Реагент для рафинирования жидкого металла

Реагент для рафинирования жидкого металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

())) 540919

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз СоветскихСоциалистических

Республик

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10,06.75 (21) 2143096/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.76. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 24.01.77 (51) М. Кл.- С 21С 1/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 669.046(088.8) (72) Авторы изобретен ия

А. А. Шокул, И. Н. Красавцев, Н. Н. Попов, И. М. Гриненко, И. И. Шестопалов, В. И. Варава, Ю. Ф. Никулин, В. П. Осадчий

Д. В. Гулыга и В. Н. Андронов

Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (71) Заявитель (54) РЕАГЕНТ ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА

Изобретение относится к черной и цветной металлургии и касается реагентов для удаления вредных примесей (серы, фосфора, мышьяка) и снижения сопутствующих примесей (кремния, марганца, углерода) из жидких металлов.

Известны реагенты, применяемые для рафинирования жидких металлов: чистые кальцинированная сода, известь, карбид кальция, металлический и гранулированный магний, а также комплексные реагенты на их основе.

Однако известные реагенты требуют больших удельных расходов, являются дорогостоящими и дефицитными, имеют низкую степень удаления примесей из металла. Кроме того, возможно выделение вредных паров, пыли, газов, снижение стойкости футеровки емкостей для металла.

Целью изобретения является удешевление процесса рафинирования жидкого металла.

Это достигается применением в качестве реагента для рафинирования жидкого металла азотнокислого кальция, используемого в сельском хозяйстве в качестве удобрения и для известкования кислых почв.

Термодинамические расчеты для сравнительного анализа известных реагентов, получивших наибольшее распространение в промышленности для десульфурации металла, и предлагаемого дают следующие результаты:

Мд()+ (8) = {MgS„) 4Z,= — 88250+29,3Т;

ЬЛ 1673- К= — 39250ккал

СаС„,+(S)= {Са8„)+ХСЬУ,= — 62750+4,6Т;

ЛЛ 1673- К= — 54000ккал

Ca(NO,),+(S)= (CaS„)+0,+N,ЬХ,=

) 0 = — 144250 — 155,8T; AZ 1673 К= — 117000ккал

Из назначений изобарного потенциала реакций десульфурации металла видно, что термодинамически применение азотнокпсло15 ro кальция для этой цели наиболее благоприятно. Расходы по массе приведенных реагентов на 1 кг удаленной пз металла серы относятся между собой следующим образом:

Mg: СаСз: Са (ХОз) 2 — — 1: 7,5: 6,0.

Принимая стоимость гранулированного магния 950 руб/т, карбида кальция

136 руб/т, азотнокпслого кальция — 40 руб/т, отношение стоимостей указанных реагентов

25 на 1 кг удаленной из металла серы соответственно составляет:

Mg: СаС . Са (ЕОз) = 1: 1,06: 0,25.

Таким образом, применение для целей де30 сульфурацпи металла азотнокислого каль540919

60 ция выгодно экономически — для удаления одного и того же количества серы из металла расход последнего в стоимостном выражении почти в четыре раза ниже, чем гранулированного магния и карбида кальция, наиболее широко применяемых для этой цели в промышленности нашей страны и за рубежом.

Применение азотнокислого кальция взамен других реагентов имеет и ряд других преи муществ.

Образование жидкого шлака при контакте реагента с жидким металлом (температура плавления азотнокислого кальция составляет 561 С) предупреждает образование и выделение дыма и пыли в зоне реакции и способствует более полному использованию его серопоглотительной способности. Низкая теплота плавления азотнокислого кальция (5,1 ккал/моль, т. е. намного ниже, чем других реагентов) обеспечивает минимальное снижение температуры металла. Возможность использования азотнокислого кальция без сооружения дорогостоящих герметических емкостей и оборудования для его хранения и транспортировки, что характерно при применении гранулированного магния (возможность самювозгоран ия:на открытом воздухе) и карбида кальция (разложение и образование взрывоопасных газовых смесей за счет влаги воздуха).

Образование в месте реакции высокоактивных катионов кальция с выделением кислорода и азота в момент реакции, обеспечивающ их энергичное перемиеши вание металла, способствует получению высоких результатов рафинирования.

Образование в конце процесса рафинирования металла твердых шлаков предупреждает обратный переход серы в металл и позволяет сравнительно легко скачивать шлак с поверхности металла.

Проверка десульфурирующей способности азотнокислого кальция в лабораторных условиях полностью подтверждает термодинамические расчеты. При подаче на поверхность жидкого чугуна в лабораторной печи азотнокислогю кальция в количестве 4 /о от веса чугуна содержание серы в нем снизилось с 0,044 до 0,027О/о. Степень десульфурации чугуна составляет для этих условий около 40О/о. Применение азотнокислого кальция особенно перспективно для внедоменной десульфурацин чугуна,при вдувании реагента в жидкий металл на глубину 1,5 — 2 м, а также в установках непрерывного действия при обработке чугуна в потоке.

Термодинамические расчеты показывают, что применение азотнокислого кальция взамен извести позволяет удалить из металла также и. мышьяк.

В процессе рафинирования жидкого металла азотнокислым кальцием удаляются частично кремний и марганец. Для некоторых

55 видов продукции снижение содержания кремния (ферромарганец, валковый чугун и др.) весьма желательно.

Проверка рафинирующей способности азотнокислого кальция в лабораторных условиях подтверждает термодинамические расчеты.

При подаче на поверхность жидкого чугуна в лабораторной печи, азотнокислого кальция в смеси с окатышами и кальцинированной содой в количестве 5 /О от веса чугуна содержан ие серы в нем снизилось с 0,041 до

0,021 /о, а содержание фосфора — с 0,093 до

0,066О/о. Степень десульфурации чугуна составляет для этих условий около 50 /о, а степень дефосфорации — около 30 /о. Усовершенствование способа ввода реагента в жидкий металл, подбор рационального состава смеси, отработка технологии обработки жидкого металла позволяет увеличить степень использования реагента и улучшить результаты рафинирования жидкого металла. Применение реагента в чистом виде и в смеси с другими компонентами особенно перспективно для рафинирования чугуна и стали при ее производстве в кислородных конверторах, так как кислород содержится в самом реагенте, в начальный период реагент плавится и переходит в жид кое состояние, а после удаления из него газа превращается в твердую окись кальция.

Предложение использовать азотнокислый кальций в качестве реагента для рафинирования жидкого металла, т. е. для удаления из металла таких вредных примесей, как ссра, фосфор, мышьяк, имеет преимущества перед использованием других реагентов, так как этот реагент доступен, сравнительно дешев, поведение реагента в ходе реакции близко к идеальному — в начальный момент он легко плавится и переходит в жидкое состояние, что благоприятствует реакции рафипирования, а затем он переходит в твердое состояние, что препятствует обратному переходу удаленных примесей в металл. При применении реагента образование и выделение дыма и пыли практически отсутствуют.

Использование азотнокислого кальция в качестве реагента для рафинирования жидкого металла позволяет устранить расходы на изыскание реагентов и устройств для удаления вредных примесей из жидкого металла, позволяет успешно удалять из металла серу, форфор и мышьяк в широких масштабах при небольших издержках производства, улучшить качество металла, расширить гамму используемых железных руд и концентратов для выплавки чугуна.

Формула изобретения

Применение азотнокислого кальция в качестве реагента для рафинирования жидкого металла.