FI78736C - Finkornigt avsvavlingsmedel foer jaernsmaelta och foerfarande foer avsvavling av raojaernsmaelta. - Google Patents

Description

1 78736

Hienorakenteinen rikinpoistoaine rautasulaa varten ja menetelmä rikin poistamiseksi raakarautasulasta

Keksinnön kohteena on aine ja menetelmä rikin poistamiseksi raakarautasulasta.

Raakaraudan rikinpoisto masuunin ulkopuolella on välttämättä tarpeen malmien ja mustien aineiden lisääntyvien rikkipitoisuuksien johdosta. Tähän tarkoitukseen tunnetaan jo useita aineita ja menetelmiä, joiden avulla saadaan aikaan riittäviä loppu-rikkipitoisuuksia. Etusijalla käytetään kalsiumkarbidiin perustuvia seoksia diamidikalkin (DE-patenttijulkaisu 17 58 250) sekä vetyä (DE-patenttijulkaisu 22 52 796) tai vettä (DE-patenttijulkaisu 22 52 795) lohkaisevien lisäaineiden kanssa. Samoin on ehdotettu kalsiumia sisältäviä yhdisteitä yhdessä hiilivetyjen, kuten öljyn tai parafiinin kanssa (FR-patenttijulkaisu 1 Iff 389 ja US-patenttijulkaisu 28 63 755) . DE-kuulutusjulkaisusta 25 31 047 tunnetaan menetelmä raakaraudan rikin poistamiseksi, jossa käytetään rikinpoistoaineena kalsiumkarbidista, kalkkitypestä tai kalkista koostuvaa seosta, jossa on 0,5-3,5 % alumiini- tai magne-siumjauhetta suhteessa kalsiumyhdisteisiin.

Edellä mainittuja rikinpoistoaineita, etenkin kalsiumkarbidiin perustuvia, jotka sisältävät kaasua lohkaisevana komponenttina diamidikalkkia tai kalsiumkarbonaattia, on alettu käyttää tekniikassa ja niitä valmistetaan suurissa määrissä ja käytetään rauta-ja terästeollisuudessa.

Kaasua lohkaisevan komponentin tarkoituksena on jakaa perusrikin-poistoaineen hienoksi jauhetut hiukkaset rautasulassa.

On kuitenkin todettu, että hiilidioksidin lohkaisu karbonaatti-pitoisista aineosista raakarautasulatuksen olosuhteissa saa aikaan hapetustapahtumia hiilimonoksidiksi ja hapeksi tapahtuvan dissosiaation johdosta. Näin menee huomattava osa varsinaisista rikinpoistoreaktion rikkiä poistavasti vaikuttavista yhdisteistä hukkaan, niin että käytetyn rikinpoistoaineen saanto jää epätyydyttäväksi .

2 78736 US-patenttijulkaisussa 3 998 625 on esitetty rikinpoistoaine, joka koostuu kalkin ja muiden aineosien sekä magnesiumin yhdistelmästä, sekä US-patenttijulkaisussa 4 266 969 suositellaan kalkin käyttöä yhdessä hiilipitoisen aineen ja ei-hapettavan kul-jetuskaasun kanssa. Molemmissa tapauksissa aiheuttavat kalkin vain heikosti selvästä rikkiä poistavasta vaikutuksesta johtuvat suuret muodostuvat kuonamäärät huomattavia ongelmia.

Tehtävänä on saada aikaan aine ja menetelmä raakaraudan rikin poistamiseksi, joiden avulla eliminoidaan tähänastiset haitat ja saadaan aikaan vastaavan edulliset käyttöarvot.

Keksinnön kohteena on tästä syystä patenttivaatimuksissa määritelty hienorakenteinen rikinpoistoaine rautasulaa varten, joka koostuu olennaisesti yhdistelmästä, joka sisältää A) kalsiumkarbidia ja vähintään yhtä ainetta, joka lohkaisee raakarautasulatuksen olosuhteissa olennaisesti vetyä ja B) magne s iumia.

