RU2629424C1 - Method for steelmaking processing waste recycling to produce portlandcement clinker and cast iron - Google Patents
Method for steelmaking processing waste recycling to produce portlandcement clinker and cast iron Download PDFInfo
- Publication number
- RU2629424C1 RU2629424C1 RU2016115677A RU2016115677A RU2629424C1 RU 2629424 C1 RU2629424 C1 RU 2629424C1 RU 2016115677 A RU2016115677 A RU 2016115677A RU 2016115677 A RU2016115677 A RU 2016115677A RU 2629424 C1 RU2629424 C1 RU 2629424C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slag
- clinker
- iron
- charge
- cast iron
- Prior art date
Links
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 title claims description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 11
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 88
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 33
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000009847 ladle furnace Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 16
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 15
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 8
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 6
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 5
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 26
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 abstract description 16
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 abstract description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 3
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical group 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 2
- JETSKDPKURDVNI-UHFFFAOYSA-N [C].[Ca] Chemical compound [C].[Ca] JETSKDPKURDVNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 39
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 16
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000011093 chipboard Substances 0.000 description 14
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 13
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 11
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 11
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 8
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 8
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 8
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 7
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N dicalcium;oxocalcium;silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca]=O.[O-][Si]([O-])([O-])[O-] BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 3
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N dialuminum tricalcium oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Al+3].[Ca++].[Ca++].[Ca++] HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001653 ettringite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000208202 Linaceae Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000013401 experimental design Methods 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000000762 glandular Effects 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 235000019976 tricalcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B3/00—General features in the manufacture of pig-iron
- C21B3/04—Recovery of by-products, e.g. slag
-
- 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
-
- 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
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к комплексному использованию сырья в металлургической промышленности и может быть использовано для переработки отходов сталеплавильного производства, например шлаков электросталеплавильных печей (шлаки ДСП) или конвертерных шлаков, рафинировочных шлаков установок ковш-печь или вакууматоров, пылей от обжига известняка и печей ДСП, прокатной окалины и стружки.The invention relates to the integrated use of raw materials in the metallurgical industry and can be used for the processing of steelmaking waste, for example, slag from electric steel furnaces (chipboard slags) or converter slags, refining slags from ladle furnace or vacuum degassers, dust from limestone firing and chipboard furnaces, mill scale and shavings.
Известен способ переработки сталеплавильных шлаков, характеризующийся тем, что он включает извлечение крупного скрапа из сталеплавильного шлака, рассев и выделение немагнитного шлака крупностью 0-50 мм, грохочение немагнитного шлака по классу 0-5 мм, дробление надрешетного продукта с рассевом по классу 0-5 мм и пневмоклассификацию с выделением классов крупности: крупный 5-0,5 мм, мелкий 0,5-0,16 мм и пыль 0,16-0 мм с последующей пневмоклассификацией крупного и мелкого классов и их сухой магнитной сепарацией (патент РФ №2365642, МПК C22B 7/04, C21C 5/54, оп. 27.08.2009). Извлекаемые металлсодержащие продукты являются сырьем для металлургических производств, а немагнитная часть - сырьем для получения абразивного порошка.A known method of processing steelmaking slag, characterized in that it involves the extraction of large scrap from steelmaking slag, sieving and separation of non-magnetic slag with a particle size of 0-50 mm, screening of non-magnetic slag in the class of 0-5 mm, crushing of the sieve product with the sieving in the class of 0-5 mm and pneumatic classification with separation of size classes: coarse 5-0.5 mm, fine 0.5-0.16 mm and dust 0.16-0 mm, followed by pneumatic classification of large and small classes and their dry magnetic separation (RF patent No. 2365642 IPC C22B 7/04, C21C 5/54, op. August 27, 2009). Recoverable metal-containing products are raw materials for metallurgical industries, and the non-magnetic part is raw materials for obtaining abrasive powder.
Недостатком известного способа является нерациональное использование полученных продуктов, поскольку магнитная фракция в виде корольков, действительно является ценным сырьем для металлургической отрасли, а вот использование немагнитной фракции в качестве сырья для абразивной промышленности маловероятно, поскольку немагнитные шлаки имеют плавающий химический состав и не обладают достаточными абразивными свойствами.The disadvantage of this method is the irrational use of the obtained products, since the magnetic fraction in the form of kings is indeed a valuable raw material for the metallurgical industry, but the use of a non-magnetic fraction as a raw material for the abrasive industry is unlikely, since non-magnetic slags have a floating chemical composition and do not have sufficient abrasive properties .
Известен способ извлечения железа из шлаков сталеплавильного производства, включающий частичное восстановление железа из расплава шлака углеродом, охлаждение шлака и магнитную сепарацию, отличающийся тем, что в шлак дополнительно вводят оксид алюминия в количестве 5-10% от массы расплава (патент РФ №2096486, МПК С21С 5/06, C21B 3/06 (1995.01), оп. 20.11.1997)A known method of extracting iron from slag of steelmaking, including partial reduction of iron from the molten slag by carbon, cooling the slag and magnetic separation, characterized in that the slag is additionally introduced aluminum oxide in an amount of 5-10% by weight of the melt (RF patent No. 2096486, IPC C21C 5/06, C21B 3/06 (1995.01), op. 20.11.1997)
Недостатком известного способа также является не комплексное использование полученных продуктов, поскольку известный способ позволяет извлекать только железо из конвертерных шлаков, что делать с неметаллической частью, получаемой после реализации способа, в патенте не указывается.A disadvantage of the known method is also the non-integrated use of the obtained products, since the known method allows to extract only iron from converter slags, what is not indicated in the patent with the non-metallic part obtained after the implementation of the method.
