Способ дефосфорации железных руд и концентратов

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в процессах получения чугуна из окисленного железосодержащего сырья. В способе осуществляют расплавление в печи железорудного концентрата и дефосфорацию оксидного железосодержащего расплава. При этом доводят температуру расплава до температуры 1000-1800°С и осуществляют дефосфорацию продувкой расплава газообразным монооксидом углерода. Изобретение позволяет получить чугун с низким содержанием фосфора. 2 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.

 

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано в процессах получения чугуна из окисленного железосодержащего сырья - руд и концентратов.

Железорудное сырье России характеризуется содержанием фосфора 0,05-0,2% и более. Фосфор, поступающий в доменную печь с железорудным сырьем, практически полностью переходит в чугун. Получить в доменной печи чугун с низким содержанием фосфора невозможно.

Известен способ для получения чугуна с низким содержанием фосфора. По этому способу выплавленный чугун необходимо подвергать внепечной обработке. В этом процессе фосфор переводят из металла в шлак путем его окисления. Благоприятными условиями протекания процесса дефосфорации в этом случае являются высокая окисленность и высокая основность шлака, которым обрабатывают металл. Высокое содержание углерода в чугуне препятствует протеканию процесса окисления фосфора. (Е.Ф. Вегман, Б.И. Жеребин, А.Н. Похвиснев, Ю.С. Юсфин и др. Металлургия чугуна. М.: ИКЦ «Академкнига». 2004. 774 с.)

Недостатком описанного способа дефосфорации является проведение дополнительной операции обработки полученного чугуна. Для проведения этого процесса необходимо создание специальной установки. Осуществление внепечной дефосфорации чугуна требует значительных энергетических и материальных затрат. Поэтому основную массу чугуна не подвергают процессу внепечной дефосфорации.

Техническим результатом, достигаемым в изобретении, является дефосфорация расплавов железных руд и концентратов до проведения процесса восстановления железа из оксидного расплава и получение затем чугуна с низким содержанием фосфора.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что, с целью дефосфорации расплавов железных руд и концентратов, фосфор восстанавливают из расплава газообразным монооксидом углерода (СО), который продувают через оксидный железосодержащий расплав. Восстановленный газообразный фосфор (Р2) улетает с отходящими газами. Газообразный монооксид углерода может содержать примеси диоксида углерода (СО2) и азота (N2), если источниками монооксида углерода являются газ, получаемый в газогенераторах, или отходящие газы рудно-термических печей. Присутствие в монооксиде углерода примесей диоксида углерода и азота не препятствует протеканию процесса дефосфорации.

При взаимодействии расплава железных руд и концентратов с газообразным монооксидом углерода в расплаве могут протекать реакции (Куликов И.С. Раскисление металлов. М.: Металлургия. 1975. 504 с.):

Протекание этих реакций в температурном интервале проведения металлургических процессов (1000-2000°C) в равновесных условиях термодинамически невозможно ().

В реальных условиях при продувке расплава железных руд и концентратов газообразным монооксидом углерода этот запрет касается только железа. Напротив, реакция между оксидом фосфора Р2О5, растворенным в оксидном расплаве, и монооксидом углерода может протекать на стенках пузырьков СО, поднимающихся в расплаве. Полноте протекания этой реакции способствует тот факт, что полости пузырьков СО являются химическим вакуумом для продукта реакции - газообразного фосфора (Р2), поскольку парциальное давление Р2 в пузырьках изначально равно нулю. Газообразный фосфор удаляется с отходящими газами, тем самым сдвигая реакцию (1) в сторону восстановления фосфора.

Процесс дефосфорации железных руд и концентратов по предлагаемому способу ведут следующим образом. Расплавляют железную руду или концентрат, доводят температуру расплава до 1000-1800°C. Выбранные пределы по температуре (1000-1800°C) обеспечивают устойчивое протекание реакции взаимодействия газообразного моноокида углерода (СО) с оксидом фосфора (Р2О5), содержащимся в оксидном расплаве. Снижение температуры ниже 1000°C приводит к существенному замедлению скорости протекания реакции дефосфорации, а повышение температуры выше 1800°C приводит к заметному повышению энергетических затрат на проведение процесса.