Seoksella, joka koostuu kalsiumkarbidista ja muista rautasulatuk-sen lämpötilassa vetyä lohkaisevista yhdisteistä, on seuraavat edut: a) kalsiumkarbidi vaikuttaa rautasulassa rikkiä poistavasti; b) rautasulan lämpötilassa vetyä lohkaiseva aine estää kalsium-karbidin ja magnesiumin hapettumisen; c) vapautunut vety yhdessä puhalluskaasun kanssa sekoittaa reaktioon osallistuvat aineet tehokkaasti rikistä vapautettavan raaka-rautasulan kanssa ja edistää rautasulan liikettä, minkä johdosta rikinpoistoaineen kosketus rautasulan kanssa paranee.

Kalsiumkarbidina käytetään normaalisti markkinoilta saatavaa tuotetta, jossa on 70-85 % CaCC^ia, mutta voidaan käyttää myös niin kutsuttua eutektista karbidia, jossa on 65 % CaCC^a.

Vetyä lohkaisevina yhdisteinä voidaan käyttää kiinteitä, nestemäisiä tai kaasumaisia hiilivetyjä. Huoneenlämpötilassa kiinteiksi hiilivedyiksi soveltuvat esim. polyeteeni, polypropyleeni, polyvi- 3 78736 nyylikloridi tai polystyreeni.

Nestemäisinä hiilivetyinä, jotka sisältävät mahdollisesti halogeenia, voidaan käyttää esim. sellaisia, joiden kiehumispisteet ovat 50-350°C. Nämä nestemäiset aineet käytetään mieluummin huokoiseen orgaaniseen tai epäorgaaniseen materiaaliin imeytetyssä muodossa, joka voi sisältää monikertaisesti oman painonsa hiilivetyä. Tähän tarkoitukseen etusijalla olevia huokoisia materiaaleja ovat sellaiset, jotka voivat myös itse lohkaista vetyä tai vaikuttaa edullisesti kuonanmuodostukseen, kuten esim. poly-uretaanivaahto, turve tai paisutetut mineraalit. Jos käytetään kaasumaisia hiilivetyjä, niin nämä voivat osittain tai kokonaan toimia kiinteän rikinpoistoaineseoksen puhaltamiseksi rautasu-laan. Etusijalla ovat sellaiset hiilivedyt tai vast, niiden seokset, jotka eivät sisällä yhtään tai vain vähän happea.

Lopuksi komponentti A voi sisältää vielä 1-10 paino-% muita, kuonan ominaisuuksiin edullisesti vaikuttavia aineosia, kuten esim. fluorisälpää, savimaata, alumiinioksidia, kryoliittiä tai kolemaniittia.

Rautasulan lämpötilassa hiilidioksidia lohkaisevia lisäaineita, kuten etenkin kalsiumkarbonaattia, dolomiittia tai diamidikalkkia voidaan lisätä yksittäin tai seoksena samoin edullisesti komponenttiin A. Niiden määrä on kuitenkin rajoitettava niin, että niistä ja mahdollisesti esiintyvistä muista CC^xa tuottavista aineista kehittynyt hiilidioksiditilavuus on pienempi kuin vetyä lohkaisevista yhdisteistä kehittynyt vetytilavuus. Nämä hiilidioksidia lohkaisevat aineet voidaan jauhaa yhdessä kalsiumkarbidin kanssa. Noudatettaessa yllä esitettyä määräsuhdetta ne eivät aiheuta käytännöllisesti katsoen ollenkaan magnesiumin tai kalsiumkarbidin hapettumista rautasulassa, mutta vahvistavat kuitenkin muodostuneen C02:n ansiosta ( jota muodostuu määrättyinä määrinä myös hiilivedyn johdosta) lohkaistun vedyn edullista vaikutusta.

Voi olla tarkoituksenmukaista lisätä komponenttiin A vielä lisäksi rusko- tai kaasuhiiltä, antrasiittiä tai kivihiiltä, jotka vaikuttavat samoin kaasua lohkaisevasti.

Mikäli osoittautuu tarpeelliseksi, voidaan komponenttiin A lisätä 4 78736 pieniä määriä (noin 0,01-0/5 paino-%) myös vielä markkinoilta saatavia juoksevuutta parantavia aineita, kuten grafiittia, pit-käketjuisia orgaanisia amiineja, alkoholeja, estereitä tai sili-koneja.