Известен способ производства портландцементного клинкера из промышленных отходов (патент РФ №2347764, МПК C04B 7/44 (2006.01) оп. 27.02.2009), включающий загрузку в плавильную камеру основы шихты - шлака, его расплавление, подачу на поверхность расплава добавки, сплавление шихты, слив полученного клинкера, отличающийся тем, что в качестве шлака используют отвальный окисленный сталеплавильный шлак с основностью 2,5-3,5 и содержанием оксидов железа 20,0-30,0% от веса шлака, указанную подачу осуществляют непрерывно, в качестве добавки используют глиноземсодержащий отход и углеродистый восстановитель при следующем соотношении компонентов шихты, масс. %:A known method for the production of Portland cement clinker from industrial wastes (RF patent No. 2347764, IPC C04B 7/44 (2006.01) op. 27.02.2009), including loading into the melting chamber the base of the mixture - slag, its melting, feeding additives onto the melt surface, alloying the mixture , draining the clinker, characterized in that the slag using dump oxidized steelmaking slag with a basicity of 2.5-3.5 and an iron oxide content of 20.0-30.0% of the weight of the slag, this feed is carried out continuously, as an additive use alumina-containing th waste and carbon reducing agent in the following ratio of the components of the mixture, mass. %:
плавильную камеру используют гарнисажную, оборудованную топливокислородными горелками, слив клинкера осуществляют через летку, расположенную в боковой поверхности кожуха плавильной камеры на 1,0-1,8 м ниже уровня поверхности расплава, в ковш, где продувают его газообразным кислородом, корректируя содержание оксида трехвалентного железа, компоненты шихты перед загрузкой в указанную камеру подогревают теплом, снятым со стен кожуха плавильной камеры охлаждающим его жидкометаллическим теплоносителем, попутно получаемый при восстановлении углеродистым восстановителем избыточного количества оксидов железа в шлаке металл сливают из указанной камеры через придонную летку, при этом в качестве глиноземсодержащего отхода используют шлифовальные отходы подшипникового производства либо отвальный шлак алюминотермического производства ферросплавов, либо боксит, при этом в клинкер, находящийся в указанной камере, в токе азота, инжекторами вдувают пыль, уловленную газоочисткой, а выделяющийся при указанном восстановлении монооксид углерода CO дожигают до двуокиси углерода CO2 в установленном рядом с плавильной камерой энергетическом котле, где утилизируют также и физическое тепло отходящих из плавильной камеры газов.the melting chamber is used in a skull room equipped with fuel-oxygen burners, clinker is drained through a notch located in the side surface of the melting chamber casing 1.0-1.8 m below the surface of the melt, into the ladle, where it is purged with gaseous oxygen, adjusting the content of ferric oxide , the components of the charge before loading into the specified chamber is heated with heat removed from the walls of the casing of the melting chamber cooling it with a liquid metal coolant, simultaneously obtained during recovery and with a carbon reducing agent of excess iron oxides in the slag, the metal is drained from the specified chamber through the bottom notch, while the alumina-containing waste is used for grinding production waste or waste slag from the aluminothermic production of ferroalloys, or bauxite, while in the clinker located in the specified chamber in nitrogen stream injectors blown dust trapped gas treatment, and released during said recovery of carbon monoxide CO afterburned to CO 2 carbon dioxide installed near the melting chamber power boiler, where also utilize the sensible heat of exhaust gas from a melting chamber.
Данный способ позволяет извлекать оксидное железо из сталеплавильных шлаков с переводом их в чугун.This method allows to extract oxide iron from steelmaking slag with their conversion to cast iron.
Недостатком данного изобретения является использование в качестве глиноземсодержащих компонентов отходов других отраслей промышленности или природных бокситов, что усложняет способ переработки и повышает стоимость получаемого клинкера.The disadvantage of this invention is the use as alumina-containing components of waste from other industries or natural bauxite, which complicates the processing method and increases the cost of the resulting clinker.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу является способ переработки сталеплавильных шлаков с получением цементного клинкера и чугуна (патент РФ №2492151, МПК C04B 7/44, C21B 3/04, C21B 11/08 (2006.01), оп. 10.09.2013), включающий загрузку шихты в плавильную камеру, расплавление шихты, восстановление избыточного количества оксидов железа шлакового расплава, раздельный слив полученных клинкера и чугуна из камеры, отличающийся тем, что в качестве шихты используют смесь отработавшего шлака электросталеплавильных печей или кислородных конвертеров с содержанием 25-38% оксидов железа, 28-44% оксида кальция и 13-20% оксида кремния, отработавшего шлака установок ковш-печь с содержанием не более 1% оксидов железа, 55-60% оксида кальция, 20-22% оксида кремния, 5-6% оксида алюминия, менее 3% оксида магния и известняка, содержание в шихте отработавшего шлака установок ковш-печь, отработавшего шлака электросталеплавильных печей или кислородных конвертеров и известняка выдерживают в пределах, % от массы всей шихты:The closest in technical essence and the achieved effect to the claimed method is a method of processing steel slag to produce cement clinker and cast iron (RF patent No. 2492151, IPC C04B 7/44, C21B 3/04, C21B 11/08 (2006.01), op. 10.09 .2013), including loading the charge into the melting chamber, melting the charge, recovering excess iron oxides of the slag melt, separately draining the clinker and cast iron obtained from the chamber, characterized in that the mixture is used as a mixture of spent slag from electric steel furnaces whether oxygen converters with a content of 25-38% iron oxides, 28-44% calcium oxide and 13-20% silicon oxide, spent slag from a ladle furnace with a content of not more than 1% iron oxides, 55-60% calcium oxide, 20- 22% silicon oxide, 5-6% alumina, less than 3% magnesium oxide and limestone, the content in the burden of spent slag from ladle-furnace plants, spent slag from electric arc furnaces or oxygen converters and limestone is kept within,% of the mass of the whole charge:
