборудованные решетками для отсева осыпи, подается в сушило непрерывного действия. Сушка производится при температуре 130-200°С.
Вариант применения модификатора: по окончании продувки осуществляли выпуск металла, скачивание и оставление в конвертере жидкого шлака около 10 тонн. На шлак вводится модификатор в объеме от 300 до 1500 кг. Время раздува 2-4 минуты. Полученный магнезиальный модификатор при попадании на шлак начинает взаимодействовать с последним, частично переводя легкоплавкие соединения в тугоплавкие и, при раздуве аргоном размещается на поверхности футеровки, защищая последнюю в последующие периоды выплавки.
Таблица 1
Исходные компоненты
Содержание, масс.%
1
2
3
4
5
Природный магнезит
55
32
-
-
-
Природный брусит
-
-
-
10
10
Кокс
-
5
10
5
-
Обожженный брусит (магнезит)
10
-
40
-
35
Обожженный дунит
-
10
20
40
-
Обожженный магнезит (брусит) фр. менее 0,088 мм
10
31
25
15
40
Природный доломит
-
22
-
30
-
Известняк (мрамор)
25
-
5
-
15
Связующее, сверх 100%
16
7
6
7
5
Предел прочности при сжатии, МПа
28
12
15
12
10
Выход годного брикета, %
95
90
92
91
90