RU2489491C2 - Способ доменной плавки - Google Patents
Способ доменной плавки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489491C2 RU2489491C2 RU2011133771/02A RU2011133771A RU2489491C2 RU 2489491 C2 RU2489491 C2 RU 2489491C2 RU 2011133771/02 A RU2011133771/02 A RU 2011133771/02A RU 2011133771 A RU2011133771 A RU 2011133771A RU 2489491 C2 RU2489491 C2 RU 2489491C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- cast iron
- amount
- coke
- blast furnace
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 title description 23
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 72
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 71
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 53
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000004939 coking Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 40
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 27
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 9
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 8
- 229910052840 fayalite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- WETINTNJFLGREW-UHFFFAOYSA-N calcium;iron;tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Ca].[Fe].[Fe] WETINTNJFLGREW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001860 alkaline earth metal hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 calcium vanadates Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 8
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 abstract 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 abstract 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 58
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 29
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 15
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 5
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 5
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- IWTGVMOPIDDPGF-UHFFFAOYSA-N [Mn][Si][Fe] Chemical compound [Mn][Si][Fe] IWTGVMOPIDDPGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N calcium sulfide Chemical compound [Ca]=S JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DNWNZRZGKVWORZ-UHFFFAOYSA-N calcium oxido(dioxo)vanadium Chemical compound [Ca+2].[O-][V](=O)=O.[O-][V](=O)=O DNWNZRZGKVWORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- CADICXFYUNYKGD-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenemanganese Chemical compound [Mn]=S CADICXFYUNYKGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical class [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
- C21B5/02—Making special pig-iron, e.g. by applying additives, e.g. oxides of other metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
- C21B5/007—Conditions of the cokes or characterised by the cokes used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
- C21B5/04—Making slag of special composition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к выплавке чугуна в доменной печи. Способ включает загрузку в доменную печь твердого топлива, железорудных материалов и флюсов. В качестве твердого топлива используют кокс, полученный в результате коксования углеродсодержащей шихты, содержащей продукт, полученный путем замедленного коксования при температуре до 500°C смеси тяжелых сернистых остатков нефтепереработки и реагента - оксида щелочноземельного металла или гидроокиси щелочноземельного металла. Количество реагента в смеси составляет от 0,1 до 2% на каждый процент содержания серы в тяжелых сернистых остатках нефтепереработки. Количество флюсов, подаваемых в печь, определяют исходя из обеспечения модуля основности шлаков, равного 0,29-0,77. Использование изобретения обеспечивает эффективное снижение содержания серы в чугуне, снижение расхода топлива. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к выплавке чугуна в доменной печи.
Сера является вредной примесью в чугуне (а также в стали). Сырьевыми источниками серы в чугуне, выплавляемом в доменной печи, являются железорудное сырье и кокс. Основная часть серы вносится в доменную печь с коксом, меньшая доля с агломератом или рудой - в виде сернистого железа, пирита, сульфатов и т.п. В доменной печи 10-20% серы удаляется в виде газообразных соединений, остальная часть серы переходит в чугун и в шлак в виде сульфидов FeS, CaS и др. Сульфид железа FeS хорошо растворяется в чугуне. В условиях доменной плавки основным способом десульфурации, т.е. удаления серы из металла, является образование сульфида кальция CaS, который нерастворим в чугуне и находится в шлаке. С этой целью с железорудным сырьем всегда загружают основные компоненты, в том числе CaO в виде извести. Однако, при увеличении модуля основности шлака по CaO/SiO2 коэффициент распределения серы между чугуном и шлаком имеет экстремальный характер, возрастая до определенной величины, а затем уменьшаясь из-за повышения вязкости и температуры плавления основного шлака. Максимальный коэффициент распределения серы между шлаком и чугуном составляет около 40 ед. [Долинский и др. Выплавка чугуна с пониженным содержанием серы в условиях ЗСМК].
Известен способ доменной плавки на магнезиально-глиноземистых шлаках с содержанием Al2O3 и MgO от 5 до 20% каждого (патент РФ №2350658 на изобретение), включающий загрузку в печь железорудной шихты, содержащей глиноземистые и магнезиальные добавки, вдувание высокотемпературного комбинированного дутья, получение чугуна и конечного шлака, отличающийся тем, что железорудную шихту с глиноземистыми и магнезиальными добавками формируют с кремниевым модулем SiO2/Al2O3 в пределах 2,2-2,5 и с магнезиальным показателем MgO/(CaO+MgO) в пределах 0,30-0,35, обеспечивающими получение низкосернистого чугуна и конечного шлака основностью CaO/SiO2 в пределах 0,78-0,92. Данный способ принят за прототип.