С целью дефосфорации железосодержащего оксидного расплава его продувают монооксидом углерода. Исходя из атомных масс фосфора (30,9738), кислорода (15,9994) и углерода (12,0107), в соответствии с вышеприведенной реакцией (1), на 1 единицу массы фосфора требуется 2,261 единиц массы монооксида углерода. Потребное количество монооксида углерода в литрах определяется исходя из массы фосфора в железной руде или концентрате с учетом приведенного выше соотношения и того факта, что одна грамм-молекула монооксида углерода занимает объем 22,4 литра. Например, 100 кг железной руды содержат 0,1% фосфора или 100 г фосфора. Для восстановления такого количества фосфора монооксидом углерода потребуется 226,1 г или 181 л монооксида углерода.

Поскольку степень использования монооксида углерода заведомо меньше 100% и зависит от давления дутья, температуры, скорости подачи (расхода) монооксида углерода, то требуемое количество (объем) монооксида углерода определяют в каждом конкретном случае по результатам предварительных опытов, которые позволят определить степень использования монооксида углерода для данных условий и конструкции установки.

Пример. Изучен процесс дефосфорации железорудного концентрата, расплав которого продували монооксидом углерода. Концентрат содержал, %: 66,07 Feобщ; 0,05 Р; 7,42 SiO2; 0,30 СаО; 0,14 Al2O3; 0,38 MgO; 0,10 (Na2O+K2O). Концентрат расплавляли в электрической печи. При температуре 1500°C расплав продували монооксидом углерода. Масса концентрата в каждом опыте составляла 5 кг. При содержании фосфора в концентрате 0,05% в расплаве было 2,5 г фосфора. Предварительными опытами было установлено, что степень использования монооксида углерода для используемой в экспериментах установки составляет 60%. Потребное количество монооксида углерода составляет 7,5 л. Монооксид углерода подавали от газогенератора через фурму с расходом 0,5 л/мин в течение 15 мин.

Результаты экспериментов приведены в таблице.

Эксперимент Химический состав конечного оксидного расплава, % Степень дефосфорации, %
Fe P SiO2 CaO Al2O3 MgO Na2O+K2O
1 66,42 0,017 7,53 0,32 0,16 0,42 0,06 66
2 66,38 0,019 7,48 0,30 0,15 0,39 0,08 62
3 66,35 0,018 7,51 0,31 0,15 0,40 0,06 64

Как видно из приведенных данных, в результате продувки расплава железного концентрата газообразным монооксидом углерода существенно снизилось содержание фосфора в расплаве: степень дефосфорации составила более 60%.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа дефосфорации железных руд и концентратов заключается в том, что его использование позволит получать железосодержащие продукты с требуемым низким содержанием фосфора.

1. Способ дефосфорации расплава железорудного концентрата, используемого для получения чугуна, включающий расплавление в печи железорудного концентрата и дефосфорацию оксидного железосодержащего расплава, отличающийся тем, что доводят температуру расплава до температуры 1000-1800°С и осуществляют дефосфорацию продувкой расплава газообразным монооксидом углерода (СО).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют полученный в газогенераторе монооксид углерода СО, содержащий примеси диоксида углерода (CO2) и азота (N2).

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что источником монооксида углерода СО является отходящий газ закрытых или герметичных рудно-термических печей, выплавляющих металл углеродотермическим процессом.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к металлургии, а именно к получению металлического титана из титановых шлаков, в частности к подготовке шихты для выплавки титановых шлаков в рудно-термической печи.

Изобретение относится к способу получения сплавов, состоящих из титана, железа, хрома и циркония, из водной суспензии частиц руд, содержащих соединения этих элементов, и устройству для его осуществления.

Группа изобретений относится к металлическим волокнам жаростойкого сплава, которые могут быть использованы для получения истираемых уплотнений проточной части турбины авиационного газотурбинного двигателя.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению металлов и сплавов в руднотермических электропечах, и может быть использовано в производстве технического кремния и кремнистых ферросплавов.

Группа изобретений относится к получению сплава на основе титана из водной суспензии частиц руд, содержащих соединения титана. Способ включает генерацию магнитных полей, накладываемых на порции перерабатываемой сырьевой массы, восстановление металлов из руд при непрерывном перемешивании сырьевой массы с последующим накоплением и формированием продукта в виде кольцевого столбчатого монокристалла, состоящего из интерметаллида, выбранного из ТiАl3, TiFeAl2, TiAl2Fe, TiFe3, и его выгрузку.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве ферросплавов, в частности ферромарганца или ферросиликомарганца. Способ включает разливку ферросплава из ковша в перемещаемые изложницы, кантование изложниц для извлечения слитков ферросплава, дробление слитков ферросплава и загрузку дробленого ферросплава в переносной короб.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использован для производства ферросплавов, в частности ферромарганца или ферросиликомарганца. В механизированном комплексе участок разливки ферросплава в изложницы оборудован аспирационным укрытием, в котором установлены кантователь, приспособленный для регулируемого наклона ковша с расплавом ферросплава, и приспособленный к кантователю желоб для разливки расплава ферросплава в изложницы.
Изобретение относится к металлургии, а именно к получению титановых шлаков при плавке и восстановлении титансодержащего сырья в рудно-термических печах. .

