Способ регенерации сульфидного шлака

 

Изобретение относится к металлургии, конкретно к технологии регенерации шлаков. Цель изобретения - повышение эффективности процесса регенерации и улучшение экологической обстановки. В способе продувку шлакового расплава сначала ведут при парциальном давлении кислорода в газовой смеси PO<SB POS="POST">2</SB> = 0,010 - 0,020 МПа с удельным расходом кислорода 0,19 - 0,28 нм<SP POS="POST">3</SP> на 1 кг сульфидного шлака, а затем при парциальном давлении кислорода в газовой смеси PO<SB POS="POST">2</SB> = 0,001 - 0,009 МПа с удельным расходом кислорода 0,04 - 0,06 нм<SP POS="POST">3</SP> на 1 кг сульфидного шлака. Продувку шлакового расплава газовой смесью ведут до соотношения масс оксидного и сульфидного расплавов 1,5 - 2,8. Способ позволяет повысить эффективность регенерации сульфидного шлака от 35 - 55% до 57 - 72% при сохранении чистоты сульфатного слоя по содержанию в нем меди ( не более 0,3%) за счет сокращения улета серосодержащих соединений натрия в газовую фазу, что улучшает экологию процесса. 1 з.п.ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 22 В 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4679971/02 (22) 14.04.89 (46) 07.08.91. Бюл. М 29 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г,И,Носова и Институт металлургии им. А.А, Байкова (72) Г.С.Уваровский, А,Н.Ушеров, А.М.Кацнельсон, Ю.А.Данилович, В.П,Саванин, С.П.Суставов, В.И.Кашин и В.И.Лысенко (53) 669.168 (088.8) (56) 8rovvn R.Å., Makar H.V., 0ЬШо R, I.

Pefining Molten iron by Sulfide — forming

Slags and Chlorination. Removal of Copper, Tin and other Impurities. Repr. Invest. Bur.

Munes U.$. Dep. Inter. 1975, 8065-32 р, .(54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ СУЛЬФИДНОГО ШЛАКА (57) Изобретение относится к металлургии, конкретно к технологии регенерации шлаков. Цель изобретения — повышение эффективности процесса регенерации и

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к технологии регенерации шлаков.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса регенерации и улучшеwe экологической обстановки.

Способ заключается в том, что продувку шлакового расплава газокислородной смесью ведут сначала при парциальном давлении кислорода 0,010-0,020 МПа, с удельным расходом кислорода 0,19-0,28 нм на 1 кг сульфидного шлака, а затем при парциальном давлении кислорода в газовой смеси

РО20,001-0,009 МПа с удельным расходом кислорода 0,04-0,06 нм на 1 кг сульфидного шлака. Продувку шлакового расплава газовой смесью ведут до достиже„„Я, „1668438 А1 улучшения экологической обстановки, В способе продувку шлакового расплава сначала ведут при парциальном давлении кислорода в газовой сл еси Ppg =0,010 — 0,020

Ml ia с удельным расходом кислорода 0,19—

0,28 нм на 1 кг сул ьфидного шлака, а затем при парциальном давлении кислорода в газовой смеси Ppq =0,001 — 0,009 МПа с удельными расходом кислорода 0,04-0,06 нм на

1 кг сульфидного шлака. Продувку шлакового расплава газовой смесью ведут до соотношения масс оксидного и сульфидного, расплавов 1,5 — 2,8, Способ позволяет ловысить эффективность регенерации сул ьфидного шлака от 35 — 557ь до 57 — 72 jo npu сохранении чистоты сульфатного слоя по содержанию в нем меди (не более 0,3 ) за ) счет сокращения улета серусодержащих соединений натрия в газовую фазу, что улучшает экологию процесса. 1 з,п.ф-лы. ния соотношения масс оксидного mo и сульфидного л с расплавоа mo/m<=1,5 — 2,8.

Нижние границы заявленных интераа- Со лов парциальных давлений и удельного расхода кислорода на продувку, а также со- (1 отношения mo/mc соответствуют достиже- р нию минимально необходимой степени регенерации сульфида натрия, при которой процесс удаления меди из железоуглеродистых расплавов сульфидным шлаком будет экономически выгодным, При продувке шлакового расплава газокислородной смесью с меньшими парциальными давле. ниями кислорода и с меньшим удельным расходом кислорода на продувку, а также при mo/m<,<1,5 степень регенерации суль1668438 фида натрия не обеспечивает достаточную эффективность процесса регенерации, Верхние границы заявленных интервалов парциальных давлений и удельного расхода кислорода на продувку, а также соотношения mo/m соответствуют предельно допустимому насыщению сульфатного слоя соединениями меди и марганца.

