Способ переработки отвального сталеплавильного шлака



Способ переработки отвального сталеплавильного шлака

 


Владельцы патента RU 2572438:

Брунцев Владимир Юрьевич (RU)
Гринавцев Олег Валерьевич (RU)
Гринавцев Валерий Никитич (RU)
Винниченко Виталий Вадимович (RU)

Изобретение относится к переработке отвального сталеплавильного шлака. Способ включает грохочение с выделением негабаритных кусков шлака, магнитную сепарацию барабанным железоотделителем, дробление на щековой дробилке, магнитную сепарацию барабанным железоотделителем полученного после дробления продукта, дробление на центроударной дробилке и магнитную сепарацию. Полученный магнитный продукт, состоящий из оксида железа, оксида кремния и оксида кальция, измельчают в валковой дробилке до частиц размером 150-200 м2/кг и смешивают с порошком металлического алюминия. Полученную смесь подают в муфель и восстанавливают с образованием расплавленного металлического железа и жидкого расплава, состоящего из оксида алюминия, оксида кальция и оксида кремния. Упомянутый жидкий расплав сливают из муфеля в электролизную ванну с токопроводящей шиной, после чего сливают из муфеля, расплавленное металлическое железо, а в жидкий расплав в электролизной ванне вводят криолит и фтористый алюминий и растворяют их в расплаве с диссоциацией оксидов алюминия и кремния. В электролизную ванну опускают графитовый электрод и пропускают через расплав электрический ток с образованием под слоем расплава силумина. Обеспечивается извлечение металлического железа и силумина из отвального сталеплавильного шлака. 1 ил.

 

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к способу переработки шлаков металлургического производства, используемых в стройиндустрии, в частности в дорожном строительстве, в бетонных работах и др., к получению или обогащению магнитного железосодержащего продукта, используемого в доменной плавке для замены железорудного сырья, в выплавке стали и при производстве агломерата.

Известен способ переработки металлургических шлаков, включающий дробление шлака, классификацию по крупности, выделение металла грохочением и магнитную сепарацию (а.с. СССР №947214, МПК С22В 34/22, БИ №28, 1982 г.).

Недостаток этого способа заключается в необходимости использовать «мокрый способ», что ведет к загрязнению окружающей среды.

Известен также способ получения алюминия в виде его сплава с кремнием (силумина), включающий расплав и последующий электролиз алюминий - кремний - земельного сырья из золы ТЭЦ после сжигания бурых углей (патент РФ №2065510 кл. С25С , по заявке №93042444/0 от 26.08.98).

Недостатком этого способа является расход энергии на расплавленные шахты, невозможность восстановления оксида железа и необходимость использовать большое количество электроэнергии на поддержание рабочей температуры расплава в пределах 1000°С.

Известен способ переработки сталеплавильных шлаков (прототип), включающий предварительное грохочение, с выделением негабаритных кусков шлака, магнитную сепарацию первым барабанным железоотделителем, дробление на щековой дробилке, при этом дробленный продукт подвергают, с применением второго барабанного железоотделителя, магнитной сепарации с отделением магнитного продукта и дополнительное дробление на центроударной дробилке, а, затем, магнитную сепарацию магнитного продукта (патент РФ №2377324 «Способ переработки металлургических шлаков и техническая линия (варианты) для его осуществления», опубликован 27.12.2009 г.).

Недостаток этого способа заключается в том, что он не позволяет извлекать из переработанного магнитного продукта, содержащего кроме оксида железа, содержится примерно 35% пустой породы, состоящей из оксидов алюминия, кремния, кальция и некоторых других веществ, на расплавление которых в металлургическом процессе переработки в металлическом процессе переработки в металлическое железо тратится большое количество энергии, а оксиды алюминия, кремния, кальция переходят в шлаки, и безвозвратно теряются.

Технической задачей изобретения является разработка способа получения железа и кремния, (силумина) алюминия из отвального металлургического шлака.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что полученный магнитный продукт, состоящий из оксида железа, оксида алюминия, оксида кремния, оксида кальция, измельчается в валковой дробилке до 150-200 м2/кг, после чего поступает в смеситель, где осуществляется смешивание мас. % 66-77 оксида железа с 23-34 мас. % порошка металлического алюминия, затем смесь подается в муфель, где электрической дугой инициируется химическая реакция восстановления металлического железа из оксидов железа металлическим порошком алюминия, которое сопровождается повышением температуры до 3000°С, и образование, в результате этой реакции, металлического железа и жидкого расплава, состоящего из оксида алюминия, оксида кальция, оксида кремния, и последующий слив расплава из муфеля в электролизную ванну с токоподводящей шиной и, по завершении слива расплава из муфеля, расплавленное железо сливается в ковш, а в жидкий расплав в электролизной ванне вводится криолит, фтористый алюминий, которые растворяются в расплаве и в нем, при этом диссоциируются оксиды алюминия, кремния, затем в электролизную ванну опускают графитовый анод, после чего через расплав криолита, фтористого алюминия с диссоциированным в нем оксиде алюминия, кремния пропускается электрический ток, под действием которого на катоде разряжаются катионы ионов алюминия, кремния в результате под слоем расплава формируется жидкая смесь алюминия и кремния (силумин), который откачивается вакуумным насосом, а последующий слив расплава из оксида кальция происходит из электролизной ванны в ковш.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором:

