RU2766937C2 - Method for melting converter sludge in dc arc furnace - Google Patents
Method for melting converter sludge in dc arc furnace Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766937C2 RU2766937C2 RU2020123192A RU2020123192A RU2766937C2 RU 2766937 C2 RU2766937 C2 RU 2766937C2 RU 2020123192 A RU2020123192 A RU 2020123192A RU 2020123192 A RU2020123192 A RU 2020123192A RU 2766937 C2 RU2766937 C2 RU 2766937C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- arc
- melting
- rectified
- ferrous
- converter sludge
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 239000010802 sludge Substances 0.000 title claims abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 17
- 239000000428 dust Substances 0.000 abstract description 9
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/38—Removal of waste gases or dust
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, а именно к производству цветных и черных металлов в электродуговых печах, в частности к способам уменьшения вредных выбросов технологических газов, пыли.The invention relates to metallurgy, namely the production of non-ferrous and ferrous metals in electric arc furnaces, in particular to methods for reducing harmful emissions of process gases and dust.
Известен способ [1] дожигания и обеспыливания отходящих газов электродуговых печей, при котором снижение эмиссии вредных выбросов обеспечивается дожиганием газов в специальной камере дожигания путем подачи аспирационного воздуха с последующим охлаждением газов перед фильтрами впрыском воды на участке испарительного охлаждения. Недостатком этого способа является большое количество отходящих газов, разбавляемых аспирационным воздухом в присутствии в нем азота.There is a known method [1] of afterburning and dust removal of exhaust gases of electric arc furnaces, in which the reduction of emissions of harmful emissions is ensured by afterburning gases in a special afterburner by supplying aspiration air, followed by cooling the gases before the filters with water injection in the evaporative cooling section. The disadvantage of this method is the large amount of exhaust gases diluted with aspiration air in the presence of nitrogen.
Известен способ [2] переработки сырья, содержащего цветные металлы и железо. Способ предусматривает использование окисленного металлсодержащего природного сырья, техногенных отходов черной и цветной металлургии, расплавление шихты в шлаковом барботируемым кислородсодержащим дутьем расплаве. Затем дожигают отходящие из ванны горючие газы.A known method [2] processing of raw materials containing non-ferrous metals and iron. The method involves the use of oxidized metal-containing natural raw materials, technogenic wastes of ferrous and non-ferrous metallurgy, melting of the charge in a slag melt bubbled by an oxygen-containing blast. Then combustible gases leaving the bath are burnt out.
Большим недостатком является неизбежный вынос пылевидных фракций шихты из окислительной зоны дожигания, усложняет и удорожает газоотводящий тракт, так как требует оснащения его дорогими газоочистительными средствами.A big disadvantage is the inevitable removal of dusty fractions of the charge from the oxidizing afterburning zone, which complicates and increases the cost of the gas exhaust path, as it requires equipping it with expensive gas cleaning agents.
Наиболее близким устройством к заявляемому способу является Способ и устройство [3] для регулирования выбросов окиси углерода электродуговой печи. Согласно способу регулирование выбросов окиси углерода электродуговой печи определяется высотой вспененного вдуваемым кислородом шлака.The closest device to the claimed method is the Method and device [3] for controlling carbon monoxide emissions from an electric arc furnace. According to the method, the regulation of carbon monoxide emissions of an electric arc furnace is determined by the height of the foamed slag blown in by oxygen.
Существенным недостатком известного способа является нестабильность измерения высоты вспененного шлака и как следствие отсутствие оптимизации дожигания окиси углерода.A significant disadvantage of the known method is the instability of measuring the height of the foamed slag and, as a consequence, the lack of optimization of carbon monoxide afterburning.
Целью изобретения является Способ сокращения вредных выбросов технологических газов, пыли при выплавке цветных и черных металлов в дуговых печах постоянного тока с особым, направленным к катоду постоянным электрическим полем.The purpose of the invention is a Method for reducing harmful emissions of process gases, dust during the smelting of non-ferrous and ferrous metals in DC arc furnaces with a special constant electric field directed towards the cathode.
Заявляемый способ имеет явное экологическое преимущество в сравнении с классическими электродуговыми печами.The inventive method has a clear environmental advantage in comparison with classical electric arc furnaces.