перед загрузкой в плавильную камеру шихту подогревают теплом отходящих из камеры газов с температурой 1850-1900°C в специальном подогревателе, для восстановления оксидов железа шлакового расплава используют смесь высокозольного и низкозольного углей в количестве 5,5-7% от массы шихты, после заполнения всего объема шлаковой ванны плавильной камеры готовым расплавленным клинкером заданного состава загрузку шихты в плавильную камеру временно прекращают, делают выдержку 10-20 мин, при этом на время выдержки топливокислородные горелки не выключают и увеличивают подачу кислорода в них на 3-15%, после окончания выдержки 70-80% от полученного клинкера сливают из плавильной камеры, направляют его на грануляцию и возобновляют загрузку шихты в плавильную камеру для получения следующей порции плавленого клинкера, в подогреватель шихты отходящими из плавильной камеры газами вместе с шихтой подают уголь в количестве 1-2% от массы шихты, отработавший шлак электросталеплавильных печей или кислородных конвертеров заливают в плавильную камеру в жидком состоянии, полый металлический корпус плавильной камеры охлаждается жидкометаллическим теплоносителем, грануляцию полученного клинкера производят во вращающемся грануляторе воздушно-водяной смесью, а нагретый в грануляторе воздух вдувают в подогреватель шихты для дожигания CO отходящих газов, воздух, используемый для грануляции клинкера, обогащают кислородом до содержания кислорода 30-45%, получаемый чугун разливают на разливочном конвейере в слитки массой 20-40 кг или гранулируют.before loading into the melting chamber, the mixture is heated with the heat of the gases leaving the chamber at a temperature of 1850-1900 ° C in a special heater; a mixture of high-ash and low-ash coals in the amount of 5.5-7% of the charge mass is used to reduce the iron oxides of slag melt, after filling the volume of the slag bath of the melting chamber with a finished molten clinker of a given composition, the charge is temporarily stopped loading into the melting chamber, the shutter speed is 10-20 minutes, while the fuel-oxygen burners are not turned off t and increase the oxygen supply to them by 3-15%, after the exposure is completed, 70-80% of the clinker obtained is poured from the melting chamber, it is sent to granulation and the charge is loaded into the melting chamber to obtain the next portion of the melted clinker, into the charge heater leaving Coal is supplied from the melting chamber with gases together with the charge in an amount of 1-2% of the mass of the charge, the spent slag from electric arc furnaces or oxygen converters is poured into the melting chamber in a liquid state, the hollow metal body of the melt of the flax chamber is cooled by a liquid metal coolant, granulation of the clinker obtained is carried out in a rotary granulator with an air-water mixture, and air heated in the granulator is blown into the charge heater to burn off CO of exhaust gases, the air used for clinker granulation is enriched with oxygen to an oxygen content of 30-45%, the resulting cast iron is poured onto ingots weighing 20-40 kg on a casting conveyor or granulated.
Положительным в данном изобретении является извлечение из отходов сталеплавильной отрасли металла с переводом его в чугун и использование в качестве глиноземсодержащего компонента шлаков установок ковш-печь.Positive in this invention is the extraction of metal from waste from the steel industry with its conversion to cast iron and the use of a ladle furnace slag as an alumina-containing component.
Недостатком данного изобретения является использование в качестве кальцийсодержащего компонента известняка, для разложения которого используется дорогостоящая электрическая энергия. Кроме того, из описания патента следует, что клинкер вследствие продувки чугуна кислородом насыщается закисью железа FeO, содержание которого в клинкере не допускается из-за опасности его железистого распада вследствие окисления FeO до Fe2O3. Из описания патента также следует, что шихта загружается в плавильный агрегат в виде смеси. Такая шихтовка затрудняет восстановление оксидов железа в твердой фазе и переход металла в чугун.The disadvantage of this invention is the use of calcium-containing component of limestone, the decomposition of which uses expensive electrical energy. In addition, from the description of the patent it follows that clinker due to the purge of cast iron with oxygen is saturated with ferrous oxide FeO, the content of which in the clinker is not allowed due to the danger of its glandular decomposition due to oxidation of FeO to Fe 2 O 3 . From the description of the patent it also follows that the mixture is loaded into the melting unit in the form of a mixture. Such a charge makes it difficult to restore iron oxides in the solid phase and the transition of metal to cast iron.
При реализации данной технологии ее рентабельность зависит от соотношения выплавляемых цементного клинкера и чугуна. А исходя из количества оксидов железа в шлаках количество выплавляемого железа не превышает 30%. Для увеличения рентабельности данной технологии количество выплавляемого чугуна необходимо увеличивать.When implementing this technology, its profitability depends on the ratio of smelted cement clinker and cast iron. And based on the amount of iron oxides in the slag, the amount of iron smelted does not exceed 30%. To increase the profitability of this technology, the amount of cast iron smelted must be increased.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание способа переработки отходов от выплавки стали с получением портландцементного клинкера и чугуна, обеспечивающим использование только отходов сталеплавильной отрасли без увеличения расхода энергии на разложение карбонатов, качественное восстановление оксидов железа в твердой фазе и увеличенный выход чугуна.The technical result of the present invention is to provide a method for processing waste from steelmaking to produce Portland cement clinker and cast iron, which ensures that only waste from the steel industry is used without increasing energy consumption for the decomposition of carbonates, high-quality reduction of iron oxides in the solid phase and increased yield of cast iron.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки отходов сталеплавильного производства с получением портландцементного клинкера и чугуна, включающем загрузку в плавильную камеру исходной шихты, состоящей из отработавшего шлака электросталеплавильных печей или кислородных конвертеров, отработавшего шлака установок ковш-печь, кальцийсодержащего и углеродсодержащего компонентов, расплавление шихты, восстановление оксидов железа шлакового расплава, раздельный слив полученных клинкера и чугуна из камеры, согласно изобретению перед загрузкой в плавильную камеру исходную шихту гомогенизируют совместным помолом и брикетируют, при этом соотношение в исходной шихте отработавшего шлака установок ковш-печь, отработавшего шлака электросталеплавильных печей или кислородных конвертеров и кальций- и углеродсодержащих компонентов поддерживают в пределах, % от массы всей шихты:The specified technical result is achieved by the fact that in the method of processing waste from steelmaking to produce Portland cement clinker and cast iron, which includes loading into the melting chamber an initial charge consisting of spent slag from electric steel furnaces or oxygen converters, spent slag from ladle-furnace plants, calcium-containing and carbon-containing components charge melting, reduction of iron oxides of slag melt, separate discharge of clinker and cast iron obtained from the chamber, with According to the invention, before loading into the melting chamber, the initial charge is homogenized by co-grinding and briquetting, while the ratio in the initial charge of spent slag from ladle-furnace plants, spent slag from electric steel furnaces or oxygen converters and calcium and carbon-containing components is maintained within,% of the total charge :
после расплавления шихты в расплав дополнительно вводят железосодержащий материал в количестве 2,0-32,0% от массы исходной шихты, полученный клинкер после охлаждения дробят и подвергают магнитной сепарации.after the charge is melted, an iron-containing material is additionally introduced into the melt in an amount of 2.0-32.0% by weight of the initial charge, the clinker obtained is crushed after cooling and subjected to magnetic separation.