Фиг. 1 - последовательность операций, согласно предложенному способу.

Заявленный способ осуществляют согласно изобретению следующим образом. Магнитный продукт 1 (фиг. 1) отвального сталеплавильного шлака поступает на грохот (согласно прототипу RF №2377324, фиг. 2, поз. 1) с выделением негабаритных кусков шлака, дробление на щековой дробилке (прототип RF №2377324, фиг. 2, поз. 1), при этом дробленый продукт, согласно прототипу, перерабатывают на втором барабанном железоотделителе и получают дополнительное дробление на центроударной дробилке (прототип RF №2377324, фиг. 2, поз. 17, фиг. 1) и магнитную сепарацию (прототип RF №2377324, фиг. 2, поз. 1) магнитного продукта, а затем он поступает в валковый измельчитель 2, где измельчается до частиц 3 размером 150-200 м2/кг и смешиваются с частицами 4 алюминиевого порошка в смесителе 5. Пределы измельчения частиц 3 установлены экспериментально. При размерах частиц 3 более 150 м2/кг неудовлетворительно смешиваются с частицами 4 порошка металлического алюминия, что ухудшает протекание реакции восстановления железа. При размерах зерен 3 менее 200 м2/кг резко возрастают затраты энергии на измельчение магнитного продукта 1. Измельченный магнитный продукт 1 поступает в смеситель 5, где зерна 3 магнитного продукта тщательно перемешиваются в соотношении на 66-77 мас. % зерен 3 магнитного продукта 1, состоящего из оксида железа, оксида кремния, оксида кальция используется 23-34 масс. % частиц 4 металлического порошка алюминия от общей массы. Соотношение расхода частиц 4 порошка металлического алюминия установлено экспериментально. При расходе частицы 4 металлического порошка алюминия менее 23 мас. % от массы зерен 3 магнитного продукта 1 снижается восстановление оксида железа Fe2O3, FeO алюминием, а при расходе частицы 4 металлического порошка алюминия более 34 мас. % от общей массы зерен 3 магнитного продукта , снижается эффективность процесса из-за высокой стоимости одного килограмма алюминия на рынке. Полученную смесь 6 зерен 3 магнитного продукта 1 и частиц 4 порошка металлического алюминия заполняет (фиг. 1б) огнеупорный муфель 7, после чего электрической дугой 8 сварочного устройства 9 инициируется химическая реакция восстановления металлического железа 10 из оксидов железа (Fe2O3, FeO) частицами 4 порошка металлического алюминия по формулам:

которые сопровождаются повышением температуры до 3000°С образованием металлического железа 10 и жидкого расплава 11 (фиг. 1в), состоящего из оксидов алюминия, кальция, кремния. Затем, жидкий расплав 11 из муфеля 7 (фиг. 1в) сливается в электролизную ванну 12 (Фиг. 1г) с токопроводящей шиной 13, после чего жидкое металлическое железо 10 (Фиг. 1д) сливается в ковш 14, для последующего получения стальных отливок. Во время слива жидкого расплава 11 в электролизную ванну 12 вводят криолит 15, фтористый алюминий 16, которые растворяются в жидком расплаве 11 и в нем диссоциируют оксиды алюминия, оксиды кремния, после чего в электролизную ванну 12 механизмом 17 опускают анод 18, после чего через токопроводящие шины 13 пропускается электрический ток, при прохождении которого через жидкий расплав 11, с растворенным в нем криолитом 15 и фтористым алюминием 16 и диссоциированным в этом расплаве оксидами алюминия, оксидами кремния, катионы ионов алюминия Al-3 и кремния Si-4 разряжаются на катоде 19 в атомы алюминия Al0 и кремния Si0. В результате, под слоем расплава 11 накапливается жидкая смесь алюминия и кремния (силумина) 20, который откачивается вакуумным насосом 21, после чего расплав 11, состоящий, в основном, из оксида кальция сливается в ковш 22 и, поскольку, в нем практически полностью отсутствуют оксиды железа и кремния, которые разряжаются на катоде 19, то его можно эффективно использовать при производстве цемента.