Keksinnön mukaisen aineen valmistamiseksi komponentin A aineosat jauhetaan ja sekoitetaan perusteellisesti, jolloin sekoitus-tapahtuma tapahtuu tarkoituksenmukaisesti myllyssä, joka on mieluummin putkimylly, inertin kaasun peitossa. Mieluummin aineosat hienonnetaan niin pitkälti, että 90 %:ssa seosta on raekokona < 90 /im ja noin 50 %:ssa on raekokona alle 50 /im. Määrätyillä poikkeamilla tästä ei ole mitään merkitystä rikinpoistovaikutukseen. Magnesium voidaan lisätä komponenttiin A jauhemaisena myllyssä tai tämän jälkeen, kunnes komponentti A sisältää suhteessa 70-90 paino-% kalsiumkarbidia ja 1-30 paino-% olennaisesti vetyä lohkaisevia yhdisteitä.

Komponentit A ja B (Mg) voidaan sekoittaa ennen puhaltamista rau-tasulaan, niin että ne kuljetetaan seoksena pneumaattisesti sulaan. Toisaalta usein on osoittautunut tarkoituksenmukaiseksi varastoida komponentti A valmistuksensa jälkeen erikseen magnesiumista ja yhdistää se vasta kuljetusputkessa tai puhallusputkessa magnesiumin kanssa ja panostaa ne yhdessä sulaan.

Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että komponentti A, siis kalsiumkarbidista ja vetyä lohkaisevasta yhdisteestä koostuva seos puhalletaan yhdessä komponentin B, magnesiumin, kanssa raakarautaan.

Yleensä on tarkoituksenmukaista käyttää komponentteja A ja B suhteessa 40-95: 5-60 paino-%. Edullisesti puhalletaan 50-85 paino-% komponenttia A ja 15-50 paino-% jauhettua magnesiumia samanaikaisesti rautasulaan. Etenkin raakarautasulaan puhalletaan samanaikaisesti 65-85 paino-% komponenttia A, joka sisältää mahdollisesti samat määrät hiilidioksidia lohkaisevaa ainetta, kuten maa-al-kalimetallikarbonaattia, dolomiittia tai diamidikalkkia ja vetyä lohkaisevaa ainetta, kuten hiilivetyä, sekä mahdollisesti korkeintaan 5 paino-% fluorisälpää ja pieniä määriä (korkeintaan 0,5 paino-%) juoksevuutta parantavaa ainetta, yhdessä 15-35 paino-%:n kans- 5 78736 sa jauhettua magnesiumia.

Edullisesti menetelmä suoritetaan niin, että rautasulaan puhalletaan puhallusnopeudella 10-100 kg etenkin 15-80 kg/min komponentista A ja magnesiumista koostuvaa rikinpoistoainetta. Käytettäessä 3-30 litraa kantokaasua/kg rikinpoistoseo^a saadaan tällöin optimaalinen rikinpoistovaikutus.

Rikinpoistoaine puhalletaan mieluummin pneumaattisesti uppopuhal-lusputkella mahdollisimman syvälle rautasulaan. Kantokaasuina tulevat kysymykseen inertit kaasut, kuten argon tai typpi yksinään tai seoksena, tai reaktiiviset kaasut, jotka lohkaisevat vetyä tai/ja sisältävät CC^sa, kuten esim. propaani tai maakaasu yksinään tai seoksena.

Keksinnön mukainen rikinpoistoaine soveltuu esitetyn puhallusmene-telmän yhteydessä yhtä hyvin raakaraudan rikin poistamiseksi siir-tovalusangossa kuin kuljetussangossa (torpedosangossa). Etenkin siirtovalusangossa on erittäin edullinen merkitys puhalluskaasun pienellä tarpeella; aineen koostumus takaa riittävän jakaantumisen, niin että saadaan aikaan rikinpoistoaineen suuri hyväksikäyttöaste.

