RU2188807C1

RU2188807C1 - Method for producing black periclase

Info

Publication number: RU2188807C1
Application number: RU2001115556A
Authority: RU
Inventors: Е.П. Абрамов; А.А. Вяткин; И.Д. Кащеев; Б.П. Александров
Original assignee: Богдановичское АО "Огнеупоры"
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2002-09-10

Abstract

FIELD: manufacture of refractory materials, namely processes for melting magnesium-containing raw material with carbonaceous additive in electric arc furnaces. SUBSTANCE: method provides production of periclase with carbon content more than 0.5%. Method comprises steps of charging magnesium-containing raw material and carbonaceous additive to electric arc furnace for their melting; then cooling and finishing block; adding carbonaceous additive in quantity (12-15)% of mass of magnesium-containing raw material; using carbonaceous additive with particle size (10-20) mm; performing melting process under charge layer in reducing mode. EFFECT: enhanced quality of periclase due to high stability to melt metals. 2 tbl

Description

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к способам плавки в электродуговых печах магнийсодержащего сырья с добавкой углеродистого материала. The invention relates to the refractory industry, and in particular to methods of melting in electric arc furnaces of magnesium-containing raw materials with the addition of carbon material.

Известен способ получения периклаза (авт. св. 438615, С 01 F 5/06, 13.10.1971), в котором углеродистый восстановитель вводят в количестве 0,01-5% от веса шихты порциями по 5-50 кг в места схода шихты за 1-20 часов до конца плавки. A known method of producing periclase (ed. St. 438615, 01 F 5/06, 10/13/1971), in which the carbonaceous reducing agent is introduced in an amount of 0.01-5% of the weight of the charge in portions of 5-50 kg at the place of the charge 1-20 hours until the end of the heat.

Недостатком данного способа является низкое количество углеродсодержащей добавки и ввод ее только в конце плавки, что приводит к выгоранию углерода в процессе плавки и невозможности получить периклаз с содержанием углерода более 0,5%. The disadvantage of this method is the low amount of carbon-containing additives and its introduction only at the end of the smelting, which leads to carbon burnout during the smelting process and the inability to obtain periclase with a carbon content of more than 0.5%.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения периклаза (авт. св. 348534, С 04 В 36/62, 18.11.1970), в котором в расплав дополнительно вводят углеродсодержащие добавки с размером частиц не более 3 мм в количестве 0,1-10 вес. %. Closest to the claimed method is a method for producing periclase (ed. St. 348534, 04 B 36/62, 11/18/1970), in which carbon-containing additives with a particle size of not more than 3 mm in an amount of 0.1-10 are additionally introduced into the melt weight. %

Недостатком данного способа является низкое количество углеродсодержащей добавки и ее мелкая фракция, что приводит к выгоранию углерода в процессе плавки и невозможности получить периклаз с содержанием углерода более 0,5%. The disadvantage of this method is the low amount of carbon-containing additives and its fine fraction, which leads to carbon burnout during the smelting process and the inability to obtain periclase with a carbon content of more than 0.5%.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение периклаза с содержанием углерода более 0,5%, а известно, что такой периклаз обладает более высокой коррозионной устойчивостью к расплавленным металлам и шлакам. The problem to which the invention is directed, is to obtain periclase with a carbon content of more than 0.5%, and it is known that such periclase has a higher corrosion resistance to molten metals and slag.

Решение поставленной задачи достигается тем, что магнийсодержащее сырье и углеродистую добавку загружают в электродуговую печь, где осуществляют их плавление с последующим охлаждением и разделкой блока, при этом количество углеродистой добавки составляет 12-25% от веса магнийсодержащего сырья, размер ее частиц - 10-20 мм, а плавку ведут под слоем шихты в восстановительном режиме. The solution to this problem is achieved by the fact that the magnesium-containing raw materials and carbon additives are loaded into an electric arc furnace, where they are melted, followed by cooling and cutting the block, while the amount of carbon additives is 12-25% by weight of the magnesium-containing raw materials, its particle size is 10-20 mm, and melting is carried out under a charge layer in a reducing mode.

Ранее предпринятые попытки получить периклаз с высокой коррозионной устойчивостью не удались. Объясняли это высокой упругость паров МgО при плавке. Экспериментально подобранные соотношение углеродистой добавки и магнийсодержащего сырья, размер частиц этой добавки, а также условия проведения плавки шихты позволили получить периклаз, в котором углерод вошел в кристаллическую решетку и, вероятно, залечил дефекты кристаллов, образовавшиеся во время плавки и кристаллизации расплава, в то время как в известных решениях добавка углеродистых материалов в магнийсодержащее сырье обуславливает лишь восстановление примесей окислов железа, кремния и других в соответствии с известными восстановительными руднотермическими процессами. Previous attempts to obtain periclase with high corrosion resistance have failed. This was explained by the high vapor pressure of MgO during melting. The experimentally selected ratio of the carbon additive and the magnesium-containing raw material, the particle size of this additive, and also the conditions for melting the charge made it possible to obtain periclase, in which carbon entered the crystal lattice and, probably, healed crystal defects formed during melting and crystallization of the melt, at that time as in the known solutions, the addition of carbon materials to magnesium-containing raw materials determines only the reduction of impurities of iron, silicon and other oxides in accordance with the known reduction mineral ore thermal processes.

Способ осуществляли при плавке бруситового и магнезитового сырья на опытной печи, смонтированной на базе электродуговой печи ОКБ-955 Н, следующим образом. The method was carried out during the melting of brucite and magnesite raw materials in an experimental furnace mounted on the basis of an electric arc furnace OKB-955 N, as follows.