Недостатком способа, принятого за прототип является невысокая эффективность снижения серы в чугуне - до 0,02% и повышенный расход топлива.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением - эффективное снижение содержания серы в чугуне, снижение расхода топлива.
Заявляемый результат достигается тем, что в способе доменной плавки чугуна, включающем загрузку в доменную печь твердого топлива, железорудных материалов, флюсов, согласно изобретению в качестве твердого топлива используют кокс, полученный в результате коксования шихты, содержащей продукт, полученный путем замедленного коксования при температуре до 500°C смеси тяжелых сернистых остатков нефтепереработки и реагента - оксида щелочноземельного металла или гидроокиси щелочноземельного металла, при этом количество реагента в смеси составляет от 0,1 до 2% на каждый процент содержания серы в тяжелых сернистых остатках нефтепереработки, количество флюсов, подаваемых в печь, определяют исходя из обеспечения модуля основности шлаков, равного 0,29-0,77.
Перед смешиванием тяжелых сернистых остатков нефтепереработки и реагента, тяжелые сернистые остатки нефтепереработки предварительно нагревают, а реагент измельчают.
Вместе с железорудным сырьем в доменную печь добавляют шунгит или флюс на основе ферритов кальция nFe2O3*CaO в количестве 30-50 гк/т чугуна в количестве 30-50 гк/т чугуна для регулирования содержания кремния в чугуне.
Вместе с железорудным сырьем в доменную печь добавляют марганцевую железокремнистую руду MnO*FeO*SiO в количестве 10-80 кг/т чугуна или фаялит 2FeO*SiO2 в количестве 10-50 кг/т чугуна для регулирования содержания марганца в чугуне.
Вместе с железорудным сырьем в доменную печь добавляют ванадаты кальция CaO*V2O3 в количестве 5-40 кг/т чугуна или фаялит 2FeO*SiO2 в количестве 10-50 кг/т чугуна для регулирования содержания ванадия в чугуне.
Вместе с железорудным сырьем в доменную печь добавляют феррит кальция nFe2O3*CaO в количестве 20-50 кг/т чугуна золы кокса для ее ассимиляции в шлаке.
В заявляемом способе используют кокс из углеродсодержащей шихты, как минимум один компонент которой получен методом замедленного коксования тяжелых сернистых остатков нефтепереработки. При этом шихта для коксования может содержать только как один этот компонент, так и сочетания данного компонента с компонентами угольной шихты. Т.е. количество продукта, полученного методом замедленного коксования в шихте, из которой получают кокс, может составлять от 1% до 100%. Главное - наличие в шихте для коксования компонента, полученного методом замедленного коксования тяжелых сернистых остатков нефтепереработки. В формуле изобретения данный компонент указан как продукт, полученный путем замедленного коксования при температуре до 500°C смеси тяжелых сернистых остатков нефтепереработки и реагента -оксида щелочноземельного металла, при этом количество реагента в смеси составляет от 0,1 до 2% на каждый процент содержания серы в тяжелых сернистых остатках нефтепереработки.
Перед процессом замедленного коксования тяжелых остатков нефтепереработки в них добавляют реагент в виде оксида щелочноземельного металла или гидроокиси щелочноземельного металла.
Для равномерного распределения мелкодисперсного реагента по объему тяжелых остатков нефтепереработки, сам реагент диспергируют (после чего он становится мелкодисперсным), а тяжелые остатки нефтепереработки перед добавлением в них реагента нагревают (т.е. обеспечивают размягчение, расплавление остатков).
Равномерное распределение реагента по объему тяжелых нефтяных остатков обеспечивает в последующем повышенную способность кокса связывать серу в металле.
После подготовки тяжелых остатков нефтепереработки с реагентом остатки подвергают замедленному коксованию (полукоксованию) при температуре до 500°C.
Затем прококсованные остатки нефтепереработки самостоятельно или в смеси с угольной шихтой коксуют и получают кокс, готовый для применения в качестве твердого топлива в доменной печи для выплавки чугуна.
Использование кокса, полученного вышеуказанным способом, позволяет не только не допустить поступление серы из топлива в чугун, но и снизить содержание серы в чугуне.