Существенным отличием и отличительными признаками заявляемого изобретения являются плавление металлосодержащего сырья, мелкодисперсных техногенных отходов, различных руд в оксидных и металлических фазах в электродуговой печи постоянного тока с особым, направленным к катоду постоянным электрическим полем, воздействующим на витающие в околоэлектродной зоне положительно заряженные частицы металлов, способствуя их разряжению, слипанию и возвращению в расплав, и отрицательно заряженные частицы СО и СО2, возвращая их в расплав для повторного использования, создаваемом источником питания, с низким регулируемым выпрямленным рабочим от 20 Вольт до 130 Вольт напряжением, большой силой от 0,3 кА до 10,0 кА и более выпрямленного постоянного тока, текущая подача которого поддерживается с уменьшенным мерцанием, состоящем из одного, двух или нескольких спаренных комплексов преобразовательных трансформаторов с уравнительным реактором, одного или нескольких токоограничивающих реакторов и двух или нескольких диодных выпрямителей, стабильной щеточной «короткой» дугой длиной от 0,5 до 5 мм, с высокой скоростью от 10 до 15 метров/минуту перемещением одного или нескольких графитовых электродов, возникающей при контакте металла с анодным пятном электрической дуги с плотностью тока 2…5 кАм2 и удельным тепловым потоком 10…15 кВт, приводящее к наименьшему испарению металла и шлака, меньшему газообразованию, по технической сущности и достигаемому результату позволяют сократить объем выбросов, образующихся при выплавке черных и цветных металлов, технологических газов до 20 м3/час на 1 тонну сырья, пыли до 2 кг/тонну сырья и других загрязняющих веществ в десять раз. [Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3]The essential difference and distinguishing features of the claimed invention are the melting of metal-containing raw materials, fine man-made waste, various ores in oxide and metal phases in a DC electric arc furnace with a special constant electric field directed towards the cathode, affecting positively charged metal particles hovering in the near-electrode zone, contributing to their discharge, sticking and return to the melt, and negatively charged CO and CO 2 particles, returning them to the melt for reuse created by a power source with a low regulated rectified operating voltage from 20 Volts to 130 Volts, a large force from 0.3 kA up to 10.0 kA or more of rectified DC, the current supply of which is maintained with reduced flicker, consisting of one, two or more paired converter transformer complexes with a surge reactor, one or more current-limiting reactors and two or no number of diode rectifiers, a stable brush "short" arc with a length of 0.5 to 5 mm, at a high speed of 10 to 15 meters / minute by moving one or more graphite electrodes that occurs when the metal contacts the anode spot of an electric arc with a current density of 2 ... 5 kAm 2 and a specific heat flow of 10 ... 15 kW, leading to the lowest evaporation of metal and slag, less gas formation, in terms of technical essence and the achieved result, they can reduce the amount of emissions generated during the smelting of ferrous and non-ferrous metals, process gases up to 20 m 3 / hour per 1 ton of raw materials, dust up to 2 kg/ton of raw materials and other pollutants ten times. [Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3]
Большая стабильность щеточной «короткой» дуги постоянного тока, обеспечивающая плавление цветного и черного металлосодержащего сырья, мелкодисперсных техногенных отходов, различных руд в оксидных и металлических фазах в особом, направленном к катоду постоянном электрическом поле, создаваемым источником питания при контакте металла с анодным пятном обуславливает меньший газообмен между объемом печи и атмосферой.The high stability of the “short” DC brush arc, which ensures the melting of non-ferrous and ferrous metal-containing raw materials, fine industrial waste, various ores in oxide and metal phases in a special direct electric field directed towards the cathode, created by the power source when the metal contacts the anode spot, causes a smaller gas exchange between the furnace volume and the atmosphere.
В дуговых печах переменного тока мгновенное значение электрического тока меняет свое направление и величину с частотой 50 Гц. Силы, действующие на частицы, также периодически меняют направление, и направленного движения частиц не происходит, в результате образуется однородное в печном пространстве пылегазовое облако, которое выносится технологическими газами, объем выбросов которых указан в Таблице на Фиг. 1.In AC arc furnaces, the instantaneous value of the electric current changes its direction and magnitude with a frequency of 50 Hz. The forces acting on the particles also periodically change direction, and the directed movement of the particles does not occur, as a result, a dust and gas cloud uniform in the furnace space is formed, which is carried out by process gases, the emission volume of which is indicated in the Table in Fig. one.
