Способ удаления хрома из содержащих хром металлургических шлаков

Изобретение относится к способу снижения содержания хрома в металлургическом шлаке. Способ включает загрузку шлака на ванну железного расплава и восстановление хрома в обменном процессе с железным расплавом, содержащим от 2 до 4 мас.% углерода. Шлак с содержанием хрома от 2 до 20 мас.% загружают на ванну железного расплава, содержащего менее 1 мас.% углерода, при этом содержание углерода в железном расплаве поднимают до величины приблизительно от 2 до 4 мас.% в результате добавления носителей углерода при одновременной подаче энергии. Жидкий шлак, содержащий около 0,1 мас.% хрома, выпускают после восстановления хрома. Охладитель, предпочтительно лом, добавляют к железному расплаву, понижая таким образом содержание углерода в расплаве до уровня ниже 1 мас.%. Часть содержащей хром плавки выпускают в жидком состоянии, в то время как остальную часть оставляют в конвертере в жидком состоянии для обработки последующей плавки. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к способу снижения содержания хрома в металлургическом шлаке, согласно которому шлак загружают на ванну железного расплава в жидком состоянии и осуществляют восстановление хрома в обменном процессе с железной ванной, содержащей от 2 до 4 мас.% углерода.

Во время получения нержавеющих сталей образуется значительное количество шлака, содержание хрома в котором является настолько высоким, что его восстановление является целесообразным с экономической точки зрения. Также с точки зрения защиты окружающей среды снижение содержания хрома в таком шлаке является желательным.

Например, в документе WO 01/055461 A1 описан способ, согласно которому содержание хрома в шлаке снижают до величины приблизительно от 0,05 до 0,2 мас.% путем взаимодействия с углеродом, содержащимся в железной ванне.

Однако практическая реализация данного способа связана с существенными трудностями, которые, вероятно, являются причиной, по которой данный способ не получил широкого распространения.

Как указано в вышеупомянутой патентной заявке, для такого восстановления необходимо, чтобы содержание углерода в железной ванне составляло по меньшей мере 3 мас.%. Содержание хрома в шлаке составляет от 4 до 6 мас.%.

Жидкий, содержащий хром шлак загружают на ванну из передельного чугуна. Передельный чугун - это чугун, имеющий содержание углерода около 4 мас.%.

Другой недостаток вышеупомянутого технического решения заключается в том, что хром, удаляемый из шлака, переходит в сплав, имеющий высокое содержание углерода. Такое содержание углерода необходимо снижать при переделе в электропечи, что отрицательно сказывается на общем процессе.

В заявке на патент WO 01/055459 A1 указано, что жидкий шлак, содержащий более 5 мас.% FeO, при загрузке на ванну передельного чугуна вызывает бурные реакции. Поэтому перед загрузкой упомянутого жидкого FeO-содержащего шлака необходимо снизить содержание углерода в железной ванне до уровня ниже 0,5 мас.%. Однако подобные реакции также происходят при загрузке CrO-содержащих шлаков, имеющих содержание оксида хрома более 2 мас.%, на ванну из железа, имеющую высокое содержание углерода.

Настоящее изобретение позволяет избежать недостатков вышеописанных способов. Восстановление хрома в металлургических шлаках согласно данному изобретению достигают путем осуществления следующих этапов:

а) содержащий хром шлак с содержанием от 2 до 20 мас.% хрома загружают на ванну железного расплава с менее чем 1 мас.% углерода, при этом

b) содержание углерода в железной ванне поднимают до величины приблизительно от 2 до 4 мас.% в результате добавления носителей углерода при одновременной подаче энергии;

с) жидкий шлак, содержащий около 0,1 мас.% хрома, выпускают после восстановления хрома;

d) охладитель, предпочтительно лом, добавляют в расплав железа, понижая таким образом содержание С в расплаве до уровня ниже 1 мас.%, предпочтительно - ниже 0,5 мас.%, и

е) часть содержащей хром плавки выпускают в жидком состоянии, в то время как остальную часть оставляют в конвертере в жидком состоянии для обработки последующей плавки.

Особенно подходящим для осуществления способа согласно данному изобретению является конвертер с нижним дутьем, в котором реакционные газы дожигают при помощи струй горячего воздуха. Только благодаря высокой эффективности, достигаемой путем подачи энергии, требуемое согласно данному изобретению количество угля является настолько низким, чтобы обеспечить экономичное осуществление данного способа.

Существенным для способа согласно данному изобретению является тот факт, что шлак отделяют от железного расплава при высоком содержании углерода после восстановления хрома. Таким образом, в конвертере остается всего лишь небольшое количество остаточного шлака, которое вновь повысится, в расчете на содержание хрома, во время последующего снижения содержания углерода в железном расплаве. Однако удерживаемое в шлаке при этом количество хрома является настольно небольшим, что оно вряд ли оказывает какое-либо действие на баланс хрома. Кроме того, такой шлак остается в конвертере, после чего содержание хрома вновь будет снижено при следующей загрузке.