Снижение содержания серы в чугуне обеспечивается за счет того, что обессеривание чугуна происходит за счет реакции сульфида железа, растворенного в чугуне, с известью CaO или MnO при прохождении капель чугуна через слой кокса. Образующийся сульфид кальция CaS или сульфид марганца MnS нерастворим в чугуне и находится в шлаке. В заявляемом изобретении мелкодисперсный реагент находится в объеме кокса, полученного при коксовании шихты, содержащей компонент, полученный в свою очередь при коксовании тяжелых остатков нефтепереработки. Такой кокс обладает повышенной способностью реагировать с серой в металле (чугуне) и обеспечивает глубокое обессеривание при прохождении жидкого металла (чугуна) через слой кокса. При этом авторами отмечено получение устойчивого соединения CaS в процессе прогрева кокса до температур 1150-1200°C. Устойчивость соединения CaS гарантирует переход его из кокса в шлаковую составляющую продуктов доменной плавки и, тем самым, низкую массовую долю серы в чугуне. Аналогичные реакции происходят в случае использования в качестве реагента как оксида щелочноземельного металла, так и гидроокиси щелочноземельного металла.
Таким образом, сера из металла (чугуна) удаляется при взаимодействии жидкого металла с коксом, по всему объему которого распределен реагент. В связи с этим потребность в сероудалении при прохождении жидкого металла через слой шлака исключается, т.к. к слою шлака металл поступает уже обессеренный.
В настоящее время (до внедрения заявляемого изобретения) удаление серы из металла осуществляли путем добавления в доменную печь флюсующих добавок вместе с железорудными компонентами. При этом удаление серы из металла обеспечивалось при прохождении жидкого металла через слой шлака. Наличие реагента в коксе позволило снизить количество флюсов, подаваемых в доменную печь с железорудным сырьем, т.к. основное сероудаление происходит при прохождении жидкого металла не через слой шлака, а через вышерасположенный слой кокса. В заявляемом способе коэффициент распределения серы между шлаком и чугуном возрос до 180 ед., в то время как коэффициент распределения серы между шлаком и чугуном при традиционной доменной плавке (при подаче флюсов с железорудным сырьем) составляет 16,67 ед. Доля серы, связанной в шлак, от общего ее прихода в плавку возросла с 0,769 ед. до 0,973 ед., т.е. на 26,5% отн. Количество серы, связанной в шлак, возросло с 1,0 г/кг чугуна до 2,16 г/кг чугуна.
Количество вводимых флюсов ранее (в известных способах) определялось путем поддержания модуля основности доменных шлаков в пределах: CaO/SiO2=(0,8-1,2); при этом необходимо было поддерживать прогрев шлаков до температур 1450-1600°C (чтобы поддерживать их расплавленное состояние).
В заявляемом способе за счет снижения количества подаваемых в печь с железорудным сырьем флюсующих добавок модуль основности снизился до CaO/SiO2=0,29-0,77; что позволило снизить необходимую температуру нагрева шлаков до 1300-1440°C.
Снижение необходимой температуры нагрева шлаков означает, что сокращается расход топлива, используемого в заявляемом способе по сравнению с существующими способами осуществления доменной плавки.
Таким образом, заявляемый способ доменной плавки позволяет максимально удалить серу из металла (чугуна) за счет обеспечения высокоэффективного взаимодействия реагента, распределенного по всему объему кокса, с серой, содержащейся в металле при прохождении металла через слой кокса. Снизилась необходимость в большом количестве флюсующих добавок, подаваемых в печь вместе с железорудным сырьем, поскольку удаление серы обеспечивается не при прохождении металла через слой шлака (как в ранее известных способах), а удаление серы из металла происходит раньше -при прохождении металла через слой кокса, расположенного выше, чем слой шлака. Снижение подаваемых в печь флюсующих добавок позволило снизить модуль основности шлаков, что, в свою очередь, позволило снизить необходимую температуру нагрева шлаков (для обеспечения их расплавленного состояния). Снижение необходимой температуры нагрева шлаков означает, что сокращается расход топлива, используемого при осуществлении доменной плавки согласно заявляемому способу.
При осуществлении доменной плавки согласно заявляемому способу обеспечивается формирование «кислых» и «холодных» шлаков, т.е. обеспечивается выплавка «холодного» чугуна.
Экономия кокса составляет до 150 кг с каждой тонны выплавляемого чугуна.
Массовую долю кремния, марганца и/или ванадия в «холодных» чугунах регулируют привлечением в проплавленную шихту соответствующих оксидных добавок.