При этом в качестве кальцийсодержащего компонента используют пыль от обжига известняка, а в качестве углеродсодержащего компонента используют пыль осадительных камер электросталеплавильных печей. Кроме того, в качестве железосодержащего материала в шлаковый расплав вводят железосодержащую фракцию магнитной сепарации клинкера, или прокатную окалину, или стружку.At the same time, dust from limestone calcination is used as a calcium-containing component, and dust from the precipitation chambers of electric arc furnaces is used as a carbon-containing component. In addition, as an iron-containing material, an iron-containing fraction of clinker magnetic separation, or mill scale, or shavings, is introduced into the slag melt.
При реализации заявленного способа в переработку вовлекаются только отходы сталеплавильной отрасли, которые образуются непосредственно на промышленной площадке предприятия, производящего сталь, что позволяет существенно снизить транспортные расходы на доставку материалов.When implementing the inventive method, only waste from the steelmaking industry is involved in the processing, which is generated directly at the industrial site of the steel producing enterprise, which can significantly reduce transportation costs for the delivery of materials.
Процесс разложения известняка среди реакций образования клинкера является наиболее энергоемким и перенесение данного процесса в условия электродуговой плавки нежелательно из-за высокой стоимости электроэнергии, поэтому в заявленном изобретении в качестве кальцийсодержащего компонента используется пыль печей для обжига извести, состоящая в основном из CaO.The process of decomposition of limestone among the clinker formation reactions is the most energy-intensive and transferring this process to the conditions of electric arc melting is undesirable due to the high cost of electricity, therefore, the claimed invention uses lime kiln dust, mainly consisting of CaO, as a calcium-containing component.
Помимо загрузки в плавильную камеру исходной шихты, состоящей из отработавшего шлака электросталеплавильных печей или кислородных конвертеров, отработавшего шлака установок ковш-печь, кальцийсодержащего и углеродсодержащего компонентов, расплавления шихты, восстановления оксидов железа шлакового расплава, раздельного слива полученных клинкера и чугуна из камеры, как заявленных аналогах и прототипе изобретения, в предлагаемом способе предусмотрена подготовка шихты к плавке, заключающаяся в гомогенизации совместным помолом и брикетировании исходной сырьевой смеси.In addition to loading into the melting chamber an initial charge consisting of spent slag from electric steel furnaces or oxygen converters, spent slag from ladle-furnace plants, calcium-containing and carbon-containing components, melting the charge, reducing iron oxides of slag melt, separate draining of the resulting clinker and cast iron from the chamber, as analogues and prototype of the invention, the proposed method provides for the preparation of the mixture for melting, which consists in homogenization by joint grinding and breeze ation original feed mixture.
Такая подготовка позволяет облегчить протекание части реакций восстановления металла в твердой фазе и ускорить протекание жидкофазного периода плавки, поскольку расплавлению подвергается уже восстановленное железо, а в клинкере до температуры 1200°C в твердой фазе успевают сформироваться некоторые клинкеробразующие минералы, в частности двухкальциевый силикат 2CaO⋅SiO2.This preparation makes it possible to facilitate some of the metal reduction reactions in the solid phase and to accelerate the liquid phase of the melting period, since the already reduced iron undergoes melting, and some clinker-forming minerals, in particular, 2CaO⋅SiO dicalcium silicate, are formed in the clinker to a temperature of 1200 ° C 2 .
Дополнительное введение железосодержащего материала в шлаковый расплав после расплавления шихты позволяет вовлечь в переработку железосодержащие отходы типа железной стружки, прокатной окалины и включить в технологический процесс железосодержащую фракцию магнитной сепарации клинкера, что позволяет увеличить количество выплавляемого чугуна.The additional introduction of iron-containing material into the slag melt after the charge is melted makes it possible to involve iron-containing waste such as iron shavings, mill scale into processing and to include the iron-containing fraction of clinker magnetic separation in the technological process, which allows to increase the amount of cast iron smelted.
Указанная добавка вводится в количестве 2,0-32,0% от исходной массы шихты. Расчеты технико-экономического эффекта данной технологии свидетельствуют, что экономический эффект от реализации технологии возрастает при увеличении соотношения выплавляемых материалов чугун/клинкер. Если использовать при выплавке чугуна и клинкера электросталеплавильные шлаки в количестве, соответствующем заявляемому изобретению, то соотношение выплавляемых продуктов чугун/клинкер составляет (18-20)/(80-82) и экономическая эффективность технологии невелика. Поскольку на сталеплавильных предприятиях образуется значительное количество железосодержащих отходов, то возникает необходимость вовлечь их в переработку, увеличив выход чугуна и повысив рентабельность процесса.The specified additive is introduced in an amount of 2.0-32.0% of the initial mass of the charge. Calculations of the technical and economic effect of this technology indicate that the economic effect of the implementation of the technology increases with an increase in the ratio of smelted materials cast iron / clinker. If electric smelting slags are used in the smelting of pig iron and clinker in an amount corresponding to the claimed invention, the ratio of cast iron / clinker products is (18-20) / (80-82) and the economic efficiency of the technology is small. Since steelmaking enterprises generate a significant amount of iron-containing waste, it becomes necessary to involve them in processing, increasing the yield of pig iron and increasing the profitability of the process.
