Способ получения синтетического железосодержащего шлака

 

О П И С А Н И Е (и) 537117

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CoNs Советских

Соцналнстичесиих

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.07.75 (21) 2153815/02 с присоединением заявки № (51) М. Кл.з С 21C5f54 осУдаРстеенный комитет (23) Приоритет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 669.046(088.8) Опубликовано 30.11.76. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 13.01.77 (72) Авторы изобретения

А. Ф. Курочкин и И. И. Пензимонж

Институт металлургии и обогащения АН Казахской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ

СИНТЕТИЧЕСКОГО )КЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩЕГО ШЛАКА (3) при расплавлении шлака и последующего разложения свободной закиси железа согласно уравнению

4FeO Fe+ Fe 04 (5) 2Fe304 6FeO+O2. (2) при охлаждении и затвердеван и и шлакового 30 Известные из научно-технической и патентрасплава, ной литературы другие способы получения

Изобретение относится к черной и цветной металлургии, а именно к способам получения синтетических железосодержащих шлаков, и может быть использовано главным образом в научно-исследовательской практике.

В настоящее время синтетические железосодержащие шлаки получают путем предварительного сплавления оксидного железа (Fe O3, Fe>04 и т. д.) с кремнеземом (Si02) для получения фаялита (2FeO SiO>) и последующего сплавления фаялита с другими шлакообразующими окислами (1); или путем непосредственного сплавления шлакообразующих окислов ($10з, СаО, А1еОз и т. д.) с химическим соединением, содержащим закисное железо (2).

При получении:шлака указанными способами в нем, как правило, присутствует заметное количество магнетита (это прямо зависит от общего содержания железа в данном шлаке), который образуется за счет частичного разложения фаялита (2FeO $т02) по схеме

2FeO. SiOq FeO+FeO $10е (1) При нагревании и расплавлении такого шлака в ходе эксперимента в случае контакта его с металлом (при изучении системы металл †шл), как правило, происходит взаи5 модействие согласно реакции

Ме+ Гез04 — — МеО+ЗРеО, а в случае контакта со штейном (при изучении системы штейн — шлак), взаимодействие

10 по схеме

MeS+2Fe304 — — Ме (MeO) +6FeO+ $0е, (4) что, как видим,;влечет,за собой изменение состава обеих контактирующих фаз (металла

15 или штейна и шлака), а значит искажает ожидаемое поведение системы металл-шлак или штейн — шлак, конечные результаты эксперимента и выводы по ним. Если же в шлаке имеется избыточное количество магнетита (из20 быточное против того количества, которое может образоваться по реакции (2)), то для своей нейтрализации оно потребует ввода специальных добавок (восстановителя углеродсодержащего, металлического или суль25 фид ного) или нагревания до достаточно высоких температур, при которых идет разложение магнетита согласно схеме

537117

3 синтетическогд железосодержащего шлака связаны в основном с использованием их в промышленности.

Так, в способе уменьшения содержания магнетита в отвальном шлаке, получаемом при электроплавке обожженных медных концентратов, шихта плавится непрерывно с добавлением магнитной фракции от вельцклинкера, причем крупность магнитной фракции не превышает 1b мм с содержанием Сп 2%, С от 4 до 15/о, S от 5 до 10, Fe от 30 до

50%, SiO> от 10 до 20% и благородные металлы. В этом случае магнетит отвального шлака нейтрализуется как за счет углерода (восстановление до FeO), так и за счет металлического железа (по реакции (2) со сдвигом влево). Однако все это требует добавления к проплавляемой шихте ощутимого количества вельцклинкера (до 12 от веса шихты), что влечет за собой получение «сверхнормативного» количества отвальното шлака, а значит и увеличение потерь цветных металлов, увеличение расхода электроэнергии и средств на транспортировку шлака. Данный способ снижения содержания магнетита в шлаке неприменим в исследовательской практике вследствие того, что рекомендуемая добавка (вельцклинкер) является местным сырьем, а содержащиеся в ней примеси |исключают чистоту эксперимента.

Известен способ получения синтетических железосодержащих шлаков, заключающийся в сплавлении смеси шлакообразующих окислов и щавелевокислого закисного железа (FeCg04 2Н О), в стехиометрическом отношении, в восстановительной среде при 1300—

1350 С, после чего расплав удаляют из нагретого пространства и быстро охлаждают (3j.

Однако существующий способ не позволяет предотвратить образование магнетита согласно реакции (2) и избавиться от магнетита согласно реакции (5), так как использование полученного, шлака предусматривается в основном в твердом и холодном виде, а для обеспечения однородности состава первично полученный шлак подвергают дополнительной обработке — измельчению и переплавке, Кроме того, этот способ предложен лишь для ограниченного диапазона составов по железу (от 0 до 55 вес. ) и по кремнезему (от 0 до

60 вес. " ).

Цель изобретения — получение синтетического железосодержащего шлака, практически свободного от магнетита и однородного по составу.

Достигается это тем, что в известном способе получения таких шлаков, включающем расплавление смеси соответствующих шлакообразующих окислов, шлаковый расплав в зависимости от состава и точки плавления шлака перегревают на 200 — 250 С и выдерживают в течение 1 — 1,5 час в токе инертного газа.