Массовую долю кремния в чугуне с пониженным физическим нагревом (t=1200-1300°C) увеличивают путем привлечения в проплавляемую шихту углекремнистого сланца - шунгита, имеющего в своей структуре карбид кремния, легко растворяющийся в чугуне и увеличивающий в последнем массовую долю кремния. При необходимости уменьшения массовой доли кремния в чугуне относительно равновесного для пониженных до 1200-1350°C температур ([Si]~0,2-0,3%) в состав шихты взамен шунгита привлекают флюс на основе ферритов кальция (nFe2O3·CaO) в количестве 30-50 кг/т чугуна.
Массовую долю марганца в чугуне с пониженным физическим нагревом (t=1200-1300°C) увеличивают путем привлечения в проплавляемую шихту марганцевой железокремнистой руды в количестве 10-80 кг/т чугуна. Марганцевая железокремнистая руда в низкоосновных промежуточных и конечных доменных шлаках плохо ассимилируется, задерживается на коксовой насадке, что обеспечивает высокую степень восстановления и перехода марганца в чугун. При необходимости уменьшения массовой доли марганца в чугуне относительно равновесного для пониженных до 1200-1350°C температур ([Mn]~0,2-0,3%) в состав проплавляемой шихты взамен железокремнистой марганцевой руды привлекают фаялит в количестве 10-50 кг/т чугуна. Фаялит (2FeO·SiO2) ввиду низкой температуры плавления и малой восстановимости обеспечивает окисление и удаление марганца из чугуна начиная с горизонтов первичного каплеобразования (распар доменной печи) вплоть до горна и разделительного желоба при выпуске продуктов плавки.
Массовую долю ванадия в чугуне с пониженным физическим нагревом (t=1200-1350°C) увеличивают путем привлечения в проплавляемую шихту ванадатов кальция (CaO·V2O3) в количестве 5-40 кг/т чугуна. Оксид кальция интенсивно поглощается низкоосновными промежуточными и конечным шлаком, активизируя тем самым восстановление и переход ванадия в чугун. При необходимости уменьшения массовой доли ванадия в чугуне относительно равновесного для пониженных до 1200-1350°C температур ([V]~0,05-0,07%) в состав проплавляемой шихты взамен ванадата кальция привлекают фаялит в количестве 10-50 кг/т чугуна. Фаялит (2FeO·SiO2) ввиду низкой температуры плавления и малой восстановимости обеспечивает окисление и удаление ванадия из чугуна начиная с горизонтов первичного каплеобразования (распар доменной печи) вплоть до горна и разделительного желоба при выпуске продуктов плавки.
Проплавка железорудной части шихты с уменьшенным (до 29-59 кг/т чуг.) поступлением CaO предопределяет формирование пониженного до 0,29-0,77 ед. по CaO/SiO2 модуля основности шлака как конечного, так и промежуточного. Промежуточные шлаки с пониженным модулем основности характеризуются плохой ассимилирующей способностью по отношению к золе кокса на 50% состоящей из SiO2 и на 25% из Al2O3. Процесс ассимиляции золы кокса активизируют ферритом кальция (nFe2O3·CaO) в количестве 20-50 кг/т чугуна из состава флюсующих добавок в стехиометрическом равенстве с Al2O3+SiO2. При этом CaO образует с SiO2 и Al2O3 легкоплавкие соединения в соотношениях близких к 1,0 в мольном исчислении. Последние активно ассимилируются шлаком с низким модулем основности.
Количество реагента, введенного в состав кокса может составлять от 0,1 до 2% на каждый процент содержания серы в тяжелых остатков нефтепереработки.
В таблице 1 приведен химический состав продуктов разделительной плавки на типовом коксе (металлургическом) и модифицированном коксе. Плавка производилась в лабораторной печи на получение 1 кг чугуна.
| Таблица 1. | |||||||||||
| Вид кокса | Содержание в коксе, % | Содержание в чугуне, % | Содержание в шлаке, % | Шлак | |||||||
| S | CaO | C | Si | S | S | CaO | SiO2 | Кол-во, г. | S, г. | ΣS, г. | |
| Металлургический (типовой) | 0,52 | 0,85 | 4,5 | 0,60 | 0,030 | 0,50 | 40,0 | 35,0 | 200 | 1,0 | из |
| Модифицированный | 0,86 | 1,86 | 4,5 | 0,60 | 0,006 | 1,08 | 40,5 | 35,0 | 200 | 2,16 | 2,22 |
Из таблицы 1 видно, что содержание серы в чугуне при использовании модифицированного кокса (с содержанием реагента) в пять раз меньше, чем при использовании типового металлургического кокса.