При превышении заявленных пределов происходит значительное окисление сульфидов меди и марганца, содержащихся в штейне. и переход сульфатов этих металлов в оксидный расплав. Содержание меди в оксидном расплаве при этом превышает

0,3, что делает невозможным использование его в составе шлакообраэующей смеси для удаления меди из железоуглеродистога расплава, и регенерация теряет смысл.

Фактором, по которому можно определять конец продувки, является масса сливаемого оксидного расплава. Попадание в требуемый интервал сходно по своей сути с попаданием в заданное содержание углерода в ходе конверторной плавки. На основании расчетов и производственного опыта определяется кри герий (продолжительность и интенсивность продувки или расход кислорода или дутья), по которому определяется момент конца продувки шлакового расплава, Затем производится слив оксидного расплава и определение массы слитого расплава.

Из соотношения

1,82 и

1,82 М вЂ” mp где M — масса исходного шлакового расплава, кг, может быть рассчитана требуемая масса оксидного расплава гл0, кг. Если масса слитого оксидного расплава оказывается меньше расчетной, производится додувка шлаковоm расплава в первой емкости и образовавшийся новый оксидный расплав вновь сливается и вновь взвешивается. Таким образом соотношение пь/вс может использоваться для управления эффективностью процесса и улучшения экологической обстановки при осуществлении способа.

В качестве характеристики дутьевого режима вэят удельный расход кислорода.

Он носит более универсальный характер при описании дутьевого режима, так как интенсивность и продолжительность продувки определяются в общем случае конструктивными особенностями агрегата, в котором может реализовываться процесс регенерации сульфидных шлаков и технологическими особенностями процесса в каждом конкретном случае.

Интенсивность подачи всей газовой смеси зависит от общего давления газовой смеси, вдуваемой в расплав, а оно определяется условиями продувки: глубиной шлаковой ванны, вязкостью и химическим составом шлакового расплава и т.д., и в каждом конкретном случае интенсивность подачи всей газовой смеси будет иметь различное значение.

При осуществлении способа на практике интенсивность i подачи всей газовой смеси может быть определена из выражения

PÊ Р02 У == 02 Р +"

Рoz

ЗО

55 где poz — парциальное давление кислорода.

Па;

P — общее давление газовой смеси, Па;

ioz — удельная интенсивность ввода кислорода в шлаковый расплав, нм /кг ч.

Примеры реализации способа.

Предлагаемый способ регенерации сульфидного шлака был осуществлен влабораторной печи, оборудованной шамотным огнеупорным тиглем. устройствами для продувки шлака, контроля температуры и параметров дутья. В качестве сульфидного шлака использовался конечный шлак процесса обеэмеживания синтетического чугуна. Исходный сульфидный шлак имел следующий химический состав, мас, : Йа $

78; CuzS 3; MnS 1,4; FeS 17,6.

Порция исходного шлака массой 1-2 кг нагревалась в печи до температуры плавления и продувалась газовой смесью азота с воздухом при различном парциальном давлении кислорода. Общее давление газовой смеси составляло перед продувочным устройством 1,05 ат или 0,1064 МПа. При необходимости иметь Рс > 0,020 МПа в газовой смеси вместо азота использовался технически чистый кислород. После окончания продувки производился замер температуры шлакового расплава, затем после 5 — 7 мин выдержки оксидный шлаковый расплав, находящийся после расслоения шлаковой фазы над штейном, сливался в чистую чугунную изложницу. Расплавленный штейн выливался в другую изложницу, После затвердевания и остывания содержимое изложниц взвешивалось и анализировалось.

Пример 1. В лабораторную печь загрузили 1,5 кг исходного сульфидного шлака, После расплавления он был в течение 0,25 ч продут газовой смесью с парци5

1668438 альным давлением кислорода Pop=0,009

МПа, Давление газовой смеси на подводе к фурме составляло 0,1064 МПа, интенсивность подачи газовой смеси составляла 5,08 нм /кг.ч, содержание кислорода в смеси 8,5 об., удельный расход кислорода составил .

0,11 нм на 1 кг исходного шлака. Затем в течение 0,10 ч шлаковый расплав продувался газовой азотно-кислородной смесью с парциальным давлением кислорода

РО2=0,0005 МПа. Параметры продувки следующие; давление газовой смеси перед фурмой 0,1064 МПа, интенсивность продувки 42,6 нм /кг.ч, содержание кислорода в смеси 0 5 об,%„, удельный расход кислорода

0,02 нм на 1 кг исходного шлака.

Температура шлакового расплава после продувки составила 875 С. Через 5 мин после окончания продувки верхний аксидный слой был слит в чистую чугунную изложницу. а нижний сульфидпый слой !,штейн) — в другую.

