[go: up one dir, main page]

RU2745006C1 - Способ получения углеродистого восстановителя - Google Patents

Способ получения углеродистого восстановителя Download PDF

Info

Publication number
RU2745006C1
RU2745006C1 RU2020126729A RU2020126729A RU2745006C1 RU 2745006 C1 RU2745006 C1 RU 2745006C1 RU 2020126729 A RU2020126729 A RU 2020126729A RU 2020126729 A RU2020126729 A RU 2020126729A RU 2745006 C1 RU2745006 C1 RU 2745006C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
briquette
binder
temperature
carbonaceous
drying
Prior art date
Application number
RU2020126729A
Other languages
English (en)
Inventor
Константин Сергеевич Ёлкин
Original Assignee
Константин Сергеевич Ёлкин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Константин Сергеевич Ёлкин filed Critical Константин Сергеевич Ёлкин
Priority to RU2020126729A priority Critical patent/RU2745006C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2745006C1 publication Critical patent/RU2745006C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02Silicon
    • C01B33/021Preparation
    • C01B33/023Preparation by reduction of silica or free silica-containing material
    • C01B33/025Preparation by reduction of silica or free silica-containing material with carbon or a solid carbonaceous material, i.e. carbo-thermal process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/242Binding; Briquetting ; Granulating with binders
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00General methods of reducing to metals
    • C22B5/02Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/10Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by solid carbonaceous reducing agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологиям получения брикетированного углеродистого восстановителя для получения металлов и сплавов восстановительной плавкой в электрических рудовосстановительных печах. Способ включает смешивание углеродистых материалов в виде мелких фракций менее 5 мм и связующего, формирование и сушку брикета, при этом в качестве связующего используют термообработанную при температуре 200-240°С смолу пиролиза древесины при следующем соотношении компонентов, мас.%: углеродистые материалы 84-88; смола пиролиза древесины 12-16, после сушки проводят высокотемпературный обжиг брикета при температуре 320-380°С. Изобретение позволяет вовлечь в производство мелочь углеродистых материалов, повышает механическую прочность полученного брикета и его технологическую пригодность. 7 пр.

