RU2706402C1 - Method of producing a refractory article during aluminothermite reduction of a metal - Google Patents

Abstract

FIELD: manufacturing technology.SUBSTANCE: invention relates to a method of producing a refractory article from slag formed during aluminothermite reduction of a metal. Method comprises loading an aluminothermic mixture containing iron oxide and aluminum into a refractory container with tap holes for discharging metal and slag, performing a reduction reaction with formation of completely separated from each other liquid metal and slag floating in full to the metal surface, and separate slag and metal discharge, wherein the reducing reaction is carried out using an aluminothermite mixture containing at least 19 wt% aluminum, the rest is iron oxide, and the loaded slag is poured at a temperature of not lower than 2,100 °C into the carbon casting mold to obtain a refractory article.EFFECT: enabling production of a refractory article directly in the aluminothermite metal reduction process.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к изготовлению огнеупорных изделий из алюмотермитного шлака, образующегося в ходе экзотермической реакции при получении стали из термитной смеси. The invention relates to the manufacture of refractory products from aluminothermic slag formed during an exothermic reaction when producing steel from a thermite mixture.

Известен огнеупор высокоглиноземистого состава, описанный в а.с. СССР №1583392, изготовленный из шихты, содержащей корунд, глинозем и маложелезистый боксит, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 25-55 корунд, 25-30 глинозем, 20-45 маложелезистый боксит. Known refractory high alumina composition described in and.with. USSR No. 1583392, made from a mixture containing corundum, alumina and low iron bauxite, in the following ratio of components, wt.%: 25-55 corundum, 25-30 alumina, 20-45 low iron bauxite.

Огнеупор из данной шихты обладает высокой термостойкостью. Однако в данной шихте не используются материалы, являющиеся отходами металлургического производства, что повышает стоимость получаемого огнеупора. Кроме того, использование в шихте низкокачественного боксита с малым содержанием Al₂O₃ и переменным значением кремниевого модуля (Al₂O₃/SiO₂) не гарантирует использование данного огнеупора в тепловых агрегатах с расплавами металла и повышенными механическими воздействиями.Refractory from this mixture has high heat resistance. However, this charge does not use materials that are waste from metallurgical production, which increases the cost of the resulting refractory. In addition, the use in the mixture of low-quality bauxite with a low Al ₂ O ₃ content and a variable value of the silicon module (Al ₂ O ₃ / SiO ₂ ) does not guarantee the use of this refractory in thermal aggregates with metal melts and increased mechanical stresses.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ получения стали, сопровождающийся сопутствующим получением шлака, описанный в патенте РФ №2366721, принятый заявителем за прототип. В данном способе подготавливают алюмотермитную смесь, содержащую оксид железа и алюминий, которую помещают в огнеупорную емкость с летками для выпуска металла и шлака. Воспламеняют алюмотермитную смесь и запускается восстановительная реакция, в ходе которой образуется шлак, всплывающий к поверхности образующегося металла. Шлак непрерывно скачивают через летку для скачивания шлака, а жидкий металл скачивают через летку для скачивания металла. Таким образом осуществляют восстановление металла. The closest in technical essence and the achieved technical result is a method of producing steel, accompanied by concomitant production of slag, described in RF patent No. 2366721, adopted by the applicant for the prototype. In this method, an aluminothermic mixture is prepared containing iron oxide and aluminum, which is placed in a refractory tank with tap holes for the release of metal and slag. The aluminothermic mixture is ignited and a reduction reaction is launched, during which slag is formed, which floats to the surface of the formed metal. Slag is continuously downloaded through a notch for downloading slag, and liquid metal is downloaded through a notch for downloading metal. Thus, metal reduction is carried out.

Недостатком данного способа является то, что образующийся при восстановлении металла шлак, преимущественно содержащий Al₂O₃, термостойкость которого достигает 2100 ^оС, выбрасывается как отход производства и сразу, с момента его образования, не используется.The disadvantage of this method is that the resultant slag in the reduction of metal mainly containing Al ₂ O _3, of which the heat resistance reaches ^about 2100 C, is discharged as a waste product and immediately upon its formation, is used.