Изобретение относится к способам вакуум-термической обработки ферросплавов, в частности феррохрома и хрома металлического и может быть использовано при изготовлении отливок, слитков, сварочной проволоки, электродов, порошковой проволоки, флюсов для металлургической, атомной, судостроительной, энергомашиностроительной, химической, нефтегазовой и других отраслей промышленности в изделиях из высококачественных конструкционных, коррозионностойких и жаропрочных сталей и сплавов.
Изобретение относится к способу переработки титаномагнетитового концентрата. .

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для производства железа, цинка, меди, никеля, кобальта и других металлов. Способ включает приготовление исходной ванны шлакового расплава путем заполнения мобильной емкости шлаками, выпускаемыми из различных металлургических агрегатов.

Изобретение относится к способу и установке для восстановительной плавки. Установка содержит загрузочные устройства для твердых носителей углерода и содержащих железо компонентов шихты, зону плавильной газификации, которая содержит образованный твердыми носителями углерода и железосодержащими компонентами шихты стационарный слой, нижнюю секцию для принятия жидкого чугуна или, соответственно, стального полуфабриката, и жидкого шлака, летку для выпуска жидкого шлака и жидкого чугуна, фурмы кислородного дутья для подачи кислорода.

Изобретения относятся к черной металлургии и могут быть использованы для прямого получения металла из железных руд, отвальных сталеплавильных шлаков, пылей и шламов металлургического производства.

Изобретение относится к способу и системе для производства жидкого чугуна с использованием бурого угля, содержащего по меньшей мере 20% влаги. Осуществляют сушку бурого угля с использованием энергии горячего отходящего газа из печи для производства жидкого чугуна, подвергают бурый уголь деструктивной перегонке, выполняют быстрое сухое охлаждение углеродсодержащего материала, полученного на этапах сушки и перегонки, агломерируют углеродсодержащий материал, полученный на упомянутых этапах сушки, перегонки и быстрого сухого охлаждения, с материалом, содержащим оксид металла, для получения агломерата, и используют агломерат в процессе производства жидкого чугуна.

Изобретение относится к способу и устройству для производства чугуна. Получают горячий полуфабрикат восстановлением окисленного источника железа восстановительным газом и загружают полуфабрикат в плавильный агрегат из непосредственно соединенного с плавильным агрегатом накопителя или загрузочного устройства.
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления окатышей или брикетов. .

Изобретение относится к производству жидкого чугуна или жидких стальных полуфабрикатов из железных руд и добавок, загружаемых для восстановления в восстановительный агрегат (1), и затем подаваемых для плавления при добавлении углеродосодержащих исходных материалов и кислородсодержащего газа с формированием стационарного слоя в плавильный агрегат (2), в особенности в плавильный газогенератор.

Изобретение относится к способу и устройству получения чугуна или исходных продуктов стали плавлением в плавильном или угольном газогенераторах. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к фурме и способу вдувания газов при производстве чугуна. .

Изобретение относится к производству расплавленного чугуна путем плавления твердого восстановленного железа. .

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению чугунной дроби. Стальную стружку смешивают с графитом, смесь размещают в отверстиях фильеры и нагревают в печи до температуры 1150-1200°С, обеспечивают науглероживание стали с превращением ее в чугун, расплавляют чугун, а затем проводят охлаждение его в воде с получением дроби. Обеспечивается переработка стальной стружки с получением дроби со структурой белого чугуна. 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в процессах получения чугуна из окисленного железосодержащего сырья. В способе осуществляют расплавление в печи железорудного концентрата и дефосфорацию оксидного железосодержащего расплава. При этом доводят температуру расплава до температуры 1000-1800°С и осуществляют дефосфорацию продувкой расплава газообразным монооксидом углерода. Изобретение позволяет получить чугун с низким содержанием фосфора. 2 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.

Наверх