Экономическая эффективность использования предложенного способа определяется по следующей методике. На переработку 0,75 т смеси магнитного концентрата, согласно изобретению, расходуется 0,25 т алюминиевого порошка и 5000 кВт электроэнергии для электролиза, разогретого до 3000°С расплава, что способствует значительному снижению расхода электроэнергии.

Стоимость 0,75 т магнитного концентрата сталеплавильного шлака при его цене 1500 руб./т составит 1125 руб.

Стоимость 0,25 тн алюминиевого порошка, при цене 80000 руб./т составит 20000 руб.

Стоимость электроэнергии постоянного тока при цене 7,0 руб. за кВт/час составит 25000 руб.

Затраты на переработку 0,75 т магнитного концентрата, полученного из отвального сталеплавильного шлака, составят 46125 руб.

В результате переработки получаем 0,520 т железа с температурой около 3000°С. Высокая температура железа позволяет получить стальные отливки высокого качества, стоимость которых на рынке будет от 50000 руб. до 100000 руб., приняв минимальную цену в 50000 руб. За счет этого будет получено 26000 руб. и 0,350 тн силумина, стоимость 77000 руб./тн на сумму 26950 руб. и всего от переработки концентрата будет получено 52950 руб.

В целом, положительный эффект от получения железа и силумина из отвального сталеплавильного шлака составит:

52950-46125=6825 руб.

Следует еще учесть, что переработка отвального сталеплавильного шлака позволит улучшить экологию и сохранить природные ресурсы.

Способ переработки отвального сталеплавильного шлака, включающий его грохочение с выделением негабаритных кусков шлака, магнитную сепарацию барабанным железоотделителем, дробление на щековой дробилке, магнитную сепарацию барабанным железоотделителем полученного после дробления продукта, дробление на центроударной дробилке и магнитную сепарацию магнитного продукта, отличающийся тем, что полученный магнитный продукт, состоящий из оксида железа, оксида кремния и оксида кальция, измельчают в валковой дробилке до частиц размером 150-200 м2/кг и смешивают в количестве 66-77 мас.% с порошком металлического алюминия в количестве 23-34 мас.%, полученную смесь подают в муфель и электрической дугой инициируют химическую реакцию восстановления металлического железа в магнитном продукте из оксидов железа металлическим порошком алюминия при повышении температуры до 3000°С с образованием расплавленного металлического железа и жидкого расплава, состоящего из оксида алюминия, оксида кальция и оксида кремния, упомянутый жидкий расплав сливают из муфеля в электролизную ванну с токопроводящей шиной, после чего сливают из муфеля расплавленное металлическое железо, а в жидкий расплав в электролизной ванне вводят криолит и фтористый алюминий и растворяют их в расплаве с диссоциацией оксидов алюминия и кремния, затем в электролизную ванну опускают графитовый электрод и пропускают через расплав электрический ток с образованием под слоем расплава жидкой смеси алюминия и кремния в виде силумина, который откачивают вакуумным насосом, после чего сливают из электролизной ванны расплав оксида кальция.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, в частности к переработке отвальных никельсодержащих шлаков. Способ получения ферроникеля из отвальных печных шлаков с низким до 0,02-0,03 мас.

Изобретение относится к способу обработки образующихся при производстве алюминия алюминиевых шлаков в форме съемов или алюминиевых соляных шлаков. В способе образующийся в процессе плавления алюминиевый шлак с герметизацией от окружающей атмосферы подают на расположенный в снабженном отсасывающими устройствами кожухе охладительный конвейер, первый примыкающий к подаче алюминиевого шлака участок которого продувают инертным газом, а на втором участке которого осуществляют дальнейшее охлаждение алюминиевого шлака при доступе воздуха, причем длины первого и второго участков охладительного конвейера выполняют таким образом, что на первом участке алюминиевый шлак охлаждают до температуры от 600°С до 300°С, при которой алюминиевый шлак не подвержен химическим изменениям при доступе атмосферного кислорода, и на втором участке осуществляют охлаждение до температуры, при которой охлажденный алюминиевый шлак после выхода из охладительного конвейера может передаваться далее для последующей регенерации доли алюминия в алюминиевом шлаке.
Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть наиболее эффективно использовано при переработке вскрытием шлаков, содержащих тяжелые цветные металлы, железо, кремний и серу.
Изобретение относится к переработке шлаков при выполнении доменной плавки титаномагнетитовых концентратов. В шлаковую чашу доменной печи подают полученный в процессе доменной плавки титаномагнетитовых концентратов жидкий горячий доменный шлак, содержащий двуокись титана TiO2 и глинозем Al2O3, подают восстановитель и флюс, из полученного расплава проводят восстановление железа, титана и кремния и сливают шлак.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к переработке отвального металлургического шлака. Установка для переработки шлака содержит бункер, устройство для извлечения «коржей» и кусков шлака более 350 мм и шаровую мельницу.