Перегрев расплавленного шлака на 200—

250 С в токе инертного газа, с одной стороны, 4 предотвращает образование магнетита за счет разложения свободного закисного железа, а с другой стороны, обеспечивает разложение возможного избытка магнетита с об5 разованием закиси железа, выделением и удалением кислорода. Выдержка шлакового расплава при конечной температуре перегрева в течение 1 — 1,5 час обеспечивает наряду с завершением полезных реакций, выравнива10 нием его состава в термическом, химическом и вещественно-структурном отношении.

Способ проверен в лабораторном масштабе на трех железосодержащих шлаках (см. табл. 1)

Таблица 1

Состав шлака, вес. О6

Шлак, Ме

Ре общее

СаО

SlO2

А1гО

13,42

26,52

39,57

16,82

17,07

11,50

14,21

8,71

6,96

51,70

40, 10

30,60

В холодном шлаке содержание магнетита определяют стандартным способом.

Результаты проверки способа на системе

45 медь — шлак при 1350 С и выдержке при этой температуре в течение 1 час шлака М 3 и в течение 1,5 час шлака Kо 1 приведены в табл. 2.

Пробные опыты со снижением температу50 ры до 1300 С при соответствующих выдержках дают увеличение содержания магнетита в шлаке № 1 до 0410%, т. е. в 21 раза, а в шлаке № 3 до 1,18/о, т. е. в 1,8 раза. Уменьшение выдержки при температуре 1350 С на

55 30 мин приводит к увеличению содержания магнетита в шлаке ¹ 1 до 0,320, т. е..в 1,6 раза, в шлаке ¹ 3 до 1,140/о, т, е. 1в 1,74 раза. Соответственное увеличение продолжительности выдержки на 30 мин при той же

60 тематерату ре позволяет снизить содержание магнетита в шлаке № 1 лишь на 6 /е, а в .шлаке № 3 — на 8,5o/о.

Повторение некоторых из указанных опытов на воздухе не дало положительных ре65 зультатов.

Точка плавления шлака № 1-1100 С, а шлака № 3-1150 С.

Опыты проводят в токе инертного газа (аргона) при температуре 1350 С, которая на

30 250 С превышает точку плавления высокожелезистого шлака М 3 и на 200 С вЂ” точку плавления низкожелезистого шлака Х 1, обеспечивая достаточную жидкотекучесть обоих шлаков и более быстрое разложение магне35 тита согласно реакции (5). Магнетит в расплавленном шлаке определяют по количеству окисленной меди в шлаке путем со вместной плавки шлака с металлической медью в соответствии с реакцией:

40 Fe 04+2Cu=3FeO+ СилО

537117

Таблица 2

Состав шлаков, вес, в расплавленном шлаке в холодном шлаке плавка с наложением холодного шлака на металл плавка по предлагаемому способу

Шлак, М

Fe 3 (в магнетите) р +3 (в магнетите) Fe общее

Fe+ 3 (в магнетите) Рез04

Ре304

Fe,0, 0,535

1,027

1,582

0,200

0,383

0,656

0,096

0,185

0,316

I,11

2,13

3,28

3,92

7,38

10,72

13,42

26,52

39,57

1,89

3,56

5,17

Составитель А. Кондратьев

Техред М. Семенов

Корректор Л. Орлова

Редактор E. Дайч

Заказ 2767i7 Изд. № 1849 Тираж 654 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Как видно из приведенных данных, для ходового в цветной металлургии диапазона состава шлаков наиболее .выгодным температурным интервалом перегрева шлакового расплава является 200 — 250 С, а наиболее эффективная продолжительность выдержки при этом, в зависимости от состава шлака, составляет 1 — 1,5 часа.

Использование способа получения синтетического шлака, содержащего железо, обеспечивает практически полное устранение магнетита и предотвращение его образования в расплавленном шлаке; химическую и вещественную однородность состава шлакового расплава; повышение точности экспериментальных данных при исследовании систем металл — шлак и штейн — шлак; возможность использования для получения металлургических шлаков, содержащих от 0 до 100 /о закиси железа.

Формула изобретения

Способ получения синтетического железосодержащего шлака, заключающийся в расплавлении смеси шлакообразующих окислов, отличающийся тем, что, с целью предотвращения образования магнетита в расплавленном шлаке, его перегревают на 200 — 250 С

5 выше температуры плавления и выдерживают при этой температуре в течение 1 — 1,5 час в токе инертного газа.

Источники информации, принятые во вни10 мание при экспертизе:

1. Дадабаев А. Ю., Окаев И. А. Вязкость и другие свойства шлаков цветной металлургии. — Труды Института металлургии и обо15 гашения АН Казахской CCP. 1959, т. 1.

2. Степанов Б. П., Шпейзман В. М. Вязкость шлаков в системе SiO — СаΠ— FeO.—

«Металлург», 1937, Ма 6.

3. Курочкин А. Ф., Окаев И. А. Прямой способ получения синтетических шлаков.—

Труды Института металлургии и обогащения

АН Казахской ССР, 1967, т. 24.