способ получения электротехнического периклаза

Формула изобретения

Способ получения электротехнического периклаза, включающий загрузку бруситового сырья в электродуговую печь, его плавление в присутствии углеродистой добавки с последующим охлаждением и разделкой блока, отличающийся тем, что углеродистую добавку фракции 20-40 мм в количестве 6-12% от веса периклаза вводят между электродами в течение плавки от ее начала до момента времени, составляющего 0,6-0,8 от общего времени плавки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к способам плавки в электродуговых печах бруситового сырья с добавкой углеродистого материала для получения электротехнического периклаза, используемого в основном в качестве электротехнической изоляции при производстве трубчатых электронагревателей (ТЭНов).

Известен способ получения периклаза (авт. св. №438615, С 01 F 5/06, 05.08.1974 г.), в котором углеродистый восстановитель вводят в количестве 0,01-5% от веса шихты порциями по 5-50 кг в места схода шихты за 1-20 часов до конца плавки. В пересчете на полученный периклаз, а его обычно получается одна треть от шихты, количество углеродистого восстановителя равно 0,03-15%.

Недостатком данного способа является то, что углеродсодержащую добавку вводят только в конце плавки и она не успевает полностью прореагировать, что приводит к загрязнению верхней части блока углеродсодержащей добавкой и сокращению выхода качественного периклаза до 20-25% с содержанием оксида железа 0,2%, что практически соответствует его содержанию в прокаленном брусите.

Также известен способ получения черного периклаза (патент РФ №2188807, С 04 В 35/04, 35/657, 05.06.2001 г.), в котором количество углеродистой добавки составляет 12-25% от веса магнийсодержащего сырья, размер ее частиц 10-20 мм, а плавку ведут под слоем шихты в восстановительном режиме. В этом случае, т.к. углеродистая добавка вводится во всю шихту, в пересчете на полученный периклаз ее количество составляет те же 12-25%.

Недостатком данного способа является высокое количество углеродсодержащей добавки, что приводит в основном к науглероживанию и загрязнению периклаза за счет примесей в углеродсодержащей добавке. В результате содержание оксида железа в периклазе не снижается, а остается на уровне 0,2%, а его выход низок - 30%.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения периклаза, имеющего высокие диэлектрические свойства (авт. св. №348534, С 04 В 35/62, 23.08.1972 г.), в котором в расплав дополнительно вводят углеродсодержащие добавки с размером частиц не более 3 мм в количестве 0,1-10 вес.%.

Недостатком данного способа является очень мелкая фракция углеродсодержащей добавки, что приводит к выгоранию углерода еще в процессе схода шихты и к низкому выходу качественного периклаза (порядка 30%), имеющего содержание оксида железа 0,2% (по данным проведенных заявителем испытаний).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение содержания оксида железа в периклазе при одновременном увеличении его выхода при использовании в плавку второсортного брусита с высоким содержанием оксида железа.

Решение поставленной задачи достигается тем, что бруситовое сырье загружают в печь, проводят его плавление в присутствии углеродистой добавки с последующим охлаждением и разделкой блока, при этом углеродистую добавку фракции 20-40 мм в количестве 6-12% от веса периклаза вводят между электродами в течение плавки от ее начала до момента времени, составляющего 0,6-0,8 от общего времени плавки.

Способ осуществляли при плавке бруситового сырья на промышленной печи ОКБ - 955 Н, оснащенной двумя печными трансформаторами, включенными в параллель, следующим образом.

В качестве бруситового сырья брали сырой второсортный брусит фракции 60-0 мм с содержанием оксида железа 0,2-0,3%, который обычно используется для получения условно 2-го и 3-го сортов электротехнического периклаза.

В качестве углеродсодержащей добавки использовали как кокс КД - 2, так и пековый кокс.

Подготавливали ванну печи к плавке, засыпали в нее брусит, сверху выкладывали кокс фракции 20-40 мм в виде треугольника, опускали электроды до касания с коксовым треугольником. Включали 1-ю ступень печных трансформаторов (105 В), производили розжиг печи до тех пор, пока ток не увеличивался до 10 кА, и далее переключали печные трансформаторы на 3-ю ступень (93,6 В) и вели плавку, поддерживая рабочий ток на уровне 10-12 кА, периодически вводя между электродами кокс фракции 20-40 мм и догружая сверху брусит. Общее количество кокса, вводимого между электродами за плавку, составляло 6-12% от веса получаемого периклаза, а время, в течение которого его вводили, составляло до 0,6-0,8 от общего времени плавки, которое в среднем составляло 24 часа. После наплавления всей ванны печь отключали, ванну выкатывали из-под печи и давали остыть в течение 5-8 суток. Остывший блок извлекали из ванны и разбивали на куски менее 200 мм. Куски сортировали на периклаз условно 1-го и 2-го сортов и недоплав. Количество и качество периклаза определяли по цвету: к 1-му сорту относили белый и немного сероватый материал, ко 2-му - желтоватый и серый. Выход качественного периклаза определяли как процентное отношение условно 1-го сорта ко всему периклазу.

Аналогичным образом проводили плавки недоплава брусита, а при разделке блока материал сортировали на периклаз условно 2-го и 3-го сортов.

Основные показатели способа получения периклаза из второсортного брусита с добавками кокса разной крупности (количество добавки, фракции добавки, выход периклаза и количество оксида железа в нем) сведены в таблицу.

Аналогичная зависимость выхода качественного периклаза 2-го сорта с содержанием оксида железа менее чем 0,2% наблюдается при плавке недоплава брусита, имеющего содержание железа порядка 0,3-0,4%, в пересчете на прокаленное вещество.

При проведении плавки бруситового сырья при содержании углеродистой добавки менее 6%, размером менее 20 мм и ее вводе в течение времени от начала плавки до менее 0,6 от общего времени плавки углеродистая добавка не успевала прореагировать и количество и качество периклаза практически не менялось, содержание оксида железа оставалось на уровне сырья - 0,18-0,2%, а выход порядка 30%.

При проведении плавки бруситового сырья при содержании углеродистой добавки более 12%, размером более 40 мм и при более длительном ее введении: от начала плавки до более чем 0,8 от общего времени плавки, получали периклаз с кусками непрореагировавшего кокса, что снижало выход качественного периклаза до 25-30% с содержанием оксида железа 0,18-0,2%.

Таким образом, как показали проведенные испытания, только заявляемые диапазоны введения углеродистой добавки в количестве 6-12% от веса получаемого периклаза с размерами частиц 20-40 мм при ее введении между электродами в течение плавки от ее начала до момента времени, составляющего 0,6-0,8 от общего времени плавки, обеспечивают получение достаточного количества периклаза с низким содержанием оксида железа, менее 0,12%, (примеры Б №3-6).

В качестве углеродистой добавки может использоваться любой чистый углеродистый материал, например кокс, уголь, электродный бой и пр.

В промышленности данный способ получения электротехнического периклаза позволит использовать 2 и 3 сорта брусита для получения качественного периклаза, что значительно расширяет сырьевую базу и одновременно увеличивает выход качественного электротехнического периклаза.