Масса аксидного расплава составила

0,62 кг, штейна 1,10 кг, отношение

rAo/Ale=0,56. Содержание меди в оксидном расплаве было менее 0,17, а Ма28 в штейне содержалось 70 . Количество сульфида натрия. перешедшего в газовую фазу, не превышало 5 от егосодержания в начальном шлаке. Степень регенерации NazS составила 29 ь, что ниже значений, достигнутых s известном спо-обе (55Я и недостаточно для достижения рентабельности процесса обезмеживания синтетического чугуна.

Пример 2, В лабораторную печь загрузили 1,75 кг исходнсга шлака. После расплавления шлак был продут в течение

0,33 ч азотно-кислородной газовой смесью с интенсивностью 6,1 нм /кг.ч и содержа- 40 нием кислорода 9,4 об. . Парциальное давление кислорода составляла 0,01 МПа, общее давление газа перед фурмай 0,1064

МПа. удельный расход кислорода составил

0,19 нм на 1 кг исходного шлака. Затем в течение 0,17 ч шлаковый расплав продувался газовой смесью со следу!ащими параметрами. Интенсивность продувки 25,5 нм /кг ч, содержание кислорода 0,95 об,, з пэрциальное давление кислорода 0,001

МПа, давление газа перед фурмой 0,1064

МПа, удельный расход кислорода 0,04 нм на 1 кг исходного шлака.

Температура шлакового расплава в конце продувки составила 905 С. Масса ок- 55 сидного расплава после отделения его от штейна оказалась равной 1,39 кг, масса штейна 0,91 кг, соотношение mo/LA<— = 1,5.

Содержание меди в оксиднсм расплаве была " :..:!ее 0 1,,,P. !".!я;8 в ш-.ей,;е 58 /, Кали"" - ВО C",,". -.Ь! а натрия. Оерешедц!ега а ra::à.- у;.О фазy составила б j, aT массы ° О !(1Я в !«лаке, C ег!О1/ь регf H(Ädции су: !1д!э натрия составила 57;4, 1та несколько ба iьшз, чем в известном способе, и явл! стся минимальна наабхадимай ведаст!1к .ния рентабелhII0cTL1 процесса удаления . .".j3LI L13 синтетического чугу!1а.

Пример 3. В лабораторную печь загрузили 1,6 кг исхсднага шлака, Образовавшийся шлакавь!й расплав в те«ение 0,33 ч продували газовой смесыа с содержанием кислорода 14,1 аб,;;:, при давлении 0,1064

МПа. Интенсив;ость продувки составила г

5,", нм; кг ч. парцизг!ь !Ое давление кислорода 0,015 МПа. удел!ь!!и!! расход кислорода составил 0,2(1 нм" на 1 кг исход!!ага шлака.

Затем в течение 0,1I7 «. шлакавь и расплав прсдувался газовой смесь а, содержащей

4,7 аб.i rL слсрада, г!!.:.1 давлении газа пе-! e> фурмай О,!064 МПа. Интенсивность и Одувки заставила 5,8 !!м /кг.ч, парциаль-!!ае давление кислорода 0,005 МПа, удельный расход кислорода 0,046 нм на 1 кг исхсднока шriàêà.

Темг!ература шлакового расплава в конце псадувки была 920" С, масса аксиднога

chicÿ состав!ил- 1,45 rr, а ште.!!!а 0,72 кг.

Г, (От Оше. и» !О(:/!т ;.—,О. . Одержание ",еди в

Окс!. !Ц!: ч! р(!салаBP P0ii,(О О, l ((, Я !а",8 в штейне 50;i, ".Оли !ества с,;;ьфида натрия, пере бредшего в газовую Аазу составила 7 "

От M(Icc:LI исхОДнага сУльЧ i1",(I нат1!и 1. CTQ

ГIен ь регенера Ц 1 i г1;="„ S;„:oñòII Ãë(! 63,8,, «та

СУЩЕСТСЕННО В =! :.Е, (!О,".! Б ИЗВЕСТ!)О,"1 СПОСОса. Даст!1г!!уга така"-. эффективность регенерации в основном за счет сокращения улета серссадер .;ащ;.х саед!1нень1й натрия в газовую фазу, что улу«шает зкалагию процесса.

