универсальное связующее для производства брикетов

Формула изобретения

1. Универсальное связующее для производства брикетов, включающее алюмосодержащие отходы металлургического производства, упрочняющую добавку и воду, отличающееся тем, что оно содержит в качестве алюмосодержащих отходов металлургического производства пыль газовых каналов электролизеров алюминиевого производства, а в качестве упрочняющей добавки - лигносульфонат и/или жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вода - 2 - 9

Упрочняющая добавка - 12 - 40

Пыль газовых каналов электролизеров алюминиевого производства - Остальное

2. Универсальное связующее по п.1, отличающееся тем, что пыль газовых каналов электролизеров алюминиевого производства имеет следующий состав, мас. %: Аl₂O₃ 75 - 80, фториды 8 - 12, С 7 - 10, Na₂O 2,5 - 3,5, Fe₂O₃ 0,4 - 0,6, SiO₂ 0,2 - 0,3.

3. Универсальное связующее по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит пыль газоочисток ферросплавного производства до 20 мас%.

4. Универсальное связующее по п.3, отличающееся тем, что пыль газоочисток ферросплавного производства имеет следующий состав, мас.% SiO₂ 32 - 37, СаО 6 - 9, Mg0 5 - 8, Аl₂O₃ 3 - 5, Fе₂O₃ 1 - 3, Na₂O 1,5 - 3, К₂O 0,5 - 1,5, C 5 - 8.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к окускованию мелкофракционных шихтовых материалов и производству брикетов для ферросплавного производства, и может быть использовано при производстве брикетов для выплавки кремнистых, марганцовых и хромистых сплавов.

Известны связующие вещества, применяемые при производстве углеродсодержащих брикетов и включающие: лигносульфонат, мелассу, каменноугольную смолу, или смесь отработанного машинного масла с отработанным активным илом, или смесь лигносульфаната с нефтешламом и известью [1].

Недостатками данной группы связующих являются использование в их составе дефицитных материалов (каменноугольная смола, активный ил), недостаточная прочность получаемых брикетов и ограниченное использование отходов металлургического производства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известное связующее для изготовления брикетов, используемых для производства ферросплавов на основе хрома, и включающее алюмосодержащие отходы металлургического производства, упрочняющую добавку и воду [2].

Недостатками известного связующего являются повышенные затраты на изготовление алюмосодержащего компонента, в качестве которого используется концентрат алюминиевого шлака, недостаточное количество в данном связующем восстановителя, за счет которого может быть уменьшен расход топлива на выплавку ферросплавов из брикетов, изготовленных с использованием данного связующего.

Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков аналога и прототипа, повышение прочности брикетов, сокращение расхода топлива на выплавку ферросплавов из брикетов, изготовленных с использованием связующего согласно изобретения.

Решение данной технической задачи достигается за счет того, что в связующем для производства брикетов для выплавки ферросплавов, включающем алюмосодержащие отходы металлургического производства, упрочняющую добавку и воду, в качестве алюмосодержащих отходов металлургического производства используют пыль газовых каналов электролизеров алюминиевого производства, а в качестве упрочняющей добавки - лигносульфонат и/или жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вода - 2-9

Упрочняющая добавка - 12-40

Пыль газовых каналов электролизеров алюминиевого производства - Остальное

Связующее дополнительно может содержать пыль газоочисток ферросплавного производства, выплавляющих кремний-марганцевые сплавы, до 20 мас.%. Пыль газовых каналов электролизеров алюминиевого производства имеют следующий состав, мас. %: Al₂O₃ - 75-80, фториды - 8-12, C - 7-10, Na₂O - 2,5 - 3,5, Fe₂O₃ - 0,4 - 0,6, SiO₂ - 0,2 - 0,3. Пыль газоочисток ферросплавного производства имеет следующий состав, мас.%: SiO₂ - 32 - 37, CaO - 6 - 9, MgO - 5 - 8, Al₂O₃ - 3 - 5, Fe₂O₃ - 1 - 3, Na₂O - 1,5 - 3, K₂O - 0,5 - 1,5, C - 5 - 8.