При этом надо отметить, что природный CaO содержится также в типовом металлургическом коксе в количестве 0,85%.
Соотношение CaO/S в коксах типовом металлургическом и модифицированном составляют соответственно 1,64 и 2,16. Т.е. в модифицированном коксе указанное соотношение на 24% больше, чем в типовом металлургическом коксе. При этом в чугуне, выплавленном с использованием модифицированного кокса, серы содержится в пять раз меньше, чем при выплавке чугуна с обычным металлургическим коксом. Это означает, что решающее значение в десульфурации природный реагент (CaO) не имеет. Снижение содержания серы в чугуне достигнуто исключительно за счет модифицированного состояния CaO в коксе.
Минимальное значение содержания реагента на один процент содержания серы (равное 0,1%) в тяжелых нефтяных остатках определяется исходя из условия полноты связывания серы в тяжелых нефтяных остатках в CaS.
Максимальное значение содержания реагента на один процент содержания серы (2,0%) в тяжелых нефтяных остатках определяется исходя из условия минимизации разупрочняющего действия CaO на структуру кокса.
В заявляемом способе коэффициент распределения серы между шлаком и чугуном составляет 180 ед., что позволяет уменьшить количество CaO, подаваемого в печь вместе с железорудным сырьем (агломератом) и флюсующими добавками с 228,3 кг/т чугуна до 29-59 кг/т чугуна. При этом количество CaO, подаваемого в печь вместе с железорудным сырьем выбирается исходя из обеспечения минимальной температуры плавления шлака, что соответствует модулю основности шлака CaO/SiO2 конечных доменных шлаков в пределах 0,29-0,77 (см. таблицу 2).
В таблице 2 показаны результаты процесса плавления, смоделированного в лабораторной печи Таммана с замером температуры плавления чугуна, а также температуры выпуска шлака и чугуна.
Исследования проводили на базе трех наиболее широко распространенных железорудных шихт. Минимальные температуры плавления для каждой из железорудной шихты является индивидуальным и предопределяется природной минералогией в совокупности с количеством CaO, введенным на офлюсование.
Низкие температуры плавления железорудных компонентов позволяют уменьшить температуру нагрева шлака в горне с 1450-1600°C до 1300-1440°C, что вызывает уменьшение нагрева чугуна с 1350-1500°C до 1200-1350°C. При этом величина перегрева шлака в горне над температурой плавления не изменяется и составляет прежнюю величину 100-150°C.
Уменьшение температуры чугуна и шлака предопределяет снижение теплопотребности доменной плавки и, как результат, экономию кокса до 218,7 кг/т чугуна при проплавке агломерата №1-7 (таблица 2); до 148,7 кг/т чугуна при проплавке окатышей Костомукшского ГОКа №8-14 (таблица 2); до 159,2 кг/т чугуна при проплавке окатышей Михайловского ГОКа №15-21 (таблица 2).
Проплавка железорудной части шихты с уменьшенным до 29-59 кг/т чугуна поступлением CaO предопределяет формирование пониженного до 0,29-0,77 ед. модуля основности шлака как конечного, так и промежуточного.
Промежуточные шлаки с пониженным модулем основности характеризуются плохой ассимилирующей способностью по отношению к золе кокса, на 50% состоящей из SiO2 и на 25% состоящей из Al2O3. Процесс ассимиляции золы кокса активизируют ферритом кальция nFe2O3*CaO из состава флюсующих добавок. При этом феррит кальция образует с SiO2 и Al2O3 легкоплавкие соединения в соотношениях, близких к 1,0 в мольном исчислении. Последние активно ассимилируются шлаком с низким модулем основности.