Keksinnön mukaisella rikinpoistoasteella on keksinnön mukaisen menetelmän yhteydessä huomattavia etuja verrattuna tunnettuihin aineisiin. Siten saadaan keksinnön mukaisesti aikaan selvä rikin-poistoasteen kasvu tai vast, tarvitaan huomattavasti pienempi määrä rikinpoistoainetta saman rikinpoistovaikutuksen aikaansaamiseksi .

Rautasulan rikinpoiston aikaansaavat yhdisteet ovat yhdistettynä olennaisesti vetyä lohkaisevien yhdisteiden kanssa täysin käytettävissä rikinpoistoreaktioon, koska hapetustapahtumat eivät kuluta niitä.

Rikinpoistoaineen vähäisen tarvittavan määrän johdosta ovat rautasulan käsittelyajat lyhyitä, niin että myös sula jäähtyy vain vähän. Muodostuvat kuonamäärät ovat vähäisiä, niin että rautahä-viöt ovat merkityksettömiä kuonaa poistettaessa.

6 78736

Seuraavat esimerkit havainnollistavat keksintöä lähemmin, mutta keksintö ei ole kuitenkaan rajoitettu näihin.

Esimerkit 1-8

Seuraavassa taulukossa on esitetty erilaisia rikinpoistoaineita, niiden käyttöä ja niillä saatavia tuloksia. Tulokset ovat keskiarvoja kulloinkin vähintään kolmesta rikinpoistokäsittelystä. Esimerkit 1-4 ovat vertailuesimerkkejä, jotka suoritettiin tunnetuilla rikinpoistoaineilla, jotka perustuvat kalsiumkarbidiin ja diamidikalkkiin tai vast, kalsiumhydroksidiin ja hiileen.

Esimerkit 5-8 ovat keksinnön mukaisia.

Kaikki käsittelyt suoritettiin 250-400 t raakarautaa käsittävissä siirtovalusangoissa.

Taulukossa 1 käytetyt lyhenteet merkitsevät: SA raakarautasulan lähtörikkipitoisuus

Sg raakarautasulan loppurikkipitoisuus kg/t rikinpoistoaineen käytetty määrä/t raakarautaa kg/min rikinpoistoaineen kuljetusnopeus/min

Nl/min kuljetuskaasumäärä normaalilitroissa/min

Nl/kg kuljetuskaasumäärä/kg rikinpoistoseosta α -arvo rikinpoiston tehokkuuden tunnusluku (raakarautasulan lähtöjä loppurikkipitoisuuden ja rikinpoistoaineen käytetyn määrän osa-määrä/ t raakarautaa).

Seos esitetyt luvut ovat painoprosentteja CaC2 = tekn. kalsiumkarbidia

Ca(OH>2 = kalsiumhydroksidia (kuivaa)

Mg = magnesiumia PE = polyeteeniä PP = polypropyleeniä

CaF2 = fluorisälpää 7 78736

(N

cn ο θ if S r- g oo o o o m o m o v - <— r- oo m - <N Vh o -*

O O CO VO CN O ·Ν* i< Ν' (Tl O

cf* a" 00

$ ¥ Q g & 8 S

r- ooo co o m o - >. <n cn co m ui - m H VO - - ooror-T— i- in < co uo o es s % $ % s loi! tn o o o co Dj o - o k - {Ninoin - m >1 cn ro -

O O CN VO CO r- CO -P r- O

3

CN CO

ss 8 £ s o j£ © o s LO O O O * p Γ* * ·*

«. ^OiOCNfO t— OM OJONO

O O CM Γ"* CN ro Pu s- as m 1 0 g rr o o o oo Cu o _ o - - o o o -inSinco·*

o o «— r- ro CN CN -P '»»—O

it cj θ a«

K 8 8 Ö o „ ft! S

en O O O m -H ·Η O [ O

- - oimoin - m p <d m - -

o o oj r- oi ^rr-SfimTPO

-S

cT1 § js s s 2 ö ä 3 §

(N O O O 0\ O 00 O

--omin -rncNoo*·- o o (N r- cn rnioZ m m o 8 s s 8 i I >1 s

t— O O O 'S' -r-j-HOOOO

- - t— in m -m p φ oo — — o o <n r- cn m io ^ q rt m o

_ 1 I

Il I * < I 5 t ϋ ^ : s s oj* «f * *

Claims (16)