Description

Область техники
Изобретение относится к технологиям получения углеродистых восстановителей для получения металлов и сплавов восстановительной плавкой в электрических рудовосстановительных печах.
Уровень техники
Технический кремний и кремнистые ферросплавы получают в рудовосстановительных печах, в качестве рудной части шихты используют кварц или кварциты, в качестве восстановителей используют углеродистые материалы природного или техногенного происхождения. Основные требования к углеродистому восстановителю - минимальное содержание нежелательных примесей, которые переходят в конечную продукцию в процессе плавки: для технического кремния ограничивают содержание оксидов железа, для кремнистых ферросплавов ограничивают содержание оксидов алюминия. Наиболее распространенным восстановителем, который применяют в производстве технического кремния является древесный уголь (Венгин С.И., Чистяков А.С. Технический кремний. М., Металлургия, 1972, 208 с.). Недостатком данной технологии является большие потери восстановителя. Последнее объясняется тем, что древесный уголь очень непрочен и при введении в шихту и, особенно, при ее перегрузках переизмельчается, и в восстановительном процессе не участвует.
Известен способ получения углеродного восстановителя из бурого угля (SU 1406143, C10L 9/08, С10В 53/08, опубл 30.06.88), включающий его измельчение, выделение матовых литотипов из бурого угля, сушку и последующую термообработку до 850°С, а для повышения крупности и прочности углеродного восстановителя, выделяют матовые и полуматовые литотипы с размером кусков 35-40 мм, сушку ведут со скоростью 12 град./мин и термообработку со скоростью 2-3 град./мин. Недостаток данного способа заключается в сложности получения материала за счет разделения необходимых фракций угля по петрографическим признакам и высокие энергозатраты за счет проведения двукратного нагрева для сушки и термообработки исходного материала.
Известен способ получения металлургического брикета (патент RU 2655175, C10L 5/06, C10L 5/02, C10L 5/10, C10L 5/14, C10L 5/16, опубл. 24.05.2018 г.), получаемый путем смешения исходных компонентов - углеродсодержащего материала, представляющего собой мелочь коксовую марки МК-1, получаемую посредством среднетемпературной карбонизации бурого угля, двухкомпонентного связующего, содержащего смолу и второй компонент в соотношении (0,5-2):1, и воды с температурой от 1 до 99°С, с последующим прессованием брикетной смеси и сушки сформированного брикета, а в качестве второго компонента связующее содержит крахмал, и исходные компоненты смешивают в следующем соотношении, мас. %: углеродсодержащий материал не менее 50; двухкомпонентное связующее 8-20; вода - остальное. Недостатком данного брикета является повышенное содержание нежелательных примесей в золе, что ограничивает применение данного материала в качестве восстановителя для получения технического кремния.
Известен угольный брикет (патент RU 222007, C10L 5/02, C10L 5/06, опубл. 27.06.2002), состоящий из 100 вес. ч. угольной мелочи, 1-5 вес. ч. негашеной извести и 7-15 вес. ч. мелассы. Брикет предназначен для применения в плавильно-восстановительных процессах. Недостаток данного способа получения брикета в повышенной зольности, что ограничивает его применения в процессах, где ограничивают содержание золы в восстановителях.
Известен способ брикетирования углеродных восстановителей (патент RU 2669940, C10L 5/06, C10L 5/00, C10L 5/10, C10L 5/14, C10L 5/16, С01В 33/025, С22В 5/10, опубл. 17.10.2018 г.), при котором используется преимущественно буроугольный или каменноугольный полукокс (кокс), включающий смешение связующих материалов с полукоксом (коксом), прессование и сушку брикетов, а в качестве связующих материалов используют комбинированное связующее, содержащее высокотемпературный и низкотемпературный компоненты, причем сначала смешивают углеродный восстановитель с высокотемпературным компонентом, затем добавляют низкотемпературный компонент, при этом в качестве высокотемпературного компонента используют кубовые продукты переработки нефти в виде смолы пиролиза или каталитического газойля в количестве 25-30 масс. %, а в качестве низкотемпературного компонента используют органические вещества в виде раствора клейковины или мелассы в количестве 70-75 масс. %, при соотношении смеси комбинированного связующего и полукокса (кокса) составляет 1:2. Недостатком данного способа является применение компонентов, органическая часть которых не выдерживает высокотемпературную обработку и воспламеняется, что снижает качество брикетированного восстановителя из-за низкой механической прочности 13,6-23,4 МПа до 3,7-5,4 МПа.
По технической сущности, по наличию общих признаков, данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога заявленного способа получения углеродистого восстановителя.
В основу изобретения поставлена задача вовлечение в производство мелочи углеродистых материалов для использования их в качестве восстановителей при получении металлов и сплавов.
Техническим результатом является повышение прочности восстановителя.
Раскрытие изобретения
Технический результат достигается за счет того, что смешивают углеродистые материалы в виде мелких фракций менее 5 мм и связующее, формируют и сушат брикет, при этом в качестве связующего используют термообработанную при температуре 200-240°С смолу пиролиза древесины при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углеродистые материалы 84-88
смола пиролиза древесины 12-16,
после сушки проводят высокотемпературный обжиг брикета при температуре 320-380°С.