Нелегированный лом, как это обычно происходит при получении различных марок нержавеющей стали, в количестве например до 30 мас.%, например, может быть использован в качестве охлаждающего средства во время рафинирования железного расплава. Нелегированный лом в таком случае имеет преимущество за счет снижения содержания хрома в железном расплаве до небольшого количества, что приводит к сокращению периода скачивания шлака. Кроме того, остатки от рециркуляции, образующиеся во время обработки отходов, или даже шлаки, полученные из АОД-конвертеров или установок для вакуумирования в ковше, также могут быть расплавлены вместе с ним.

Способ согласно данному изобретению имеет следующие преимущества по сравнению с известными способами:

- железный расплав, необходимый для обработки содержащего хром шлака, оставляют от предыдущей плавки;

- сплав, образовывающийся в конвертере в результате восстановления содержащего хром шлака, имеет низкое содержание углерода и может быть добавлен в электропечь в жидком состоянии;

- нелегированный лом подвергают плавлению экономически выгодным способом, таким образом соответственно повышая производительность электропечи.

Далее способ согласно данному изобретению поясняется более подробно с помощью примера.

Марки стали, содержание хрома в которых составляет 18 мас.%, а содержание никеля - 8 мас.%, получают в 100-тонной электропечи. Получение согласно известному способу включает плавление 60 тонн легированного лома, 35 тонн нелегированного лома и 15 тонн феррохрома в электропечи. После восстановления шлака при помощи ферросилиция, 100 тонн жидкой стали, содержащей 18 мас.% Cr, 8 мас.% Ni и 0,5 мас.% С, выпускают вместе с 10 тоннами шлака. Шлак содержит 5 мас.% Cr и 1,5 мас.% FeO.

Согласно данному изобретению такой шлак загружают в жидком состоянии в конвертер, содержащий 20 тонн железного расплава, включающего 0,5 мас.% С и 3 мас.% Cr, c предыдущей плавки.

Конвертер работает с интенсивностью продувки, составляющей 5000 м³/час для кислорода, подаваемого через его дно, и со скоростью продувки горячим воздухом, подаваемым через его верхнюю часть, составляющей 25000 м³/час, при этом горячий воздух обогащен до 25% О₂. В целом, через донные фурмы вдувают 5 тонн пылевидного угля.

Для первой стадии, а именно повышения содержания углерода и температуры железной ванны, а также восстановления хрома из шлака, требуются 2 тонны угля. Целесообразно также осуществлять одновременное плавление во время упомянутой первой стадии некоторого количества шлака и легированного лома, образующегося во время обработки отходов, в количестве около 4 мас.% от количества получаемой стали. Для этого требуется около 0,5 тонн угля. После этого шлак, содержание хрома в котором составляет около 0,1 мас.%, выпускают. При необходимости содержание хрома перед скачиванием шлака может быть снижено приблизительно до 0,01 мас.% путем добавки 4 кг ферросилиция на тонну шлака.

Тридцать тонн нелегированного шлака загружают на железную ванну, содержащую 3 мас.% С и 7 мас.% Cr. Для плавления упомянутого лома требуется 3 тонны угля, 2,5 тонны которого вдувают в виде пыли, в то время как оставшееся количество поступает из железного расплава, содержание углерода в котором снижается во время плавления с 3 мас.% до 0,5 мас.%.

Из сплава, присутствующего в конвертере и содержащего 3 мас.% Cr, 30 тонн сливают и загружают в электропечь в жидком состоянии. Оставшееся количество, составляющее 20 тонн, остается в конвертере для последующей загрузки.

Вышеуказанные количества могут варьироваться в широких пределах. Таким образом, дополнительно расплавляемое количество скрапа может, например, составлять около 15 тонн. Таким способом формируется сплав для использования в электропечи. Однако это влечет за собой существенное повышение содержания хрома в железном расплаве, что приведет к увеличению периода времени, необходимого для восстановления хрома из шлака. Процесс необходимо контролировать таким образом, чтобы содержание хрома в ванне из железа не превышало 10 мас.% на отдельных этапах.

Настоящее изобретение также касается изменений в составе шлаков путем добавления соответствующих шлакообразующих материалов таким образом, чтобы полученные шлаки могли быть использованы для получения цемента.

1. Способ снижения содержания хрома в металлургическом шлаке, характеризующийся тем, что в конвертер осуществляют загрузку содержащего от 2 до 20 мас.% хрома шлака на ванну железного расплава, содержащего менее 1 мас.% углерода, затем добавляют носители углерода с одновременной подачей энергии, при этом увеличивают содержание углерода в железном расплаве до величины от 2 до 4 мас.%, осуществляют восстановление хрома, затем жидкий шлак, содержащий около 0,1 мас.% хрома, выпускают, к железному расплаву в конвертер добавляют охладитель предпочтительно в виде лома, при этом понижают содержание углерода в железном расплаве до уровня ниже 1 мас.%, далее производят выпуск части содержащей хром плавки в жидком состоянии с оставлением другой части плавки в жидком состоянии в конвертере для последующей обработки.

2. Способ по п.1, в котором добавлением охладителя понижают содержание углерода в железном расплаве до уровня менее 0,5 мас.%.