Задачей изобретения является использование шлака, образующегося при алюмотермитном восстановлении металла, для получения огнеупорного изделия. The objective of the invention is the use of slag formed during aluminothermic reduction of metal to obtain a refractory product.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе получения огнеупорного изделия при алюмотермитном восстановлении металла, который включает подготовку алюмотермитной смеси, содержащей оксид железа и алюминий, загрузку ее в огнеупорную емкость с летками для выпуска металла и шлака, протекание восстановительной реакции с образованием жидкого металла и шлака, предусмотрены следующие отличия: используют алюмотермитную смесь, содержащую не менее 19 мас.% алюминия, остальное – оксид железа, скачиваемый шлак заливают при температуре не ниже 2100 ºС в углеродную литейную форму, предназначенную для получения огнеупорного изделия. The problem is solved due to the fact that in the method for producing a refractory product in aluminothermic metal reduction, which involves preparing an aluminothermic mixture containing iron oxide and aluminum, loading it into a refractory tank with letches for the release of metal and slag, the course of the reduction reaction with the formation of liquid metal and slag, the following differences are provided: use an aluminothermic mixture containing at least 19 wt.% aluminum, the rest is iron oxide, downloadable slag is poured at a temperature e is not less than 2100 ° C in a carbon mold for producing a refractory product.

Новым в заявленном способе получения огнеупорного изделия при алюмотермитном восстановлении металла является то, что используют алюмотермитную смесь, содержащую не менее 19 мас.% алюминия, остальное – оксид железа; скачиваемый шлак заливают при температуре не ниже 2100 ºС в углеродную литейную форму, предназначенную для получения огнеупорного изделия. New in the claimed method of producing a refractory product with aluminothermic metal reduction is that an aluminothermic mixture containing at least 19 wt.% Aluminum is used, the rest is iron oxide; downloadable slag is poured at a temperature not lower than 2100 ºС into a carbon casting mold designed to produce a refractory product.

Так как в заявленном способе используют алюмотермитную смесь, содержащую не менее 19 мас.% алюминия, а остальное – оксид железа, то в результате экзотермического процесса происходит разделение металла и шлака, позволяющее осуществить операцию скачивания шлака через соответствующую летку. Экспериментально установлено, что при меньшем содержании алюминия в алюмотермитной смеси экзотермическая реакция не распространяется на весь ее объем, что не позволяет получить разделение восстановленного металла и шлака.Since the claimed method uses an aluminothermic mixture containing at least 19 wt.% Aluminum, and the rest is iron oxide, as a result of the exothermic process, metal and slag are separated, which allows the slag to be loaded through the corresponding tap hole. It was experimentally established that with a lower aluminum content in the aluminothermic mixture, the exothermic reaction does not extend to its entire volume, which does not allow separation of the reduced metal and slag.

Благодаря тому, что скачиваемый шлак заливают при температуре не ниже 2100 ºС в углеродную литейную форму, предназначенную для получения огнеупорного изделия, то возникает возможность формирования конечного огнеупорного изделия из расплава шлака, состоящего преимущественно из Al₂O₃, температура плавления которого около 2050 ^оС. Температура плавления материала углеродной литейной формы, составляющая около 3000 ^оС, позволяет использовать ее для разливки жидкого шлака.Due to the fact that the downloadable slag is poured at a temperature of at least 2100 ºС into a carbon mold designed to produce a refractory product, it becomes possible to form the final refractory product from a slag melt, consisting mainly of Al ₂ O ₃ , the melting point of which is about 2050 ^о С The melting temperature of the material of the carbon mold, amounting to about 3000 ^about With, allows you to use it for casting liquid slag.

Заявляемый способ позволяет использовать образующийся при алюмотермитном восстановлении металла шлак, являющийся отходом производства сразу с момента его появления, для получения огнеупорного изделия. The inventive method allows the use of slag formed during aluminothermic metal reduction, which is a waste product immediately from the moment of its appearance, to obtain a refractory product.