Введение железосодержащей добавки в количестве количество 2,0-32,0% от массы шихты достаточно для доведения соотношения чугун/клинкер: (20-50)/(80-50) без существенного увеличения энергозатрат. Введение железосодержащей добавки менее 2,0% не оказывает существенного влияния на увеличение выхода выплавляемых продуктов, а более 32,0% вводить нецелесообразно из-за снижения объема перерабатываемых шлаков.The introduction of iron-containing additives in an amount of 2.0-32.0% by weight of the charge is sufficient to bring the ratio of cast iron / clinker: (20-50) / (80-50) without a significant increase in energy consumption. The introduction of an iron-containing additive of less than 2.0% does not significantly affect the increase in the yield of smelted products, and more than 32.0% is impractical to introduce due to a decrease in the volume of processed slags.
Плавка ведется только в восстановительных условиях без продувки металла кислородом, поскольку такая обработка насыщает клинкер закисным железом FeO, наличие которого в клинкере нежелательно из-за опасности его железистого распада. Подобные условия проведения плавки формируют клинкер, в составе которого отсутствует железосодержащая фаза браунмиллерит 4СаО⋅Аl2O3⋅Fe2O3 (четырехкальциевый алюмоферрит). При производстве портландцемента традиционным способом во вращающейся печи браунмиллерит играет роль плавня, который на завершающей стадии образования клинкера позволяет сформировать до 40% жидкой фазы в клинкере, без которой невозможно образование трехкальциевого силиката алита 3CaO⋅SiO2 из белита 2CaO⋅SiO2. Второй важной ролью браунмиллерита типового портландцементного клинкера является участие его в реакции эттрингито-образования с двуводным гипсом на первой стадии гидратации портландцемента, позволяющей замедлить сроки схватывания портландцемента. Следует отметить, что участие железной фазы в данной реакции второстепенно, поскольку в реакции участвует только трехкальциевый алюминат 3CaO⋅Al2O3, входящий в состав браунмиллерита, а моноферрит кальция CaO⋅Fe2o3, являющийся вторым компонентом твердого раствора браунмиллерита, участия в данной реакции не принимает.Smelting is carried out only under reducing conditions without purging the metal with oxygen, since such treatment saturates the clinker with ferrous iron FeO, the presence of which in the clinker is undesirable because of the danger of its ferrous decay. Similar conditions of the melting clinker is formed, which included no iron-phase brownmillerite 4SaO⋅Al 2 O 3 ⋅Fe 2 O 3 (tetracalcium alumina ferrite). In the production of Portland cement in the traditional way in a rotary kiln, brownmillerite plays the role of flux, which at the final stage of clinker formation allows up to 40% of the liquid phase to form in clinker, without which the formation of 3-calcium alite silicate 3CaO⋅SiO 2 from 2CaO⋅SiO 2 belite is impossible. The second important role of brownmillerite of a typical Portland cement clinker is its participation in the reaction of ettringite formation with two-water gypsum at the first stage of Portland cement hydration, which allows to slow down the setting time of Portland cement. It should be noted that the participation of the iron phase in this reaction is secondary, since only tricalcium aluminate 3CaO⋅Al 2 O 3 , which is part of brownmillerite, is involved in the reaction, and calcium monoferrite CaO⋅Fe 2 o 3 , which is the second component of brownmillerite solid solution, is involved in does not accept this reaction.
В условиях дуговой плавки формирование клинкера осуществляется при более высоких температурах, чем во вращающейся печи, и для формирования алита из белита имеется достаточное количество жидкой фазы. Поскольку в реакции эттрингито-образования, замедляющей сроки схватывания портландцемента участвует только трехкальциевый алюминат 3CaO⋅Al2O3, то сформировав в клинкере достаточное количество данной клинкерной фазы, создаются условия для обеспечения нормальных сроков схватывания портландцемента без участия железной фазы.Under the conditions of arc melting, clinker is formed at higher temperatures than in a rotary kiln, and there is a sufficient amount of liquid phase to form alite from belite. Since only tricalcium aluminate 3CaO⋅Al 2 O 3 is involved in the reaction of ettringite formation, which slows down the setting time of Portland cement, having formed a sufficient amount of this clinker phase in the clinker, conditions are created to ensure normal terms for the setting of Portland cement without the participation of the iron phase.
Проведение химического анализа пыли из осадительных камер ДСП ряда предприятий позволило установить, что подобная пыль содержит до 50% углерода, который выносится из печи ДСП в пылеосадительную камеру воздушными потоками во время загрузки в печь кокса и во время вдувания вспенивателя. Такой состав пыли позволяет использовать ее в качестве углеродсодержащего компонента в составе исходной шихты для восстановления оксидов железа и исключает использование дорогостоящего кокса для осуществления процесса.A chemical analysis of dust from the precipitation chambers of the particleboard of a number of enterprises made it possible to establish that such dust contains up to 50% of the carbon that is removed from the chipboard furnace to the dust precipitation chamber by air flows during loading of coke into the furnace and during blowing of the blowing agent. This composition of the dust allows you to use it as a carbon-containing component in the composition of the original mixture for the reduction of iron oxides and eliminates the use of expensive coke for the process.
Для определения возможности реализации заявляемого способа изучалась возможность получения портландцементного клинкера путем варьирования шлаков установок ковш-печь и шлаков ДСП с добавлением небольшого количества извести. Шлаки АКП содержат значительное количество оксидов Ca и Al, но малое количество оксидов Fe, а в шлаках ДСП, наоборот, содержится значительное количество оксидов Fe, но малое количество оксидов Ca и Al, поэтому если смешать шлаки и сплавить с небольшим количеством извести, то в шлаке формируются фазы портландцементного клинкера.To determine the feasibility of implementing the proposed method, the possibility of obtaining Portland cement clinker by varying the slag of the ladle-furnace plants and chipboard slags with the addition of a small amount of lime was studied. ACP slags contain a significant amount of Ca and Al oxides, but a small amount of Fe oxides, while chipboard slags, on the contrary, contain a significant amount of Fe oxides, but a small amount of Ca and Al oxides, so if slag is mixed and fused with a small amount of lime, then Portland cement clinker phases are formed in the slag.