78736

1. Hienorakeinen rikinpoistoaine rautasulaa varten, joka aine perustuu kalsiumkarbidiin ja muihin yhdisteisiin, tunnettu siitä, että se koostuu olennaisesti yhdistelmästä, joka sisältää A) kalsiumkarbidia ja vähintään yhtä aineen muihin aineosiin homogeenisesti jakautunutta, rautasulan lämpötilassa vetyä lohkaisevaa ainetta ja B) magnesiumia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen aine, tunnettu siitä, että siinä on 40-95 paino-% komponenttia A ja 5-60 paino-% magnesiumia .

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen aine, tunnettu siitä, että noin 90%:ssa komponentin A kiinteää osaa on raekokona <90 pm ja noin 50%:ssa on raekokona <50 pm.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen aine, tunnettu siitä, että aineosa A sisältää 70-99 paino-% kalsiumkarbidia ja 1-30 paino-% vetyä lohkaisevaa ainetta.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen aine, tunnettu siitä, että komponentti A sisältää lisäksi 1-10 paino-% kuonan koostumukseen vaikuttavia lisäaineita, kuten fluorisälpää, savimaata, kryoliittiä tai/ja kolemaniittia.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen aine, tunnettu siitä, että komponentti A sisältää lisäksi 0,01-0,5 paino-% juok-sevuutta parantavaa ainetta.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen aine, tunnettu siitä, että komponentin A vetyä lohkaiseva yhdiste on kiinteä hiilivety tai kiinteä halogenoitu hiilivety.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen aine, tunnettu siitä, että vetyä lohkaiseva yhdiste on polyeteeni.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen aine, tunnettu siitä, että 78736 vetyä lohkaiseva yhdiste on polypropyleeni.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen aine, tunnet-t u siitä, että komponentin A vetyä lohkaiseva aine on nestemäinen hiilivety tai nestemäinen halogenoitu hiilivety, jon- o ka kiehumispiste on 50-350 C ja joka esiintyy huokoiseen orgaaniseen tai epäorgaaniseen aineeseen imeytyneenä.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen aine, tunnettu siitä, että komponentti A sisältää lisäksi hiilidioksidia kehittävää ainetta, etenkin kalsiumkarbonaattia, dolomiittia tai/ja diamidikalkkia sellaisena määränä, että siitä kehittynyt hiilidiokeiditilavuus on pienempi kuin rautasulan lämpötilassa vetyä lohkaisevasta aineesta vapautunut vetyti-lavuus.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen aine, tunnettu siitä, että komponentti A sisältää vetyä lohkaisevana yhdisteenä rusko- tai kaasuhiiltä tai antrasiittiä.

13. Menetelmä raakaraudan rikin poistamiseksi jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukaisella aineella, tunnettu siitä, että aine puhalletaan fluidisoidussa muodossa puhallusno-peudella 10-100 kg/min ja 3-20 1 kuljetuskaasua/kg rikinpois-toainetta rautasulan pinnan alapuolelle.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aine puhalletaan 15-80 kg:n kuljetusnopeudella/-min siirtovalusankoon.

15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että komponentit A ja B fluidisoidaan erillisissä jakolaitteissa, yhdistetään yhteisessä kuljetusput-kessa ja puhalletaan puhallusputken kautta rautasulaan. ίο 78 736

16. Patenttivaatimusten 13-15 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että 65-85 paino-X komponenttia A, joka sisältää vetyä ja hiilidioksidia kehittäviä yhdisteitä sellaisena määränä, että siitä kehittynyt vetytilavuue on suurempi kuin siitä kehittynyt hiilidioksiditilavuus, sekä mahdollisesti korkeintaan 5 paino-X fluorieälpää ja korkeintaan 0,5 paino-X juoksevuutta parantavaa ainetta puhalletaan yhdessä 15-35 paino-X:n kanssa jauheista magnesiumia raakarautasulaan.