ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВАНАДИЕВОГО ЧУГУНА
CHARGE FOR PRODUCTION OF VANADIUM CAST IRON

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к шихте для производства ванадиевого чугуна.
Известна шихта для производства ванадиевого чугуна (патент RU№ 2124563,опубл. 10.01.1999г.), которая содержит окатыши, офлюсованный агломерат, ванадийсодержащий шлак и демпферный агломерат. В качестве ванадийсодержащего шлака используют шлаки сталеплавильного производства основностью 4,0-5,2 в качестве демпферного агломерата - ванадиевый агломерат основностью 0,7-2,2.Соотношение компонентов, мас.%: ванадийсодержащие шлаки сталеплавильного производства - 2-10;демпферный ванадиевый агломерат - 1-10;окатыши - 30-70;офлюсованный агломерат - остальное.
Недостаток такой шихты заключается в том, что предполагает использование ванадиевых отходов только одного типа - ванадиевых шлаков сталеплавильного производства.
Известна шихта для производства чугуна (патент RU №2369639, опубл.10.10.2009 г.) которая содержит железорудное сырье, металлодобавки, промывочные материалы, кокс, ванадийсодержащую шлакометаллооксидную смесь, известняк и/или известь.
Недостаток указанной шихты заключается в том, что используется металлургический кокс и дополнительные материалы (известняк), без которых можно обойтись, при определенной композиции шихтовых материалов.
Известна шихта для производства ванадиевого чугуна (патент RU № 2712792,опубл: 31.01.2020), содержащая мас.%: металлодобавки и флюсы 0,5-8,0, кокс 13,0-21,0, шлак десульфурации 0,1-4,0, железорудное сырье остальное.
Недостатками такой шихты являются необходимость применения металлодобавок, которые ухудшают экологию из-за  выброса в атмосферу сернистых газов, выделяющихся из-за применения шлаков десульфурации.
Известна шихта для производства ванадиевого чугуна (патент RU№ 2515709, опубл. 20.05.2014), принятый за прототип, которая содержит железорудное сырье, кокс, металлодобавки, флюс, шлакдесульфурации.
Недостатком указанной шихты является низкое качество железофлюса из-за плохого усвоения находящегося в составе шихты кальция, которые под влиянием паров воды воздуха превращается в гидроксид кальция с увеличением объема на 10%. Возникающие внутренние напряжения разрушают железофлюс с образованием большого количества мелочи 0-5мм и пыли.
Техническим результатом является получение безопасного в применении состава, обладающего повышенной газопроницаемостью, равномерностью спекания, повышенной стойкостью к саморазрушению высокоосновного агломерата при его охлаждении.
2
3
2
5
2
3
2
2
2
Технический результат достигается тем, что она дополнительно содержит красный шлам, в состав которого входит, %: FeО 45,0-55,0, VO 0,4-1,0, AlO 14,0-18,0, TiO 4,0-7,0, СаO 8,0-13,0, SiO 7,0-11,0, CaO/SiO 1,15-1,20, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
железосодержащие добавки
0,3-2,0
ванадийсодержащие добавки
0,2-1,5
металлургический кокс
15-20
пековый кокс
0,1-2,0
доменный ванадийсодержащий железофлюс
6,0-12,0
красный шлам
1,5-2,5
высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши
остальное
Желелезофлюс используемый в предлагаемой шихте, это железованадийкальциевый высокоосновный агломерат.
Таблица 1 - химический состав красного шлама %
Fe<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
TiO<sub>2</sub>
СаO
SiO<sub>2</sub>
CaO/SiO<sub>2</sub>
45,0-55,0
0,4-1,0
14,0-18,0
4,0-7,0
8,0-13,0
7,0-11,0
1,15-1,20
Преимущества предлагаемой шихты для производства ванадиевого чугуна:
- ввод модифицированного красного шлама в состав исходной шихты и окатышей повышает их механическую прочность за счет лучшего окомкования шихты, повышает газопроницаемости шихты, улучшает равномерность спекания и способствует стабилизации высокотемпературной модификации двухкальциевого силиката, который предотвращает самопроизвольное саморазрушение высокоосновного агломерата при его охлаждении.
- железофлюс приобретает свойства сопротивляемости против разрушения при нагреве и восстановлении в шахте доменной печи на 20-40%
- повышается эффективность использования железофлюса в сравнении с прототипом
- уменьшение расхода кокса;
- увеличение производительности доменной печи.
Составы шихты (в сравнении с прототипом) определены экспериментально и приведены в табл. 2.