Для определения влияния состава шихты из смеси шлаков и извести на фазовый состав выплавляемого клинкера использовали метод симплекс-решетчатого планирования. В соответствии с планом проведения эксперимента жидкие шлаки смешивали друг с другом и с известью и нагревали смесь в восстановительных условиях до 1600°C. После охлаждения шлак отделяли от чугуна и определяли его фазовый состав.To determine the effect of the composition of the mixture from a mixture of slag and lime on the phase composition of the smelted clinker, the simplex-lattice planning method was used. In accordance with the experimental design, liquid slags were mixed with each other and with lime and the mixture was heated under reducing conditions to 1600 ° C. After cooling, the slag was separated from cast iron and its phase composition was determined.
По данным испытаний видно, что максимальное количество 3CaO⋅SiO2 в шлаке образуется при содержании в сырьевой смеси, %: 66 шлак ДСП; 17 шлак АКП; 17 известь.According to the test data, it is seen that the maximum amount of 3CaO⋅SiO 2 in the slag is formed when the content in the raw material mixture,%: 66 chipboard slag; 17 slag automatic transmission; 17 lime.
Результаты эксперимента показали, что максимальное количество 3CaO⋅SiO2 формируется в области с максимальным содержанием шлака ДСП. Это объясняется тем, что такой шлак содержит 38% ларнита β-2CaO⋅SiO2 и 16% мервинита 3CaO⋅MgO⋅2SiO2. Мервинит, как и белит, имеет моноклинную сингонию и при плавлении инконгруэнтно разлагается на жидкость C2S и твердый периклаз MgO, в результате чего после восстановления оксидов железа жидкий шлак в основном будет состоять из жидкого белита 2CaO⋅SiO2 с включениями твердого периклаза. Известь, введенная в состав шихтовки, растворяясь в жидкой фазе, взаимодействует с белитом 2CaO⋅SiO2 и насыщает его до алита 3CaO⋅SiO2. Окончательно в данной точке факторного плана формируется фазовый состав шлака, содержащий по данным испытаний, %: 34,1 C3S; 27,1 C2S; 24,0 C3A; 8,7 MgO и 6,1 CaO. Такой шлак содержит значительное количество фаз портландцементного клинкера, обладающих гидравлической активностью, но его состав далек от состава типового портландцементного клинкера.The experimental results showed that the maximum amount of 3CaO⋅SiO 2 is formed in the region with the maximum content of chipboard slag. This is explained by the fact that such slag contains 38% of larnite β-2CaO⋅SiO 2 and 16% of mervinite 3CaOgMgO⋅2SiO 2 . Mervinite, like belite, has a monoclinic syngony and, when melted, incongruently decomposes into C 2 S liquid and solid periclase MgO, as a result of which, after reduction of iron oxides, liquid slag will mainly consist of 2CaO⋅SiO 2 liquid belite with inclusions of solid periclase. The lime introduced into the composition of the batch, dissolving in the liquid phase, interacts with 2CaO⋅SiO 2 belite and saturates it to 3CaO⋅SiO 2 alite. Finally, at this point in the factor plan, the phase composition of the slag is formed, containing according to the test data,%: 34.1 C 3 S; 27.1 C 2 S; 24.0 C 3 A; 8.7 MgO and 6.1 CaO. Such slag contains a significant number of phases of Portland cement clinker with hydraulic activity, but its composition is far from the composition of a typical Portland cement clinker.
С учетом проведенных экспериментов для определения возможности синтеза на основе отработавших шлаков установок ковш-печь, ДСП, пыли от обжига извести и пыли осадительных камер печей ДСП типового портландцементного клинкера проводили расчет сырьевой смеси на формирование в шлаке типового портландцементного клинкера с модульными характеристиками: KH - 0,92; n - 2,3; p - 1,7. Для упрощения расчета принимали, что в шлаке ДСП варьируется содержание CaO, при постоянном содержании SiO2 и Al2O3, пыль из осадительных камер печи ДСП имеет тот же состав, что и шлак ДСП, только дополнительно содержит 50% C, шлак АКП имеет постоянный химический средний состав, а пыль от обжига извести имеет активность 96%. Химический состав компонентов шихты приведен в таблице 1.Taking into account the experiments performed, to determine the possibility of synthesis based on spent slag from ladle-furnace plants, chipboard, dust from lime calcination and dust from the precipitation chambers of a chipboard of a typical Portland cement clinker, we calculated the raw material mixture to form a typical Portland cement clinker in slag with modular characteristics: KH - 0 , 92; n is 2.3; p is 1.7. To simplify the calculation, it was assumed that the CaO content varies in the chipboard slag, with a constant content of SiO 2 and Al 2 O 3 , the dust from the precipitation chambers of the chipboard furnace has the same composition as the chipboard slag, only additionally contains 50% C, the ACP slag has constant chemical average composition, and dust from lime calcination has an activity of 96%. The chemical composition of the components of the charge are given in table 1.
Расчетные составы исходной шихты для осуществления плавок приведены в таблице 2.The calculated compositions of the initial charge for the implementation of the heats are shown in table 2.
Рассчитанная шихта готовилась в соответствии с заявленным способом путем перемешивания компонентов шихты, их гомогенизации совместным помолом в шаровой мельнице до остатка на сите с размером ячейки 0,1 мм не более 15% с последующим брикетированием брикетов с размерами - диаметр 50 мм, высотой 50 мм при давлении 20 МПа и расплавлялась в печи Таммана при температуре 1600°C.The calculated mixture was prepared in accordance with the claimed method by mixing the components of the mixture, homogenizing them by joint grinding in a ball mill to a residue on a sieve with a mesh size of 0.1 mm not more than 15%, followed by briquetting briquettes with dimensions of 50 mm in diameter and 50 mm in height pressure of 20 MPa and was melted in a Tamman furnace at a temperature of 1600 ° C.