Смешивали магнийсодержащее сырье с определенным количеством кокса КД-2 различного фракционного состава. Подготавливали ванну печи к плавке, засыпали часть шихты в ванну, сверху выкладывали коксовый треугольник, опускали электроды до касания с коксовым треугольником. Включали 3-ю ступень печного трансформатора, производили розжиг печи и далее вели плавку, поддерживая рабочий ток на уровне 2-3 кА и периодически догружая шихту. Для восстановительного режима плавки слой шихты поддерживали на уровне 200-400 мм над расплавом при напряжении 94 В, а для окислительного режима - 50-150 мм при напряжении 105 В. Наплавленный блок оставляли под печью и давали ему остыть в течение 1-2 суток. The magnesium-containing raw material was mixed with a certain amount of KD-2 coke of various fractional composition. The furnace bath was prepared for melting, a part of the charge was poured into the bath, a coke triangle was laid on top, the electrodes were lowered until they touched the coke triangle. The 3rd stage of the furnace transformer was turned on, the furnace was ignited, and then melted, maintaining the working current at the level of 2-3 kA and periodically loading the charge. For the recovery mode of melting, the charge layer was maintained at a level of 200-400 mm above the melt at a voltage of 94 V, and for the oxidation mode, 50-150 mm at a voltage of 105 V. The deposited block was left under the furnace and allowed to cool for 1-2 days.

Остывший блок извлекали из ванны и разбивали на куски менее 200 мм. Куски сортировали на периклаз и недоплав. Количество и качество периклаза определяли по цвету (желтоватого, серого и черного цвета) и содержанию углерода в нем методом ДТА. The cooled block was removed from the bath and broken into pieces of less than 200 mm. Pieces were sorted into periclase and underflooding. The amount and quality of periclase was determined by color (yellowish, gray and black) and the carbon content in it by DTA.

Основные показатели способа получения периклаза из бруситового и магнезитового сырья с добавками кокса разной крупности (количество добавки, фракция добавки, выход периклаза и количество углерода в нем) сведены в табл. 1 и 2. The main indicators of the method for producing periclase from brucite and magnesite raw materials with coke additives of different sizes (amount of additive, additive fraction, periclase yield and amount of carbon in it) are summarized in table. 1 and 2.

При проведении плавки бруситового и магнезитового сырья при содержании углеродистой добавки 10% и размером частиц менее 10 мм под слоем шихты в восстановительном режиме получали периклаз светло-серого цвета с содержанием углерода 0,5%. When melting brucite and magnesite raw materials with a carbon additive content of 10% and a particle size of less than 10 mm under a charge layer in a reducing mode, light gray periclase with a carbon content of 0.5% was obtained.

При проведении плавки бруситового и магнезитового сырья при содержании углеродистой добавки более 25% и размером более 20 мм получали периклаз черного цвета с содержанием углерода 0,5% и высоким содержанием примесей карбидов. When melting brucite and magnesite raw materials with a carbon additive content of more than 25% and a size of more than 20 mm, black periclase with a carbon content of 0.5% and a high content of carbide impurities was obtained.

При проведении плавки под небольшим слоем шихты (окислительный режим) из бруситового и магнезитового сырья при содержании углеродистой добавки в диапазоне 10-25% и размером 10-20 мм получали периклаз серого цвета с содержанием углерода менее 0,5%. When melting under a small layer of the charge (oxidative regime) from brucite and magnesite raw materials with a carbon additive content in the range of 10-25% and a size of 10-20 mm, gray periclase with a carbon content of less than 0.5% was obtained.

При проведении плавки под большим слоем шихты (восстановительный режим) из бруситового и магнезитового сырья при содержании углеродистой добавки в диапазоне 10-25% и размером 10-20 мм получали периклаз серо-черного цвета с содержанием углерода 0,7-1,1%. When melting under a large layer of the mixture (reduction mode) from brucite and magnesite raw materials with a carbon additive content in the range of 10-25% and a size of 10-20 mm, periclase of gray-black color with a carbon content of 0.7-1.1% was obtained.

В качестве углеродистой добавки может использоваться также пековый кокс, уголь, электродный бой и пр. As a carbon additive can also be used pitch coke, coal, electrode battle, etc.

Таким образом, как показали проведенные испытания, только заявляемые диапазоны введения углеродистой добавки в количестве 12-25% от веса магнийсодержащего сырья с размером частиц 10-20 мм и проведение плавки под слоем шихты в восстановительном режиме обеспечивают получение достаточного количества периклаза с высоким содержанием углерода. Такой периклаз было решено назвать "черным периклазом" в отличие от существующих в настоящее время видов периклаза. Thus, as the tests showed, only the claimed ranges of introducing a carbon additive in an amount of 12-25% by weight of a magnesium-containing raw material with a particle size of 10-20 mm and melting under a charge layer in a reducing mode provide a sufficient amount of periclase with a high carbon content. Such periclase, it was decided to call "black periclase" in contrast to the currently existing types of periclase.

В промышленности черный периклаз найдет свое применение, в частности, в особо ответственных изделиях - плитах шиберных затворов в установках бесстопорной разливки стали. In industry, black periclase will find its application, in particular, in particularly critical products - slab gate valves in installations for non-stop casting of steel.

Claims

A method of producing black periclase, including loading magnesium-containing raw materials and carbon additives into an electric arc furnace, melting them, followed by cooling and cutting a block, characterized in that the amount of carbon additives is 12-25% by weight of the magnesium-containing raw materials, its particle size is 10-20 mm , and melting is carried out under a charge layer in a reducing mode.