Заявленный способ осуществляется при помощи устройства, представленного на чертеже. Устройство содержит корпус 1, нижняя часть которого является реакционной зоной. На корпусе 1 установлена крышка 2, с выполненным в ней газоотводным патрубком. В корпусе 1 выполнена летка 3 для слива шлака и летка 4 для слива металла, выполненная ниже летки 3. Под леткой 3 установлена углеродная литейная форма 5, предназначенная для получения огнеупорного изделия.The claimed method is carried out using the device shown in the drawing. The device comprises a housing 1, the lower part of which is a reaction zone. A cover 2 is mounted on the housing 1, with a gas outlet made therein. In case 1, a notch 3 is made for draining the slag and a letka 4 for draining the metal, made lower than the notch 3. Under the notch 3 there is a carbon casting mold 5 designed to produce a refractory product.

Способ получения огнеупорного изделия при алюмотермитном восстановлении металла осуществляют следующим образом. Термитную смесь, содержащую, например 80 мас.% оксида железа и 20 мас.% алюминия, помещают в реакционную зону корпуса 1. Смесь воспламеняют, например электрической дугой, после чего в алюмотермитной смеси протекает экзотермический процесс, распространяющийся на весь объем смеси. Экзотермический процесс происходит по реакции:A method of obtaining a refractory product with aluminothermic metal reduction is as follows. A thermite mixture containing, for example, 80 wt.% Iron oxide and 20 wt.% Aluminum, is placed in the reaction zone of the housing 1. The mixture is ignited, for example, by an electric arc, after which an exothermic process proceeds in the aluminothermic mixture, which extends to the entire volume of the mixture. The exothermic process occurs by the reaction:

3Fe₃O₄ + 8Al = 4Al₂O₃ +9Fe.3Fe ₃ O ₄ + 8Al = 4Al ₂ O ₃ + 9Fe.

Образующийся при процессе газ выходит через патрубок в крышке 2. По завершении экзотермического процесса образуется шлак, который всплывает в полном объеме к поверхности образующегося металла. Шлак скачивается из реакционной зоны корпуса 1 через летку 3 в углеродную литейную форму 5, а оставшийся в реакционной зоне корпуса 1 расплав металла скачивают через летку 4.The gas generated during the process exits through the nozzle in the cover 2. Upon completion of the exothermic process, slag is formed, which floats in full to the surface of the formed metal. Slag is downloaded from the reaction zone of the housing 1 through the groove 3 into the carbon mold 5, and the metal melt remaining in the reaction zone of the housing 1 is downloaded through the groove 4.

Таким образом, в углеродной литейной форме 5 формируется конечное огнеупорное изделие из расплава шлака, являющегося отходом производства.Thus, in the carbon mold 5, the final refractory product is formed from the slag melt, which is a waste product.

Claims (1)

Способ получения огнеупорного изделия при алюмотермитном восстановлении металла, включающий подготовку алюмотермитной смеси, содержащей оксид железа и алюминий, загрузку ее в огнеупорную емкость с летками для выпуска металла и шлака, осуществление восстановительной реакции с образованием полностью отделенных друг от друга жидкого металла и шлака, всплывающего в полном объеме к поверхности металла, и раздельный выпуск шлака и металла, отличающийся тем, что восстановительную реакцию ведут с использованием алюмотермитной смеси, содержащей не менее 19 мас.% алюминия, остальное – оксид железа, с обеспечением разделения металла и шлака, при этом скачиваемый шлак заливают в углеродную литейную форму для получения огнеупорного изделия при температуре не ниже 2100°С. A method for producing a refractory product during aluminothermic metal reduction, including preparing an aluminothermic mixture containing iron oxide and aluminum, loading it into a refractory tank with tap holes for the release of metal and slag, performing a reduction reaction with the formation of completely separated liquid metal and slag that floats up full volume to the metal surface, and separate release of slag and metal, characterized in that the reduction reaction is carried out using an aluminothermic mixture containing . Boiling at least 19 wt% of aluminum, the rest - iron oxide, ensuring separation of metal and slag, with the slag downloadable poured into a carbon mold to obtain a refractory product at a temperature not lower than 2100 ° C.

Images