Из таблицы 2 видно, что при использовании модифицированного кокса (кокса, в объеме которого распределен реагент) происходит значительное сокращение расхода топлива при выплавке чугуна.
| Показатели взаимосвязи температур плавления, модуля основности с количеством СаО на офлюсование железорудных компонентов с затратами топлива (кокса) на выплавку тонны чугуна | ||||||||||||
| № п/п | Вид железорудных компонентов и кокса | Удельное количество, кг/т чугуна | В, ед | t пл., °C | Температура выпуска, °C | Теплосодержание расплава | Удельный расход кокса, кг/т чугуна | |||||
| Кол-во | SiO2 | CaO | CaO/SiO2 | Шлак | Чугун | Шлак, Мдж/т чуг. | Чугун, Мдж/т чуг. | Сумма, Мдж/т чуг. | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| 1 | Агломерат с металлургическим коксом | 1827 | 171,7 | 222,9 | 1,298 | 1453 | 1553 | 1453 | 767,5 | 1307,7 | 2075,2 | 500 |
| 2 | Агломерат с металлургическим коксом | 1673 | 171,7 | 69,0 | 0,402 | 1350 | 1450 | 1350 | 435 | 1080,0 | 1515 | 365 |
| 3 | Агломерат с металлургическим коксом | 1623 | 171,7 | 19,0 | 0,111 | 1400 | 1550 | 1450 | 350 | 1305,0 | 1655 | 398,8 |
| 4 | Агломерат с модифицированным коксом | 1633 | 171,7 | 29,0 | 0,169 | 1350 | 1450 | 1350 | 359,6 | 1080,0 | 1439,6 | 346,9 |
| 5 | Агломерат с модифицированным коксом | 1643 | 171,7 | 39,0 | 0,227 | 1300 | 1375 | 1300 | 353,9 | 910,0 | 1263,9 | 304,6 |
| 6 | Агломерат с модифицированным коксом | 1653 | 171,7 | 49,0 | 0,285 | 1250 | 1325 | 1280 | 335,2 | 832,0 | 1167,2 | 281,3 |
| 7 | Агломерат с модифицированным коксом | 1663 | 171,7 | 59,0 | 0,344 | 1320 | 1375 | 1300 | 386,1 | 910,0 | 1296,1 | 312,3 |
| 8 | Окат. Костомукш. с металлургическим коксом | 1456 | 79,2 | 87,2 | 1,10 | 1390 | 1500 | 1400 | 562,5 | 1260,0 | 1822,5 | 420 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| 9 | Окат. Костомукш. с металлургическим коксом | 1456 | 79,2 | 69,0 | 0,871 | 1270 | 1430 | 1330 | 527,7 | 997,5 | 1525,2 | 351,4 |
| 10 | Окат. Костомукш. с металлургическим коксом | 1456 | 79,2 | 19,0 | 0,240 | 1300 | 1500 | 1400 | 562,5 | 1260,0 | 1822,5 | 420,0 |
| 11 | Окат. Костомукш. с модифиц. коксом | 1456 | 79,2 | 29,0 | 0,366 | 1290 | 1350 | 1285 | 465,8 | 835,3 | 1301,1 | 299,8 |
| 12 | Окат. Костомукш. с модифиц. коксом | 1456 | 79,2 | 39,0 | 0,492 | 1280 | 1295 | 1250 | 427,4 | 750,0 | 1177,4 | 271,3 |
| 13 | Окат. Костомукш. с модифиц. коксом | 1456 | 79,2 | 49,0 | 0,619 | 1270 | 1325 | 1275 | 445,2 | 828,7 | 1273,9 | 293,5 |
| 14 | Окат. Костомукш. с модифиц. коксом | 1456 | 79,2 | 59,0 | 0,745 | 1250 | 1365 | 1290 | 479,1 | 903,0 | 1382,1 | 318,5 |
| 15 | Окат. Михайл. с металлургич. коксом | 1491 | 96,7 | 106,4 | 1,10 | 1370 | 1500 | 1400 | 656,0 | 1260,0 | 1916,0 | 450 |
| 16 | Окат. Михайл. с металлургич. коксом | 1491 | 96,7 | 69,0 | 0,714 | 1350 | 1450 | 1350 | 629,3 | 1080,0 | 1709,3 | 401,2 |
| 17 | Окат. Михайл. с металлургич. коксом | 1491 | 96,7 | 19,0 | 0,196 | 1290 | 1430 | 1340 | 615,6 | 1072,0 | 1687,6 | 396,1 |
| 18 | Окат. Михаил, с модифиц. коксом | 1491 | 96,7 | 29,0 | 0,30 | 1230 | 1305 | 1250 | 502,4 | 750,0 | 1252,4 | 294,0 |
| 19 | Окат. Михаил, с модифиц. коксом | 1491 | 96,7 | 39,0 | 0,403 | 1210 | 1285 | 1240 | 494,7 | 744,0 | 1238,7 | 290,8 |
| 20 | Окат. Михаил, с модифиц. коксом | 1491 | 96,7 | 49,0 | 0,507 | 1230 | 1305 | 1250 | 502,4 | 750,0 | 1252,4 | 294,0 |
| 21 | Окат. Михаил, с модифиц. коксом | 1491 | 96,7 | 59,0 | 0,610 | 1270 | 1370 | 1280 | 565,8 | 896,0 | 1461,8 | 343,1 |
Claims (6)
