Способ выплавки низкоуглеродистого феррохрома с получением плавленого цементного клинкера

(51) 22 33/04 (2006.01) 04 В 5/00 (2006.01) 04 7/00 (2006.01) С 04 В 7/14 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ керу, возможность использования железосодержащих и алюминийсодержащих отходов производства при получении низкоуглеродистого феррохрома. Указанный технический результат достигается в способе выплавки низкоуглеродистого феррохрома,включающем восстановительную электроплавку шихты, содержащей хромсодержащее сырье, известь, и кварцсодержащий материал, силикохром в качестве восстановителя, а также выпуск расплавов из плавильной печи. В соответствии с изобретением плавку ведут с получением шлака, содержащего 6267 оксида кальция и 20-25 оксида кремния, в шлак вводят пиритный огарок в количестве, обеспечивающем содержание окисленного железа в шлаке в пределах 1,5-3, а выведенный из печи шлак охлаждают со скоростью 50-100 градусов в минуту. Частным случаем использования изобретения является дополнительный ввод в шихту материала, содержащего оксид алюминия, преимущественно шлака алюмотермического производства металлического хрома в количестве, обеспечивающем содержание оксида алюминия в шлаке в пределах 3-8.(72) Избембетов Джубатхан Джумаханович Танкеев Талгат Абатулы Танкеев Мурат Абатович(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА С ПОЛУЧЕНИЕМ ПЛАВЛЕНОГО ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА(57) Изобретение относится к металлургии, преимущественно к металлургии ферросплавов, и может быть использовано при получении низкоуглеродистого феррохрома, а также для получения плавленого цементного клинкера, используемого в промышленности строительных материалов. Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение вяжущей способности шлака, получение продукта,соответствующего по свойствам цементному клин 15324 Изобретение относится к металлургии, преимущественно к металлургии ферросплавов, и может быть использовано при получении низкоуглеродистого феррохрома, а также для получения плавленого цементного клинкера, используемого в промышленности строительных материалов. Известен способ производства низкоуглеродистого феррохрома (Поволоцкий Д.Я., Рощин В.Е.,Мальков Н.В. Электрометаллургия стали и ферросплавов. М. Металлургия, 1995, с. 558-560), в соответствии с которым шихту, состоящую из хромовой руды, ферросиликохрома и извести, плавят в дуговой электропечи с получением феррохрома, содержащего 65-68 хрома и 0,01-0,50 углерода, а также шлака, содержащего, СаО - 50-53 2 - 2629 23 - 5-7 С 2 О 3 - 3,5-5,5. При остывании такой шлак самопроизвольно рассыпается вследствие кристаллического превращения двухкальциевого силиката - белита- 2 СаОО 2 в- 2 О 2, сопровождаемого увеличением объема на 14. Рассыпавшийся шлак сепарируют для извлечения корольков феррохрома и затем могут использовать в строительном производстве. Недостатком способа является низкая вяжущая способность получаемого шлака, затрудняющая его использование в производстве строительных материалов. В качестве прототипа принята технология восстановительной плавки хромсодержащего сырья с использованием в качестве восстановителя силикохрома (а.с. СССР 1736109, кл. С 04 В 5/00, 1994), в соответствии с которой плавке в электродуговой печи подвергают хромсодержащее сырье с получением низкоуглеродистого феррохрома и шлака, содержащего 24-32 О 2 и 46,2-55,3 СаО. Особенностью технологии является дополнительный ввод на плавку пыли производства высокоуглеродистого ферросиликохрома, основным компонентом которой является оксид кремния, содержание которого в пыли достигает 75. Введение этого компонента в соответствии с известным способом приводит к повышению гидравлической активности шлака и сульфатостойкости изделий на его основе. Недостатком известного способа является низкая вяжущая способность получаемого шлака. В частности, из примера осуществления известного способа следует, что изделия, полученные на основе шлака, содержали дополнительно 50 портландцемента,обеспечивающего требуемую прочность изделий. Это объясняется тем, что наиболее выраженными вяжущими свойствами обладает трехкальциевый силикат 3 СаОО 2 - алит, в то время, как ввод оборотной пыли, содержащей преимущественно