Шлак отделялся от чугуна и проводился химический и фазовый анализ полученных продуктов, таблица 3.Slag was separated from cast iron and chemical and phase analysis of the obtained products was carried out, table 3.
Результаты химического анализа свидетельствуют о стабильном химическом составе полученного клинкера.The results of chemical analysis indicate a stable chemical composition of the resulting clinker.
Количественное определение содержания фаз в клинкерах показало, что клинкеры содержат, %: 51,3-54,0 C3S; 30,0-31,4 C2S; 10,0-11,0 C3A; 3,8-4,2 MgO. Полученные клинкеры содержат более 80% силикатных фаз, около 10% алюминатной фазы и 3,8% MgO. Железосодержащая фаза портландцементного клинкера браунмиллерит C4AF (4CaO⋅Al2O3⋅Fe2O3) в полученном клинкере отсутствует. В соответствии с требованиями ГОСТ 31108 "Цементы общестроительные. Технические условия" суммарное содержание трехкальциевого и двухкальциевого силикатов (3CaO⋅SiO2+2CaO⋅SiO2) в клинкере должно быть не менее 67% массы клинкера, а массовое отношение оксида кальция к оксиду кремния (CaO/SiO2) - не менее 2,0 при содержании MgO в клинкере не более 5,0% массы клинкера. Полученный в условиях эксперимента клинкер отвечает данным требованиям. При этом физико-механические свойства портландцемента, полученного на основе шлакового клинкера, следующие: начало схватывания - 175 мин; конец схватывания - 285 мин; равномерность изменения объема - 0,2 мм; прочность при сжатии через 2 сут - 11,7 МПа, через 28 сут - 47,8 МПа.Quantitative determination of the phase content in clinkers showed that clinkers contain,%: 51.3-54.0 C 3 S; 30.0-31.4 C 2 S; 10.0-11.0 C 3 A; 3.8-4.2 MgO. The resulting clinkers contain more than 80% silicate phases, about 10% aluminate phase and 3.8% MgO. The iron-containing phase of Portland cement clinker brownmillerite C 4 AF (4CaO⋅Al 2 O 3 ⋅ Fe 2 O 3 ) is absent in the resulting clinker. In accordance with the requirements of GOST 31108 "Cement for general construction. Technical conditions" the total content of tricalcium and dicalcium silicates (3CaO⋅SiO 2 + 2CaO⋅SiO 2 ) in clinker must be not less than 67% of the mass of clinker, and the mass ratio of calcium oxide to silicon oxide ( CaO / SiO 2 ) - not less than 2.0 when the MgO content in the clinker is not more than 5.0% of the mass of clinker. Obtained in the conditions of the experiment, the clinker meets these requirements. In this case, the physicomechanical properties of Portland cement, obtained on the basis of slag clinker, are as follows: setting time - 175 min; setting end - 285 min; uniformity of volume change - 0.2 mm; compressive strength after 2 days - 11.7 MPa, after 28 days - 47.8 MPa.
В соответствии с требованиями ГОСТ 31108 такой цемент имеет класс по прочности 42,5 H.In accordance with the requirements of GOST 31108, such cement has a strength class of 42.5 H.
При увеличении в составе шихты количества шлака ДСП более 75,0%, извести более 23,0% и уменьшении шлака АКП менее 9,0%, приводят к увеличению коэффициента насыщения КН клинкера и образованию в нем большого количества алита C3S (3CaO⋅SiO2). Алит, являясь тугоплавким компонентом, делает выплавляемый клинкер вязким и затрудняет его слив. Для обеспечения требуемой жидкотекучести клинкера приходится увеличивать температуру плавки, что способствует увеличению энергозатрат.With an increase in the amount of chipboard slag in the charge of more than 75.0%, lime more than 23.0% and a decrease in ACP slag of less than 9.0%, they increase the saturation coefficient of clinker SC and form a large amount of C 3 S (3CaO⋅) alite in it. SiO 2 ). Alit, being a refractory component, makes the smelted clinker viscous and makes it difficult to drain. To ensure the required fluidity of the clinker, it is necessary to increase the melting temperature, which contributes to an increase in energy consumption.
При уменьшении в составе шихты количества шлака ДСП менее 63,0%, извести менее 11,0% и увеличении шлака АКП более 11,0% в клинкере образуется количество силикатных фаз, не соответствующее требованиям ГОСТ 31108 "Цементы общестроительные. Технические условия".With a decrease in the amount of chipboard slag in the charge of less than 63.0%, lime less than 11.0% and an increase in ACP slag of more than 11.0%, the amount of silicate phases in the clinker does not meet the requirements of GOST 31108 "Cement for general construction. Technical conditions".
При уменьшении количества углесодержащего материала менее 4,0%, его недостаточно для осуществления реакций восстановления оксидов железа. Введение количества углесодержащего материала более 5,0% нецелесообразно из-за удорожания процесса.With a decrease in the amount of carbon-containing material less than 4.0%, it is not enough to carry out reduction reactions of iron oxides. The introduction of the amount of carbon-containing material of more than 5.0% is impractical due to the cost of the process.
Химический состав полученного чугуна приведен в таблице 4.The chemical composition of the obtained cast iron is shown in table 4.
Химический состав полученного чугуна отвечает требованиям ГОСТ 805 к передельному чугуну марки ПЛ 1.The chemical composition of the obtained cast iron meets the requirements of GOST 805 for pig iron of grade PL 1.
Для повышения выхода чугуна производилась плавка с добавлением в шихту в соответствии с изобретением 32% замасленной стружки. В результате такой плавки выход материалов составил 38,5% чугуна и 61,5% клинкера при сохранении фазового состава клинкера.To increase the yield of cast iron, melting was carried out with the addition of 32% of oily chips to the charge in accordance with the invention. As a result of such smelting, the yield of materials amounted to 38.5% cast iron and 61.5% clinker while maintaining the phase composition of the clinker.