1. Способ доменной плавки, включающий загрузку в доменную печь твердого топлива, железорудных материалов, флюсов, отличающийся тем, что в качестве твердого топлива используют кокс, полученный в результате коксования углеродсодержащей шихты, содержащей продукт, полученный путем замедленного коксования при температуре до 500°C смеси тяжелых сернистых остатков нефтепереработки и реагента - оксида щелочноземельного металла или гидроокиси щелочноземельного металла, при этом количество реагента в смеси составляет от 0,1 до 2% на каждый процент содержания серы в тяжелых сернистых остатках нефтепереработки, а количество флюсов, подаваемых в печь, определяют, исходя из обеспечения модуля основности доменных шлаков, равного 0,29-0,77.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед смешиванием тяжелых сернистых остатков нефтепереработки и реагента тяжелые сернистые остатки нефтепереработки предварительно расплавляют, а реагент диспергируют.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что вместе с железорудными материалами в доменную печь добавляют шунгит или флюс на основе ферритов кальция nFe2O3·CaO в количестве 30-50 кг/т чугуна для регулирования содержания кремния в чугуне.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вместе с железорудными материалами в доменную печь добавляют марганцевую железокремнистую руду MnO·FeO·SiO в количестве 10-80 кг/т чугуна или фаялит 2FeO·SiO2 в количестве 10-50 кг/т чугуна для регулирования содержания марганца в чугуне.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что вместе с железорудными материалами в доменную печь добавляют ванадаты кальция СаО·V2O3 в количестве 5-40 кг/т чугуна или фаялит 2FeO·SiO2 в количестве 10-50 кг/т чугуна для регулирования содержания ванадия в чугуне.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что вместе с железорудными материалами в доменную печь добавляют феррит кальция nFe2O3·CaO в количестве 20-50 кг/т чугуна для ассимиляции золы кокса в шлаке.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011133771/02A RU2489491C2 (ru) | 2011-08-10 | 2011-08-10 | Способ доменной плавки |
| PCT/RU2011/000960 WO2013022372A1 (ru) | 2011-08-10 | 2011-12-06 | Способ доменной плавки |
| EP11870736.3A EP2743357B1 (en) | 2011-08-10 | 2011-12-06 | Blast-furnace smelting method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011133771/02A RU2489491C2 (ru) | 2011-08-10 | 2011-08-10 | Способ доменной плавки |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011133771A RU2011133771A (ru) | 2013-02-20 |
| RU2489491C2 true RU2489491C2 (ru) | 2013-08-10 |
Family
ID=47668702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011133771/02A RU2489491C2 (ru) | 2011-08-10 | 2011-08-10 | Способ доменной плавки |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2743357B1 (ru) |
| RU (1) | RU2489491C2 (ru) |
| WO (1) | WO2013022372A1 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013113660A1 (de) | 2013-12-06 | 2015-06-11 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren und Koksgewinnungsanlage zur Behandlung von schwefelhaltigen Prozessrückständen aus der Erdölverarbeitung; Petrolkoks gebildet aus schwefelhaltigen Prozessrückständen |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2128239C1 (ru) * | 1998-06-02 | 1999-03-27 | Совместное предприятие Акционерная компания "Тулачермет" | Чугун и способ его выплавки в доменной печи |
| RU2178000C1 (ru) * | 2000-06-27 | 2002-01-10 | Вдовин Константин Николаевич | Способ доменной плавки |
| RU2330872C1 (ru) * | 2007-05-17 | 2008-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенный центр исследований и разработок" | Способ получения низкосернистого нефтяного кокса |
| RU2350658C2 (ru) * | 2007-03-22 | 2009-03-27 | Открытое акционерное общество "Нижнетагильский металлургический комбинат" (ОАО "НТМК") | Способ доменной плавки на магнезиально-глиноземистых шлаках |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4963185A (en) * | 1974-08-01 | 1990-10-16 | Applied Industrial Materials Corporation | Agglomerates containing olivine for use in blast furnace |