кремнезем, приводит к изменению соотношения между оксидами кальция и кремния в шлаке и снижению количества алита. Задачей изобретения является разработка способа выплавки низкоуглеродистого феррохрома, позволяющего одновременно получать шлак, соответствующий по составу цементному клинкеру, что позволяет использовать его в производстве строительных материалов. Техническим результатом,достигаемым при использовании изобретения, явля 2 ется повышение вяжущей способности шлака, достигаемой за счет повышения содержания трехкальциевого силиката - алита в шлаке, получение продукта, соответствующего по свойствам цементному клинкеру, возможность использования железосодержащих и алюминийсодержащих отходов производства при получении низкоуглеродистого феррохрома. Указанный технический результат достигается в способе выплавки низкоуглеродистого феррохрома,включающем восстановительную электроплавку шихты, содержащей хромсодержащее сырье, известь, и кварцсодержащий материал, силикохром в качестве восстановителя, а также выпуск расплавов из плавильной печи. В соответствии с изобретением плавку ведут с получением шлака, содержащего 6267 оксида кальция и 20-25 оксида кремния, в шлак вводят пиритный огарок в количестве, обеспечивающем содержание окисленного железа в шлаке в пределах 1,5-3, а выведенный из печи шлак охлаждают со скоростью 50-100 С в минуту. Частным случаем использования изобретения является дополнительный ввод в шихту материала, содержащего оксид алюминия, преимущественно шлака алюмотермического производства металлического хрома в количестве, обеспечивающем содержание оксида алюминия в шлаке в пределах 3-8. Указанное содержание оксидов в шлаке обеспечивает их соотношение, позволяющее получить в шлаке после его кристаллизации как трехкальциевый силикат, обладающий высокими вяжущими свойствами, так и достаточно высокое содержание двухкальциевого силиката, что позволяет обеспечить саморассыпание шлака при охлаждении. Требуемое содержание оксидов в шлаке обеспечивается соответствующим расходом флюсов - извести и кварцсодержащего материала. Дополнительно вводимый пиритный огарок, преимущественно содержащий оксид железа , обеспечивает образование необходимого количества четырехкальциевого алюмоферрита. Температура, при которой проводят плавку, 1750-1800 С, обеспечивает достаточно низкую вязкость шлака указанного состава, что позволяет обеспечить его отстаивание от металлического расплава и выпуск из плавильной печи. Ввод пиритного огарка проводят путем его подачи в уже сформированный шлак либо непосредственно в печь после завершения процесса восстановления хромсодержащего сырья силикохромом, либо путем подачи пиритного огарка в струю шлака на выпуске из печи, либо в огненно-жидкий шлак, находящийся в миксере за пределами печи. Это связано с тем, что при вводе пиритного огарка в шихту плавки, оксид железа, содержащийся в огарке, будет восстановлен силикохромом до металлического состояния и металлическое железо перейдет в состав феррохрома, т.е. в этом случае невозможно получить требуемое содержание окисленного железа в шлаке. В шихтовых материалах, поступающих на плавку, обычно содержится некоторое количество оксида алюминия, однако в случае, если его недостаточ 15324 но для получения нужного содержания в шлаке, в состав шихты вводят требуемое количество флюса,содержащего оксид алюминия. В качестве такого флюса целесообразно использовать один из побочных продуктов производства хрома - шлак алюмотермического производства металлического хрома,содержащий до 80-85 оксида алюминия. Охлаждение шлака от температуры, при которой он выводится из плавильной печи, до температуры 900-1000 С проводится со скоростью 50-100 С в минуту. Этот прием позволяет закалить шлак и за счет этого затруднить возможный распад трехкальциевого силиката - алита, снизить количество свободного оксида кальция в охлажденном шлаке. После охлаждения твердый шлак имеет состав,соответствующий составу цементного клинкера и может быть переработан на цемент по известной технологии, включающей его измельчение совместно с добавкой гипса. При содержании в шлаке более 67 оксида кальция и содержании оксида кремния ниже 20 при его охлаждении происходит повышенное выделение свободного оксида кальция, что