Выплавленный клинкер после охлаждения дробили в вибрационной мельнице до среднего размера частиц 200 мкм и подвергали продукт дробления магнитной сепарации. Количество корольков металла составило 5,6% от массы клинкера. Этот металл целесообразно пускать на переплав для увеличения доли выплавляемого чугуна. Если операцию магнитной сепарации не осуществлять, то металлические корольки могут попасть в шаровую мельницу для помола клинкера и, накапливаясь, могут ее перегрузить.After cooling, the smelted clinker was crushed in a vibratory mill to an average particle size of 200 μm and the magnetic separation product was subjected to crushing. The number of metal kings was 5.6% by weight of clinker. It is advisable to start this metal for remelting to increase the proportion of smelted iron. If the magnetic separation operation is not carried out, then the metal kings can get into the ball mill for grinding clinker and, accumulating, can overload it.
Таким образом, результаты испытаний подтверждают высокую эффективность предлагаемого способа.Thus, the test results confirm the high efficiency of the proposed method.
Использование предлагаемого способа позволяет наиболее эффективно перерабатывать отходы сталеплавильного производства с получением ценного сырья для черной металлургии и строительных материалов и снизить нагрузку на окружающую среду за счет сокращения площадей отвалов с перспективой их полной ликвидации.Using the proposed method allows the most efficient processing of steelmaking waste to produce valuable raw materials for ferrous metallurgy and building materials and reduce the environmental burden by reducing the area of dumps with the prospect of their complete elimination.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016115677A RU2629424C1 (en) | 2016-04-21 | 2016-04-21 | Method for steelmaking processing waste recycling to produce portlandcement clinker and cast iron |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016115677A RU2629424C1 (en) | 2016-04-21 | 2016-04-21 | Method for steelmaking processing waste recycling to produce portlandcement clinker and cast iron |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2629424C1 true RU2629424C1 (en) | 2017-08-29 |
Family
ID=59797882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016115677A RU2629424C1 (en) | 2016-04-21 | 2016-04-21 | Method for steelmaking processing waste recycling to produce portlandcement clinker and cast iron |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2629424C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5501721A (en) * | 1993-01-26 | 1996-03-26 | Holderbank Financiere Glarus Ag | Process for producing pig iron and cement clinker |
| RU2087817C1 (en) * | 1993-08-06 | 1997-08-20 | Мечев Валерий Валентинович | Plant for reworking materials |
| US6395054B1 (en) * | 1996-06-05 | 2002-05-28 | “Holderbank” Financiere Glarus AG | Process for producing pozzolanes, synthetic blast furnace slags, belite or alite clinkers, or pig iron alloys from oxidic slags |
| RU2347764C2 (en) * | 2007-03-12 | 2009-02-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" | Method of producing portland cement clinker from industrial wastes |
| RU2492151C1 (en) * | 2012-03-26 | 2013-09-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" | Method of processing steel-smelting slags with production of cement clinker and iron |
-
2016
- 2016-04-21 RU RU2016115677A patent/RU2629424C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5501721A (en) * | 1993-01-26 | 1996-03-26 | Holderbank Financiere Glarus Ag | Process for producing pig iron and cement clinker |
| RU2087817C1 (en) * | 1993-08-06 | 1997-08-20 | Мечев Валерий Валентинович | Plant for reworking materials |
| US6395054B1 (en) * | 1996-06-05 | 2002-05-28 | “Holderbank” Financiere Glarus AG | Process for producing pozzolanes, synthetic blast furnace slags, belite or alite clinkers, or pig iron alloys from oxidic slags |
| RU2347764C2 (en) * | 2007-03-12 | 2009-02-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" | Method of producing portland cement clinker from industrial wastes |
| RU2492151C1 (en) * | 2012-03-26 | 2013-09-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" | Method of processing steel-smelting slags with production of cement clinker and iron |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4124404A (en) | Steel slag cement and method for manufacturing same | |
| KR100326613B1 (en) | Method for manufacturing pig iron or steel and cement clinker from slag | |
| SK114494A3 (en) | Process for producing cement from metallurgical slag | |
| RU2671781C2 (en) | Fluxing material, method for production thereof, sintering mixture and use of secondary metallurgy slag | |
| Holtzer et al. | The recycling of materials containing iron and zinc in the OxyCup process | |
| CN106755656A (en) | A kind of method that slag metallurgy one-step method is reclaimed | |
| HUT67976A (en) | Process for producing pig iron and cement clinker | |
| Pribulova et al. | Comparison of cupola furnace and blast furnace slags with respect to possibilities of their utilization | |
| CN111139332B (en) | A process for mixing slag-forming material and light and thin scrap steel into furnace | |
| US20160107930A1 (en) | Method for processing steel slag and hydraulic mineral binder | |
| CN114317873B (en) | Steelmaking slagging process | |
| CN117441031A (en) | Method for generating slag with desired properties | |
| JP7518455B2 (en) | Molten iron production method | |
| JP5720497B2 (en) | Method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag | |
| JP2024524153A (en) | Iron briquette | |
| RU2629424C1 (en) | Method for steelmaking processing waste recycling to produce portlandcement clinker and cast iron | |
| JP2636612B2 (en) | Production method of ultra-fast hardening cement raw material modified from steel slag | |
| CN112080598A (en) | Method and system for comprehensively utilizing slag resources of iron and steel smelting and blast furnace slag tank | |
| RU2492151C1 (en) | Method of processing steel-smelting slags with production of cement clinker and iron | |
| RU2534682C1 (en) | Method for obtaining molten mineral components for portland-slag cement (versions) | |
| JPH10265827A (en) | Method for recycling chromium-containing steel refining slag and method for recovering and using metal components contained in the slag | |
| RU2768304C1 (en) | Method of producing ferroalloys and portland cement | |
| WO2021072562A1 (en) | Zero-waste process that uses final slag from copper smelting to produce commercial products | |
| JP2025168044A (en) | Apparatus for producing hydraulic cement composition and method for producing hydraulic cement composition | |
| JPH04224147A (en) | Manufacture of raw material for ultra high-speed-hardening cement reforming slag |