| US3966456A (en) * | 1974-08-01 | 1976-06-29 | Molten Metal Engineering Co. | Process of using olivine in a blast furnace |
| SU596624A1 (ru) * | 1976-11-29 | 1978-03-05 | Донецкий Научно-Исследовательский Институ Черной Металлургии | Способ выплавки молосернистого чугуна в доменной печи |
| JPS5665907A (en) * | 1979-10-31 | 1981-06-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Coal and tar mixed fuel for blowing into blast furnace |
| WO1981002584A1 (en) * | 1980-03-11 | 1981-09-17 | R Jordan | Carbonaceous fines in an oxygen-blown blast furnace |
| RU2186854C1 (ru) * | 2001-04-24 | 2002-08-10 | Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" | Способ доменной плавки |
-
2011
- 2011-08-10 RU RU2011133771/02A patent/RU2489491C2/ru active
- 2011-12-06 EP EP11870736.3A patent/EP2743357B1/en active Active
- 2011-12-06 WO PCT/RU2011/000960 patent/WO2013022372A1/ru not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2128239C1 (ru) * | 1998-06-02 | 1999-03-27 | Совместное предприятие Акционерная компания "Тулачермет" | Чугун и способ его выплавки в доменной печи |
| RU2178000C1 (ru) * | 2000-06-27 | 2002-01-10 | Вдовин Константин Николаевич | Способ доменной плавки |
| RU2350658C2 (ru) * | 2007-03-22 | 2009-03-27 | Открытое акционерное общество "Нижнетагильский металлургический комбинат" (ОАО "НТМК") | Способ доменной плавки на магнезиально-глиноземистых шлаках |
| RU2330872C1 (ru) * | 2007-05-17 | 2008-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенный центр исследований и разработок" | Способ получения низкосернистого нефтяного кокса |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2743357A4 (en) | 2015-10-07 |
| EP2743357A1 (en) | 2014-06-18 |
| WO2013022372A1 (ru) | 2013-02-14 |
| EP2743357B1 (en) | 2017-03-15 |
| RU2011133771A (ru) | 2013-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fernández-González et al. | Iron ore sintering: Process | |
| US3966456A (en) | Process of using olivine in a blast furnace | |
| AU2009234752B2 (en) | Titanium oxide-containing agglomerate for producing granular metallic iron | |
| Lu et al. | Quality requirements of iron ore for iron production | |
| CN111471852B (zh) | 一种将废活性炭粉用于烧结的方法、烧结混合料和烧结矿 | |
| RU2016103760A (ru) | Флюсующий материал, способ его получения, агломерационная смесь и использование шлака вторичной металлургии | |
| RU2484145C2 (ru) | Способ производства гранулированного железа | |
| RU2012145284A (ru) | Композиция содержащего углеродный материал железооксидного брикета, способ ее получения и способ получения железа прямого восстановления с ее использованием | |
| CN102191348B (zh) | 一种氧化球团法生产高品位镍及不锈钢的工艺方法和装置 | |
| RU2489491C2 (ru) | Способ доменной плавки | |
| CN103484596A (zh) | 半钢造渣剂及其制备方法及半钢炼钢方法 | |
| CN103509940A (zh) | 一种用于制造低硫粒铁的含碳球团 | |
| RU2136761C1 (ru) | Способ промывки горна доменной печи | |
| Fan et al. | Preparation technologies of straw char and its effect on pollutants emission reduction in iron ore sintering | |
| CN106381383A (zh) | 一种防粘结碱性球团及其制造方法 | |
| AU2013328042B2 (en) | Method for preparing blast furnace blow-in coal | |
| AU2006335814B2 (en) | Method for manufacturing metallic iron | |
| RU2299913C2 (ru) | Сталеплавильный флюс (варианты) | |
| RU2310694C2 (ru) | Способ получения ферроникеля | |
| TW202035707A (zh) | 用於精煉鋼的方法及用於該方法之脫磷劑 | |
| RU2820429C1 (ru) | Способ получения железорудных окатышей | |
| CN104046780A (zh) | 一种低硫低锰高铁富锰渣的高炉冶炼工艺 | |
| RU2410448C2 (ru) | Высокоосновный агломерат (варианты) и шихта (варианты) для его производства | |
| RU2441080C1 (ru) | Способ получения медного штейна | |
| RU2483118C1 (ru) | Способ металлизации сидеритового сырья с получением гранулированного чугуна и железистомагнезиального шлака |