Углеродистый восстановитель может включать природные каменные и/или бурые угли и/или продукты их обогащения и/или термической обработки с низким содержанием примесей (обогащенный бурый и/или каменный угли и/или полукокс бурого и/или каменного углей и/или древесный уголь).
Смолы пиролиза древесины, прошедшая термическую обработку для удаления влаги, легких фракций смолы и креозотовых фракций, обладает поверхностной активностью, что благоприятно сказывается на прочной связке углеродистых компонентов (Киприанов А.И., Процесс разгонки древесной смолы в трубчатых печах, М., 1970), а последующая термическая обработка брикета за счет удаления летучих древесной смолы превращает смолу в древесный пек, повышает прочность и пористость брикета, что увеличивает его технологическую пригодность как углеродистого восстановителя.
Сравнение предлагаемого способа получению углеродистого восстановителя не только по прототипу, но по другим аналогам показывает, что:
- известно получение углеродистого восстановителя брикетированием бурого угля;
- известен способ брикетирования углеродистых восстановителей состоящих углеродистой части в виде буроугольного или каменноугольного полукокса (кокса);
- известно брикет из мелочи угля для применения в плавильно-восстановительных процессах;
- известно использование в качестве связующего мелассы;
- известно использование в качестве комбинированного связующего смолы пиролиза нефти и органического компонента в виде раствора клейковины или мелассы;
- известно использование в качестве комбинированного связующего тяжелой смолы пиролиза нефти и органического связующего в виде картофельного крахмала.
Совокупность признаков как известных, так и неизвестных в их взаимосвязи позволяет получать технический результат более высокого уровня, по сравнению с известными, а именно:
- более высокую механическую прочность.
Сравнительный анализ известных технических решение не выявил идентичных и эквивалентных признаков предлагаемому решению, а, именно:
- получение углеродистого восстановителя с использованием в качестве связующего отстойной смолы пиролиза древесины, прошедшей стадию температурной обработки при температуре 200-240°С;
- проведение термической обработки брикета при температуре 320-380 °С.
Таким образом, предлагаемое техническое решение отвечает критериям изобретения - изобретательский уровень и промышленная применимость.
Осуществление изобретения
Авторами проведены опыты по получению углеродистого восстановителя. Углеродистые материалы включали малозольные природные каменные и/или бурые угли и/или продукты их обогащения и/или термической обработки (полукоксы) с низким содержанием примесей, древесный уголь, углеродистые материалы использовались в виде мелких фракций (менее 5 мм), которые являлись продуктами рассева восстановителей на целевые фракции более 5 мм, и связующее в виде термообработанной смолы пиролиза древесины, смешивали, проводили окомкование, сушку и термическую обработку полученного брикета для превращения смолы в пек.
Примеры осуществления способа
Пример 1. Обогащенный каменный уголь, малозольный полукокс бурого угля, взятые в пропорции: 1:1, и связующее смешали и сформировали брикет. Содержание углеродистых материалов составило 95 мас. %, связующего 5 мас. %. Брикет высушили и обожгли при температуре 300°С. После остывания прочность составила 19,7 МПа.
Пример 2. Обогащенный каменный уголь, малозольный полукокс бурого угля, древесный уголь, взятых в пропорции: 1:1:1, и связующее смешали и сформировали брикет. Содержание углеродистых материалов составило 90 мас. %, связующего 10 мас. %. Брикет после сушки обожгли при температуре 300°С. После остывания прочность составила 19,2 МПа.
Пример 3. Обогащенный каменный уголь и древесный уголь, взятые в пропорции: 2:1, смешали со связующим и сформировали брикет. Содержание углеродистых материалов составило 88 мас. %, связующего 12 мас. %. Брикет высушили и обожгли при температуре 320°С. После остывания прочность составила 24,9 МПа.
Пример 4. Полукокс бурого угля смешали со связующим и сформировали брикет. Содержание полукокса составило 86 мас. %, связующего 14 мас. %. Брикет после сушки обожгли при температуре 380°С. После остывания прочность составила 25,6 МПа.
Пример 5. Обогащенный каменный уголь и связующее смешали для формирования брикета. Содержание углеродистых материалов составило 84 мас. %, связующего 16 мас. %. Брикет высушили и обожгли при температуре 340°С. После остывания прочность составила 24,8 МПа.
Пример 6. Обогащенный каменный уголь, малозольный полукокс бурого угля, взятых в пропорции: 1: 1 и связующее смешали и сформировали брикет. Содержание углеродистых материалов составило 84 мас. %, связующего 16 мас. %. Брикет обожгли при температуре 450°С. После остывания прочность составила 17,4 МПа.
Пример 7. Малозольный полукокс бурого угля и древесный уголь, взятые в пропорции 1:2, связующее смешали для формирования брикета. Содержание углеродистых материалов составило 75 мас. %, связующего 25 мас. %). Брикет высушили при температуре 120°С и провели обжиг при температуре 420°С. После остывания прочность составила 18,6 МПа.
Анализ опытов по получению кусковых углеродистых восстановителей из материалов фракции 0-5 мм показал, что оптимальным соотношением углеродистый материал-связующее является соотношение масс. %: углеродистый материал 84-88, связующее 12-16 (примеры 3-6). Оптимальной является обжиг полученного восстановителя - при температурах 320-380°С (примеры 3-5). Высокотемпературный обжиг повышает механическую прочность полученного окомкованного восстановителя и повышает его технологическую пригодность.