снижает прочность цемента, получаемого из шлака (плавленого цементного клинкера). При содержании оксида кальция ниже 62 и оксида кремния более 25 снижается доля алита в получаемом продукте и увеличи вается доля белита, что снижает вяжущие свойства цемента, его прочность и схватываемость. Заявленные пределы содержания основных компонентов шлака позволяют получить продукт, в котором содержится не более 0,8 структурно свободного оксида кальция, 58-62 алита, 15-20 белита, 6-8 трехкальциевого алюмината, 13-15 четырехкальциевого алюмоферрита. Подобный минеральный состав позволяет обеспечить высокие вяжущие свойства цемента, в то же время наличие белита обеспечивает саморассыпание охлажденного шлака,что значительно снижает энергетические затраты на его измельчение при получении цемента из плавленого клинкера. Примеры осуществления способа. Пример 1. Плавка проводилась в полупромышленной электродуговой печи с наклоняющейся ванной мощностью 4,5 МВА, футерованной магнезиальношпинелидным огнеупорным кирпичом. Внутренний диаметр печи - 2599 мм, глубина ванны - 1000 мм,диаметр графитированных электродов - 250 мм. Плавке подвергалась шихта, состоящая из 4200 кг хромовой руды, 1500 кг силикохрома, 4650 кг извести, 850 кг кварцита. В таблице приведены составы загружаемых на плавку продуктов. Таблица Содержание компонента в продукте,Силикохром Известь Кварцит Пиритный огарок С - 29 96,7- 48 98,7 16 11 65 Пиритный огарок в количестве 4 от расчетной массы шлака подавался на поверхность ванны печи перед выпуском шлака. В результате плавки получен шлак, содержащий, СаО - 66,9 2 - 20,0 А 2 О 3 - 3,5- 2,5- 3,6 С 2 О 3 - 3,2. Жидкий шлак разливался в изложницы и охлаждался со скоростью 90100 С/мин до температуры 950-1000 С, после чего охлаждался естественным образом и в процессе охлаждения подвергался саморассыпанию. Охлажденный шлак после отделения корольков металлической фазы измельчался в шаровой мельнице совместно с добавкой 3 гипса до крупности90 минус 0,08 мм, после чего проба полученного продукта(цемента) анализировалась по ГОСТ 10178-85. Физические свойства цемента характеризовались следующими показателями- группа эффективности при пропаривании -предел прочности на сжатие в возрасте 28 суток,МПа - 46,3- нормальная густота цементного теста, - 25- ложное схватывание - отсутствует. Пример 2. Плавка проведена в условиях примера 1 для шихты, включающей 4200 кг хромовой руды, 1500 кг силикохрома, 4600 кг извести, 900 кг кварцита, 400 кг шлака алюмотермического производства хрома. Пиритный огарок в количестве 3 от массы шлака подавался в струю шлака, выпускаемого из плавильной печи. В результате плавки получен шлак, содержащий, СаО - 62,3 2 - 25,0 А 2 О 3 - 6,8- 2,1- 2,0 23 - 1,6, который подвергался охлаждению со скоростью 50-60 С до температуры 9001000 С, а затем охлаждался естественным путем и обрабатывался аналогично примеру 1. Физические свойства цемента характеризовались следующими показателями- группа эффективности при пропаривании -предел прочности на сжатие в возрасте 28 суток,МПа - 46,8- нормальная густота цементного теста, - 23- ложное схватывание - отсутствует. Таким образом, полученный плавленый цементный клинкер позволяет получить цемент, соответствующий по свойствам марке портландцемента М 400(ГОСТ 10178-85). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ выплавки низко углеродистого феррохрома с получением плавленого цементного клинкера, включающий руднотермическую восстановительную электроплавку шихты, содержащей хромсодержащее сырье, силикохром в качестве восстановителя и известковый флюс, и выпуск расплавов из печи, отличающийся тем, что в состав шихты дополнительно вводят кварцсодержащий флюс,плавку ведут с получением шлака, содержащего 6267 оксида кальция и 20-25 оксида кремния, в полученный шлак вводят пиритный огарок в количестве, обеспечивающем содержание окисленного железа в шлаке 1,5-3, а выведенный из печи шлак подвергают охлаждению со скоростью 50-100 С в минуту. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в состав шихты дополнительно вводят материал, содержащий оксид алюминия, преимущественно шлак алюмотермического производства металлического хрома, в количестве, обеспечивающем содержание оксида алюминия в шлаке в пределах 3-8.