Повышение эффективности использования отходов алюминиевой промышленности

при производстве комплексных раскислителей и их

применение для раскисления стали.

 

Для снижения стоимости и дефицитности алюминия, как раскислителя стали, в работе [1] получила конкретное решение задача производства комплексного раскислителя с использованием вторичных отходов алюминиевой промышленности.

Технология предусматривает завалку в отражательную печь в состоянии поставки вторичного сырья, проплавление, флюсование, съем шлака и выпуск плавки.

Металлургический выход составил 65,7%. Получен подготовительный сплав с массовой долей алюминия 51-72%, что свидетельствует о неоднородности исходного сырья.

Проведенные исследования показали, что образующиеся в отражательной печи съемные шлаки имеют высокий металлургический выход до 50%.

Это обусловлено спецификой выплавки алюмосодержащих сплавов, плотность которых сопоставима, а в некоторых случаях даже меньше, чем плотность шлака.

Следует отметить, что процесс выплавки протекает в гетерогенной системе, так как температура плавления алюминиевого сплава составляет 700-900 ^оС, шлака основа глинозем) 1500-2000 ^оС, а температура в отражательной печи не превышает 1000-1200 ^оС.

В таких условиях процесс выплавки сплава лимитируется тепло-массопереносом.

Следовательно, для улучшения условий отделения металлургической составляющей от шлака необходимо тщательное перемешивание шихты.

Это, с одной стороны, приводит к лучшему прогреву шихты, более быстрому расплавлению металлической составляющей и образованию жидкой ванны, а с другой стороны и перемешиванию шлака с жидким алюмосодержащим сплавом.

Поэтому при выплавке сплава в отражательной печи, где отношение площади ванны к ее глубине сравнительно велико, процесс перемешивания металлической составляющей со шлаком получает широкое развитие и потерям сплава при скачивании съемного шлака в шлаковню.

Задачей настоящего исследования являлось повышение эффективности использования вторичных отходов алюминиевого производства путем увеличения степени извлечения алюминиевого сплава.

Разработку технологии вели в двух направлениях:

-                     обогащение исходного сырья и образующегося при его переработке в отражательной печи съемного шлака путем дробления и рассева по фракционному составу;

-                     двухступенчатая переработка исходного сырья в отражательной печи, а съемного шлака в индукционной, тигельной или роторной печах.

Исходное сырье рассеивали на сите с размером ячейки 5мм, а мелкую фракцию (менее 5 мм) исходного сырья рассеивали на сите с размером ячейки 1,2мм.

Образующийся в отражательной печи съемный шлак измельчали на шаровой мельнице и рассеивали на сите с размером ячейки 1,2мм.

Исходное сырья и съемный шлак фракцией более 1,2 мм классифицировали как “семечка” и “концентрат”, соответственно, а фракцией менее 1,2 мм – “пыль”.

Технологические характеристики исходного сырья и съемного шлака приведены в таблице 1.

 

 

 

 

 

Таблица1

Технологические  характеристики исходного сырья и съемного шлака.

 

 

В металлургической переработке можно использовать отсевы алюминиевой промышленности фракцией более 1,2 мм, имеющих сравнительно высокий металлургический выход и массовую долю алюминия.

Отсев алюмошлака фракцией более 5 мм загружали в отражательную печь, полученный сплав разливали в изложницы, а шлак скачивали в шлаковню.

Дальнейшую переработку съемного шлака фракцией более 1,2 мм – «концентрат» производили в индукционной, тигельной и роторных печах.

Показатели, полученные при двухступенчатой переработке исходного сырья приведены в таблице 2.

Таблица 2

Технологические показатели двухступенчатого способа переработки отходов алюминиевой промышленности.

Из данных приведенных в таблице 2 следует, что рассев по фракциям и двухступенчатая переработка отходов алюминиевой промышленности позволяет увеличить сквозной металлургический выход с 65,7 до 74 %.

При переработке съемных шлаков фракцией более 1,2 мм в индукционной, тигельной и роторной печах получается подготовительный сплав содержащий, мас. %: Fe – 8-20; Si-6-14; Mn-4-7; Cu-1-3  и алюминий –55-73.

Следует отметить, подготовительный сплав, произведенный в индукционной и тигельной печах загрязнен шлаковыми включающими и имеет серый вид, а подготовительный сплав, произведенный в роторной печи по внешнему виду похож на вторичный алюминий.

Доведение подготовительного сплава, произведенной в индукционной и тигельной печах до готовой продукции (комплексного раскислителя КР-70 и сплава АВ-87) требует дополнительного переплава с расшихтовкой отходами алюминиевого производства с высоким содержанием алюминия или алюминиевым ломом.

В отражательной печи выплавлен комплексный раскислитель КР-70 в количестве 22776 кг, на что израсходовано 10302 кг (32%) подготовительного сплава и 2136 кг (68%) отходов алюминиевой промышленности фракцией более 5 мм с металлургическим выходом 70-80% и массовой долей алюминия 64-82%.

Преимуществом тандема «отражательная-роторная» печь является то, что в роторной печи можно получить готовую продукцию только за счет расшихтовки (исключается дополнительный переплав подготовительного сплава).

По этой технологии произведено 7220 кг комплексного раскислителя КР-70 на что израсходовано 11000 кг (62,5%) концентрата и 6600 кг (37,5%) алюмокремнистого флюса с металлургическим выходом 42% и массовой долей алюминия 75%.

Произведенный комплексный раскислитель КР-70 соответствовал технологическим условиям ТУ У 27.4-30609129-02-2002 и использован в электроплавильном цехе для раскисления в ковше легированных марок стали (20-40Х, 30ХГСА, 25ХГТ, 18ХГТ и др.).

Сталь выплавляли в 120 т электродуговой печи с интенсификацией процесса плавления кислородом. Комплексный раскислитель КР-70 присаживали в ковш вручную по ходу выпуска плавки и на установке «печь-ковш». На опытных плавках чушковой алюминий не применялся.

Технологические показатели, полученные на опытных (с использованием комплексного раскислителя КР-70) и сравнительных (с использованием чушкового алюминия) плавок, приведены в таблице 3.

                                                                                                                        Таблица 3

Технологические показатели предварительного раскисления опытных и сравнительных плавок.

Видно, что степень усвоения алюминия при использовании комплексного раскислителя на 3,7-3,9% выше, чем при раскислении стали чушковым алюминием.

Качественные показатели готового проката соответствовали нормативно-технической документации.

Таким образом, рассев по фракциям и двухступенчатая переработка отходов алюминиевой промышленности позволяет увеличить металлургический выход с 65,7 до 74%, а полученный по разработанной технологии комплексный раскислитель отвечает требованиям технических условий, степень усвоения алюминия при его использовании для раскисления стали в ковше повышается на 3,7-3,9% по сравнению с чушковым алюминием.

 

 

Библиографический список

 

1.      Серов А.И., Ярославцев Ю.Г., Смоляков В.В.            

       Комплексный алюминиевый сплав из вторичных материалов для раскисления стали. // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2003-№2. с. 37-38