Claims (4)

  1. Способ получения брикетированного углеродистого восстановителя, включающий смешивание углеродистых материалов в виде мелких фракций менее 5 мм и связующего, формирование и сушку брикета, отличающийся тем, что в качестве связующего используют термообработанную при температуре 200-240°С смолу пиролиза древесины при следующем соотношении компонентов, мас.%:
  2. углеродистые материалы 84-88
  3. смола пиролиза древесины 12-16,
  4. после сушки проводят высокотемпературный обжиг брикета при температуре 320-380°С.
RU2020126729A 2020-08-10 2020-08-10 Способ получения углеродистого восстановителя RU2745006C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020126729A RU2745006C1 (ru) 2020-08-10 2020-08-10 Способ получения углеродистого восстановителя

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020126729A RU2745006C1 (ru) 2020-08-10 2020-08-10 Способ получения углеродистого восстановителя

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2745006C1 true RU2745006C1 (ru) 2021-03-18

Family

ID=74874427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020126729A RU2745006C1 (ru) 2020-08-10 2020-08-10 Способ получения углеродистого восстановителя

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2745006C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51142003A (en) * 1975-05-31 1976-12-07 Fumio Yorinobu Preparing coke with high reduction power by briquetting weakly coking coal
RU2381287C2 (ru) * 2008-01-09 2010-02-10 Закрытое акционерное общество научно-производственное объединение "Восточный научно-исследовательский углехимический институт" (ЗАО "НПО "ВУХИН") Восстановитель для электротермических металлургических процессов
CN101831340A (zh) * 2009-03-10 2010-09-15 鞍山市佳凝环保粘合剂有限公司 一种焦灰成型工艺
CN106542514A (zh) * 2016-10-18 2017-03-29 马龙县明龙焦化实业有限公司 金属硅的高温复合兰炭还原剂及其制备方法和使用方法
RU2655175C1 (ru) * 2018-03-14 2018-05-24 Акционерное общество "Сибирская Угольная Энергетическая Компания" Способ получения металлургического брикета
RU2669940C1 (ru) * 2017-10-31 2018-10-17 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Способ брикетирования углеродных восстановителей

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51142003A (en) * 1975-05-31 1976-12-07 Fumio Yorinobu Preparing coke with high reduction power by briquetting weakly coking coal
RU2381287C2 (ru) * 2008-01-09 2010-02-10 Закрытое акционерное общество научно-производственное объединение "Восточный научно-исследовательский углехимический институт" (ЗАО "НПО "ВУХИН") Восстановитель для электротермических металлургических процессов
CN101831340A (zh) * 2009-03-10 2010-09-15 鞍山市佳凝环保粘合剂有限公司 一种焦灰成型工艺
CN106542514A (zh) * 2016-10-18 2017-03-29 马龙县明龙焦化实业有限公司 金属硅的高温复合兰炭还原剂及其制备方法和使用方法
RU2669940C1 (ru) * 2017-10-31 2018-10-17 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Способ брикетирования углеродных восстановителей
RU2655175C1 (ru) * 2018-03-14 2018-05-24 Акционерное общество "Сибирская Угольная Энергетическая Компания" Способ получения металлургического брикета

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2019254838B2 (en) Method of producing solid composites
JP2025165938A (ja) バイオマス熱分解と統合された金属鉱石のバイオ還元
JP5729582B2 (ja) 環境調和型再生可能還元剤或いは再生還元剤を用いた鉄の生産
JP2011001240A (ja) 炭素材料の製造方法
WO2023129090A2 (en) Method for using biomass in coking coal blend
Tang et al. Performance regulation of biomass-derived coke for metallurgical applications based on the fractional utilization of biomass pyrolysis oil
JP2007023190A (ja) コークスの製造方法、及び、銑鉄の製造方法
RU2669940C1 (ru) Способ брикетирования углеродных восстановителей
RU2745006C1 (ru) Способ получения углеродистого восстановителя
KR101142398B1 (ko) 석탄계 분탄을 이용한 성형탄 제조방법
RU2713143C1 (ru) Углеродистый восстановитель для производства технического кремния и способ его получения
JP6017371B2 (ja) 無灰炭の製造方法および炭素材料の製造方法
CN102977905A (zh) 焦油渣处理方法
JP5390977B2 (ja) 鉄鉱石含有コークス、及び該鉄鉱石含有コークスの製造方法
RU2078120C1 (ru) Топливный брикет и способ его получения
RU2740994C1 (ru) Углеродный восстановитель для производства технического кремния и способ его получения
CN115477955A (zh) 一种利用hf酸处理生物质制备高品质炼焦原料的方法
RU2315084C2 (ru) Состав для получения брикетированного топлива
RU2767863C9 (ru) Способ получения углеродсодержащих брикетов из неспекающихся видов угля
RU2334785C1 (ru) Коксовый брикет
RU2666420C1 (ru) Способ получения восстановителя для производства технического кремния
US20250320420A1 (en) Solid carbonized agglomerate, and its manufacturing method
CN109279609B (zh) 石油焦的改性方法及由此得到的改性石油焦和碳质还原剂及工业硅的冶炼方法
RU2703084C1 (ru) Способ получения технического кремния
CN120230907A (zh) 固体碳化团块及其制造方法