П р и,. е р 4. Посла расплагления в лабораторной печи I,55 кг сульфиднаго шлака ра плав в те«åние 0,35 «продували газовой смесью, содержащей 18,8 аб, кислорода, при давлении 0,1064 МПа. Интенсивность продув!;и составила 4,3 нм*/кг.ч, парциальнае ласление кислорода 0,020

МПа, удельный расход кислорода составил

0,28 нм на " кг исходного шлака. Затем в

"3

-е«ение 0,20 «ра плав прадувался.газовой смесью, с держащей 8,5 аб.; кислорода, при давлении 0,1064 МПа. Интенсивность продувки са-.тавляла 3,6 «:.. /кг ч, парциальнае давле!!ие кислорода 0,009 ЫПа, з удельный расход кислорода 0,06 нм на 1

Температу,:а .лакового распл" La к концу прад;:вки саставилз 1090 C Масса ак1668438

50 сидного расплава 1.56 кг, штейна 0,55 кг, Отношение mp/вам=2,8, Содержание меди в оксидном расплаве было 0,25, а йагБ в штейне 38 . Количество сульфида натрия, перешедшее в газовую фазу, составило 10 от массы исходного ЙагЯ в шлаке, Степень регенерации сульфида натрия 72 . При этом получен оксидный расплав, пригодный для повторного использования в процессе удаления меди из синтетического чугуна с точки зрения содержания в нем меди. Загрязнение атмосферы соединениями натрия и серы в 1,5 раза меньше, чем в известном способе.

Пример 5, В лабораторной печи расплавили 1,6 vr сульфидного шлака. Образовавшийся расплав в течение 0,40 ч продували газовой смесью, содержащей 32,9 об. кислорода, при давлении 0,1064 Mi la.

Интенсивность продувки составляла 3,04 нм /кг ч, парциальное давление кислорода

0,035 МПа, удельный расход кислорода 0,40 нмз на 1 кг исходного шлака, Затем в течение 0,23 ч шлаковый расплав продували газовой смесью, содержащей 11,3 об. кислорода, при давлении 0,1064 МПа. Интенсивность продувки составляла 3,1 нм /кг ч, парциальное давление кислорода

0,012 МПа, удельный расход кислорода 0,08. нм на 1 кг исходного шлака.

Температура шлакового расплава по окончании продувки была 1110 С, масса оксидного расплава составила 1,72 кг, штейна 0,50 кг. Отношение )lip/т,=3,4, Содержание меди в оксидном расплаве достигло

0,55, NagS в штейне 25),: В газовую фазу перешло не менее 16 JazS, содержавшегося в исходном шлаке. Несмотря на то, что степень регенерации сульфида натрия составила 75%, высокое содержание меди в оксидном расплаве делает полученный регенерированный шлак непригодным для использования в процессах удаления меди иэ железоуглеродистых рас плавов, следовательно, регенерация теряет смысл. Велико в этом случае и загрязнение атмосферы натриевыми соединениями.

Из полученных результатов видно, что при регенерации сульфидных шлаков процесса удаления меди предлагаемым способом при продувке шлакового расплава газокислородной смесью сначала при парциальном давлении кислорода 0,01.0-0,020

МПа с удельным расходом кислорода 0,190,27 нм на 1 кг исходного шлака, а затем з при парциальном давлении кислорода

0,001-0,009 МПа с ууельным расходом кислорода 0,04 — 0,06 нм на 1 кг исходного шлака и при прекращении продувки при достижении соотношения mp/п1С величины

1,5 — 2,8, достигается наибольшая эффективность регенерации сульфидного шлака.

Степень регенерации при этом повышается с 35 — 55 до 57 — 72% при сохранении чистоты оксидного расплава по содержанию в нем меди (не более 0,3%), Способ позволяет существенно повысить эффективность регенерации сульфидных шлаков на основе сульфида натрия и улучшить экологию этого процесса за счет снижения перехода соединений натрия и серы в газовую фазу. Способ не требуетдля своего осуществления сложного и дорогостоящего оборудования, так как реализуется при атмосферном давлении и относительно низкой температуре и может быть осуществлен непрерывно или полунепрерывно. Все это ведет к снижению затрат на удаление меди из железоуглеродистых расплавов сульфидными шлаками.

Формула изобретения

1. Способ регенерации сульфидного шлака, включающий продувку шлакового расплава кислородсодержащей газовой смесью при 900-1100 С, разделение сульфидного и оксидного расплавов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса регенерации и улучшения экологической обстановки, продувку шлакового расплава ведут сначала при парциальном давлении кислорода в газовой смеси РО =0,010-0,020 МПа с удельным расходом кислорода 0.19-0,28 нм на 1 кг сульфидного шлака, а затем при парциальном давлении кислорода в газовой смеси

Ро =0,001-0,009 МПа с удельным расходом кислорода 0,04 — 0,06 нм на 1 кг сульфидного з шлака.

2. Способ по и 1, отличающийся тем, что продувку шлакового расплава газовой смесью ведут до достижения соотношения масс оксидного Alp и сульфидного гпту

mo расплавов, равного — =1,5-2,8. п1с