Недостатком железофлюса является саморазрушение при хранении из-за избытка неусвоевшейся извести, которая гидратируется с увеличением объема. Ввод в шихту красного шлама снижает температуру взаимодействия минеральной части шихты с CaO, сокращая количество неусвоевшейся извести.
Пример 1. При производстве ванадиевого чугуна, добавляли 0,1% красного шлама в общий состав шихты. Кроме этого, в состав шихты входили: доменный ванадийсодержащий железофлюс – 6%, железосодержащие добавки – 0,3%; ванадийсодержащие добавки – 0,85%; кокс металлургический – 15,0%; кокс пековый – 2,0%; агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – 75,75%.
При таком составе шихты, производительность составила 6050 тонн чугуна в сутки, а  средний расхода кокса на 1 тонну чугуна -407 кг.
Пример 2. При производстве ванадиевого чугуна, 5% красного шлама добавляли в доменный ванадийсодержащий железофлюс, общее содержание которого составляло 6,0% от общего состава шихты. Кроме этого, в состав шихты входили: железосодержащие добавки – 0,3%; ванадийсодержащие добавки – 0,85%; кокс металлургический – 15,0%; кокс пековый – 2,0%; агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – 70,75%.
При таком составе шихты, производительность составляет 6000 тонн чугуна в сутки, а  средний расхода кокса на 1 тонну чугуна - 412 кг.
Пример 3. При производстве ванадиевого чугуна, 1,5% красного шлама добавляли в доменный ванадийсодержащий железофлюс, общее содержание которого составляло 6,0% от общего состава шихты. Кроме этого, в состав шихты входили: железосодержащие добавки – 0,3%; ванадийсодержащие добавки – 0,85%; кокс металлургический – 15,0%; кокс пековый – 2,0%; агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – 74,35%.
При таком составе шихты, производительность составляет 6080 тонн чугуна в сутки, а средний расхода кокса на 1 тонну чугуна - 402 кг.
Пример 4. При производстве ванадиевого чугуна, 2,5% красного шлама добавляли в доменный ванадийсодержащий железофлюс, общее содержание которого составляло 6,0% от общего состава шихты. Кроме этого, в состав шихты входили: железосодержащие добавки – 0,3%; ванадийсодержащие добавки – 0,85%; кокс металлургический – 15,0%; кокс пековый – 2,0%; агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – 73,35%.
При таком составе шихты, производительность составляет 6085 тонн чугуна в сутки, а  средний расхода кокса на 1 тонну чугуна - 400 кг.
Таблица 2 - Технико-экономические показатели
№ п/п
Состав шихты, мас. %
Средний расход кокса, кг/т чугуна
Производство, т чугуна/сутки
1
ПрототипЖелезосодержащие добавки – 0,3Ванадийсодержащие добавки – 0,85Кокс металлургический – 15Кокс пековый – 2,0Железофлюс доменный ванадийсодержащий – 6,0Агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – остальное.
407
6050
2
Железосодержащие добавки – 0,3Ванадийсодержащие добавки – 0,85Кокс металлургический – 15Кокс пековый – 2,0Железофлюс доменный ванадийсодержащий– 6,0Красный шлам - 0,1Агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – остальное.
407
6050
3
Железосодержащие добавки – 0,3Ванадийсодержащие добавки – 0,85Кокс металлургический – 15Кокс пековый – 2,0Железофлюс доменный ванадийсодержащий– 6,0Красный шлам - 5,0Агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – остальное.
412
6000
4
Железосодержащие добавки – 0,3Ванадийсодержащие добавки – 0,85Кокс металлургический – 15Кокс пековый – 2,0Железофлюс доменный ванадийсодержащий– 6,0Красный шлам - 1,5Агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – остальное.
402
6080
5
Железосодержащие добавки – 0,3Ванадийсодержащие добавки – 0,85Кокс металлургический – 15Кокс пековый – 2,0Железофлюс доменный ванадийсодержащий – 6,0Красный шлам - 2,5Агломерат высокоосновный и(или) окатыши неофлюсованные – остальное.
400
6085
Таблица 2 показывает, что наиболее рациональными при выплавке ванадиевого чугуна с использованием предлагаемых материалов являются составы между 4 и 5, т.к. они позволяют иметь наибольшую производительность доменной печи - 6080-6085 т чугуна в сутки и минимальный расход кокса - 400-402 кг/т чугуна.
Из анализа результатов, приведенных в таблице, следует, что при использовании предлагаемой шихты, обладающей повышенной газопроницаемостью, равномерностью спекания, повышенной стойкостью к саморазрушению высокоосновного агломерата при его охлаждении, достигается увеличение производительности доменной печи, уменьшение расхода кокса.