На Фиг. 4 приведена Схема осуществления заявляемого изобретения на примере воздействия особого, направленного к катоду постоянного электрического поля на положительно заряженные частицы путем разряжения, слипания и возвращения в расплав прежде всего Fe2+ и отрицательно заряженные частицы путем разложения СО и СО2 при малых затратах:On FIG. 4 shows the Scheme of the implementation of the claimed invention on the example of the impact of a special constant electric field directed towards the cathode on positively charged particles by rarefaction, sticking together and returning to the melt, primarily Fe 2+ and negatively charged particles by decomposition of CO and CO 2 at low cost:
Пример использования предлагаемого изобретения:An example of the use of the proposed invention:
В дуговую печь постоянного тока емкостью 0,5 тонны с особым, направленным к катоду постоянным электрическим полем загружают интенсификаторы извлечения металла и конверторный шлам с химическим составом, указанным в Таблице на Фиг. 5. Включают печь, загорается «короткая» дуга постоянного тока «щеточного» типа, инициирующая процесс извлечения металла из оксидной формы в металлическую фазу с 300°С с интенсификацией до 1600°С в особом, направленном к катоду постоянном электрическом поле согласно схеме 1, уменьшающим испарения металла и шлака, сокращая объем выбросов технологических газов, пыли и других загрязняющих веществ в десятки раз. [Фиг.6, Фиг. 7, Фиг. 8] Извлеченный металл, имеющий химический состав, указанный в Таблице на Фиг. 9, в виде чугуна или стали заливают в литейные формы, а отливки после охлаждения применяют в различных отраслях промышленности после проведения соответствующей механической обработки.In a DC arc furnace with a capacity of 0.5 tons with a special constant electric field directed towards the cathode, metal extraction intensifiers and converter sludge with the chemical composition indicated in the Table in Fig. 5. The furnace is turned on, a “short” DC arc of the “brush” type lights up, initiating the process of extracting metal from the oxide form into the metal phase from 300 ° C with intensification to 1600 ° C in a special direct electric field directed to the cathode according to
Заявляемое изобретение по востребованности соответствует всем критериям патентоспособности. Изобретение обладает новизной, так как заявителем не обнаружено ни одного известного из мирового уровня техники решения как в предлагаемом для патентной экспертизе изобретения. Это подтверждает проведенный заявителем патентный поиск.The claimed invention meets all the criteria for patentability in terms of demand. The invention has a novelty, since the applicant has not found any solution known from the world level of technology as in the invention proposed for patent examination. This confirms the patent search conducted by the applicant.
Заявляемое изобретение имеет изобретательный уровень, так как заявителем не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками.The claimed invention has an inventive step, since the applicant has not identified solutions that have features that coincide with its distinguishing features.
Предлагаемое изобретение промышленно применимо, так как не вызывает сомнения в их применимости и воспроизводимости.The present invention is industrially applicable, since there is no doubt about their applicability and reproducibility.
Использование заявленного изобретения в десять раз уменьшает вредные выбросы в атмосферу, уменьшает затраты на очистку газов и фильтрацию пыли, удешевляет продукцию металлургических и литейных заводов.The use of the claimed invention ten times reduces harmful emissions into the atmosphere, reduces the cost of gas purification and dust filtration, reduces the cost of products of metallurgical and foundry plants.
По технической сущности существенного отличия - плавление в особом, направленном к катоду постоянном электрическом поле и достигаемому результату -уменьшение в десятки раз образование вредных выбросов, пыли и вредных веществ в процессе плавления заявленное изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».According to the technical essence of the significant difference - melting in a special constant electric field directed to the cathode and the result achieved - a tenfold decrease in the formation of harmful emissions, dust and harmful substances during the melting process, the claimed invention meets the criterion of "inventive step".