Изобретение может быть использовано в металлургии. Способ переработки бериллийсодержащих отходов производства медно-бериллиевой лигатуры включает плавление с флюсом, выдержку расплава и последующее разделение продуктов плавки с получением металлической фазы и вторичного шлака.

Изобретение относится к пирометаллургической переработке меднолитейных шлаков. Готовят шихту, содержащую шлак, графитированный коксик в количестве 10% от массы шлака, медный коллектор и карбонаты щелочных и щелочно-земельных металлов в качестве активатора процесса восстановления при расходе медного коллектора 0,1-0,3 от массы шлака.

Изобретение относится к области извлечения цветных металлов из шлака. Устройство для сжатия горячего шлака цветного металла содержит размещенные в корпусе раму со сжимающей шлак головкой, выполненной со штоком гидроцилиндра, изложницу для сбора отжатого из шлака цветного металла и шлаковницу, выполненную в донной части с одним или несколькими сквозными дренажными отверстиями и установленную сверху на изложницу.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам переработки печных отвальных никелевых шлаков для получения товарного ферроникеля и литейного чугуна марок Л1-Л6.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть применено для обеднения медных шлаков. Способ обеднения медных шлаков включает обработку шлака оксидом кальция в присутствии восстановителя при повышенной температуре.

Изобретение относится к способу алюмотермического получения титана из его тетрахлорида. Восстановление ведут во встречных турбулентных потоках с дисперсным алюминием в инертном газе.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству ферросплавов - феррохрома и ферротитана. Способ включает смешивание порошков исходных компонентов шихты, содержащей рудный концентрат и алюминий в качестве восстановителя, инициирование процесса горения, механическое отделение полученного литого ферросплава от шлаков.

Предложен способ получения титана восстановлением его из тетрахлорида с применением жидкого тетрахлорида и дисперсного алюминия в качестве восстановителя. Процесс проводят в температурном диапазоне от -23°C до +137°C и массовом соотношении исходных тетрахлорида титана и алюминия не менее, чем 5,27 к 1,00 при интенсивном перемешивании.

Группа изобретений относится к получению губчатого титана термическим восстановлением тетрахлорида титана жидким магнием. Устройство содержит реторту с ложным днищем, оснащенную крышкой с центральным патрубком и патрубком для подачи аргона, сливным устройством, и реакционную камеру.

Изобретение относится к переработке техногенных отходов. Готовят шихту путем смешивания медного гальваношлама с карбонатом натрия, хлоридом натрия и с углем или углем и касситеритовым концентратом.

Группа изобретений относится к цветной металлургии. Устройство содержит реторту с ложным днищем, оснащенную сверху крышкой с центральным патрубком и патрубком для подачи аргона, сливным устройством снизу и вибрирующим устройством, установленным в центральном патрубке.

Изобретение относится к металлургии для получения редких и редкоземельных металлов методом кальцийтермического восстановления, в частности к аппарату для металлотермического получения металлов и сплавов.
Изобретение относится к способу футерования реторт для получения металлов и сплавов металлотермической восстановительной плавкой. Способ включает установку съемной вставки в реторту с зазором между стенкой реторты и вставкой, загрузку материала футеровки в зазор между вставкой и стенкой реторты для получения футеровки реторты, извлечение вставки и установку реторты с полученной футеровкой в печи, при этом в качестве футеровки реторты используют жидкий шлак от предыдущей плавки, который отводят из печи через летку в другую реторту вне печи, предварительно подготовленную для его приема, а реторту, из которой слили шлак, извлекают из печи и футеруют с использованием жидкого шлака от предыдущей плавки для последующей плавки в печи для металлотермического восстановления, а вставка может состоять из нескольких частей.
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для алюминотермического получения ферромолибдена. Предложена шихта, мас.%: молибденовый концентрат 38,5-39,8, железный порошок 16,3-17,0, алюминий 14,3-14,8, известь 26,1-26,4, клинкер высокоглиноземистый молотый 3,1-3,4.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при переработке сульфидных медно-никелевых материалов, содержащих металлы платиновой группы, в частности при пирометаллургической переработке никель-пирротиновых концентратов, содержащих металлы платиновой группы.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при внепечном производстве металлов и сплавов в оксидных металлотермических процессах, протекающих за счет выделения тепла в химических реакциях восстановления металлов из оксидов или концентратов.
Наверх