Сущность изобретения заключается в следующем. Смесь алюмосодержащих отходов металлургического производства, упрочняющей добавки и воды в указанном соотношении обеспечивает образование быстротвердеющего цементирующего состава типа алит, что обеспечивает необходимую прочность брикетов, изготавливаемых с применением связующего согласно изобретения. Прочность таких брикетов соответствует следующим показателям:

Прочность на раздавливание - 17 - 23 МПа

Прочность на удар (по ГОСТ 13157-77) - 92 - 93%

Прочность на истирание (по ГОСТ 13157-77) - 8 - 9%

Термостойкость - До 1000^oC

Наличие в составе связующего углерода из пыли газовых каналов электролизеров обеспечивает сокращение расхода топлива при использовании брикетов для выплавки ферросплавов за счет участия этого углерода в процессе восстановления железа, кремния, марганца и хрома. Кремнезем, содержащийся в алюмосодержащих отходах металлургического производства, а также в упрочняющей добавке и в пыли газоочисток ферросплавного производства, является источником кремния. Оксиды щелочных металлов и фториды, входящие в состав связующего и поступающие в него из пыли газовых каналов электролизеров, а также из пыли газоочисток ферросплавного производства, обеспечивают жидкоподвижность шлаков, образующихся при выплавке ферросплавов из брикетов, полученных с использованием связующего согласно изобретения. Установлено, что наличие в связующем перечисленных компонентов в заданном соотношении обеспечивает минимизацию стоимости связующего при сохранении его функциональных свойств на высоком уровне. Мелкодисперсная пыль каналов газовых элетролизеров производства алюминия, обладая повышенной адгезионной способностью, усиливает эти свойства. Использование этого материала, а также пыли газоочисток в составе связующего решает также задачу ресурсосбережения путем утилизации отходов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Брикеты для выплавки феррохрома прессовали на валковых прессах при давлении 25-35 МПа из шихты, содержащей мелкофракционное хромитовое рудное сырье (70%), коксовая мелочь фракции - 3 мм (10%), связующее согласно изобретения - 20%. Связующее содержало 7% воды, 20% жидкого стекла и 73% пыли газовых каналов электролизеров алюминиевого производства следующего состава ( мас. %): Al₂O₃ - 77,06 и фториды - 10,62, C - 8,86, Na₂O - 3,12, Fe₂O₃ - 0,51, SiO₂ - 0,27.

После сушки брикетов при температуре 80-350^oC в течение 60-90 мин их прочность на раздавливание составляла 19-22 МПа. При испытаниях на сбрасывание с высоты 2 м брикеты не разрушались после 10 сбрасываний. Выход фракции - 5 мм после таких 10 сбрасываний составлял не более 7-8%.

Пример 2. Связующее согласно изобретения использовали при изготовлении брикетов для выплавки силикомарганца. Шихта для производства брикетов включала, мас.%:

Мелкофракционное рудное сырье - 75%

Коксик фракции менее 3 мм - 13%

Связующее - 12%

Связующее содержало, мас.%: вода - 8, лигносульфонат - 23, пыль газовых каналов электролизеров - 61 и дополнительно пыль газоочисток Запорожского завода ферросплавов - 8%. Брикеты прессовали при давлении 30 МПа, затем сушили при температурах 80-350^oС в течение 90 мин. При испытаниях на раздавливание прочность брикетов составляла 20-23 МПа. После 10-кратного сбрасывания брикетов с высоты 2 м выход фракции менее 0,5 мм составлял 5-8%.

Таким образом, применение связующего согласно изобретения позволяет получать брикеты из различных рудных материалов с необходимыми для их дальнейшего передела свойствами. Кроме того, снижается расход восстановителя, вводимого в брикеты и необходимого для их дальнейшего переплава, а также утилизируются отходы металлургического производства, загрязняющие окружающую среду.

Источники информации

1. Патент RU 2138566, C 22 B 1/243, опубл. 27.09.00.

2. Патент RU 2000344, C 22 B 1/243, опубл. 11.06.93.