Источники информации, использованные при составлении заявки:Sources of information used in the preparation of the application:
1. Патент РФ №2451092, Кл. С22В 23/02, 19/00, 2012 г.1. Patent of the Russian Federation No. 2451092, Cl. С22В 23/02, 19/00, 2012
2. Патент РФ №2194781, Кл. С22В 23/02, 19/00, 2002 г.2. Patent of the Russian Federation No. 2194781, Cl. C22B 23/02, 19/00, 2002
3. Патент РФ №2510480, Кл. F27B 3/28; С21С 5/52, 2013 г.3. RF patent No. 2510480, Cl. F27B 3/28; С21С 5/52, 2013
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020123192A RU2766937C2 (en) | 2020-07-07 | 2020-07-07 | Method for melting converter sludge in dc arc furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020123192A RU2766937C2 (en) | 2020-07-07 | 2020-07-07 | Method for melting converter sludge in dc arc furnace |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020123192A3 RU2020123192A3 (en) | 2022-01-12 |
| RU2020123192A RU2020123192A (en) | 2022-01-12 |
| RU2766937C2 true RU2766937C2 (en) | 2022-03-16 |
Family
ID=80001637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020123192A RU2766937C2 (en) | 2020-07-07 | 2020-07-07 | Method for melting converter sludge in dc arc furnace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2766937C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2213919C2 (en) * | 1998-10-07 | 2003-10-10 | Смс Шлеманн-Зимаг Акциенгезелльшафт | Dc arc furnace for making steel and method of steelmaking |
| EP1779705B1 (en) * | 2004-08-20 | 2008-03-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for operating an electric-arc furnace |
| RU2451092C2 (en) * | 2010-09-01 | 2012-05-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Afterburning and dedusting method of exit gases of electric arc steel making furnaces |
| RU2510480C2 (en) * | 2009-02-03 | 2014-03-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Method and device for control over carbon oxide emission from arc furnace |
| RU2579410C2 (en) * | 2011-11-24 | 2016-04-10 | Смс Зимаг Аг | Electric arc furnace and method of its operation |
-
2020
- 2020-07-07 RU RU2020123192A patent/RU2766937C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2213919C2 (en) * | 1998-10-07 | 2003-10-10 | Смс Шлеманн-Зимаг Акциенгезелльшафт | Dc arc furnace for making steel and method of steelmaking |
| EP1779705B1 (en) * | 2004-08-20 | 2008-03-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for operating an electric-arc furnace |
| RU2510480C2 (en) * | 2009-02-03 | 2014-03-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Method and device for control over carbon oxide emission from arc furnace |
| RU2451092C2 (en) * | 2010-09-01 | 2012-05-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Afterburning and dedusting method of exit gases of electric arc steel making furnaces |
| RU2579410C2 (en) * | 2011-11-24 | 2016-04-10 | Смс Зимаг Аг | Electric arc furnace and method of its operation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2020123192A3 (en) | 2022-01-12 |
| RU2020123192A (en) | 2022-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2839045B1 (en) | Method for processing slags of non-ferrous metallurgy | |
| JP3699123B2 (en) | Manufacturing method of iron for casting | |
| CN110564906A (en) | Method for separating and enriching vanadium from iron ore concentrate and producing pure iron | |
| RU2766937C2 (en) | Method for melting converter sludge in dc arc furnace | |
| Dragna et al. | Methods of steel manufacturing-The electric arc furnace | |
| WO2015041834A2 (en) | Steel production in a coke dry quenching system | |
| RU2349654C1 (en) | Method for recycling of household and industrial wastes | |
| CN110564956A (en) | Smelting system for separating and enriching vanadium and producing pure iron from iron ore concentrate | |
| JP2009167469A (en) | Processing method for copper-containing dross | |
| Popielska-Ostrowska et al. | Dust arising during steelmaking processes | |
| CN118048516A (en) | Chromite smelting method and equipment | |
| RU2757772C2 (en) | Method for direct extraction of metals from oxide forms of metal-containing raw materials, various types of ores, man-made waste and a device for direct extraction of metals from various forms into metal or other oxide phases | |
| CN109680151B (en) | Inorganic hazardous waste oxygen-enriched side-blown treatment process | |
| EP0216618A2 (en) | Recovery of volatile metal values from metallurgical slags | |
| RU2170278C2 (en) | Method of production of primary aluminum and device for realization of this method | |
| RU2205234C1 (en) | Method for melting steel in arc steel melting furnace | |
| Schoukens et al. | The production of manganese ferro-alloys in transferred-arc plasma systems | |
| JP4711350B2 (en) | Electric furnace operation method using steelmaking dust | |
| RU2476599C2 (en) | Method for electric-arc liquid-phase carbon thermal reduction of iron from oxide raw material, and device for its implementation | |
| JP3336131B2 (en) | Method for recovering zinc from zinc-containing dust | |
| RU2469114C1 (en) | Tin-containing material processing method | |
| RU2134304C1 (en) | Process of steel melting in electric arc steel melting furnace | |
| RU2108399C1 (en) | Method of steel melting from metal scrap in electric-arc furnace | |
| JP2025114175A (en) | Molten iron manufacturing method | |
| JP4024647B2 (en) | Electric furnace operation method using steelmaking dust |