Способ переработки металлургического шлака

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

О Il И С А Н И Е (1253919

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6) ) Дополнительное н авт. саид-ву

3 (22) Заявлено 21. 11.77 (2! ) 2548033/22-02 (51) М. Кл.

С 22 В 7/00 с присоедкнениеи заявки Н1е еосударстеенный комитет

СССР (23) Приоритет ао делам изобретений н открытий

Опубликовано 07.08.80. Бюллетень М 29

Дата опубликования описания 07.08.80 (53) УЙ К 669.71, .48(O8a.8) (72) Авторы изобретения

Е. П. Концур и Л. Н. Медведева

Днепровский ордена Ленина алюминиевый завод имени С. М. Кирова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО .ШЛАКА

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам переработки металлургических шлаков, и может быть использовано для извлечения алюминия из шлаков производства силумина и при вторичной переработке цветных металлов и

5 сплавов.

Известен способ извлечения алюминия иэ шлака производства силумина, включающий дробление и обогащение шлака, вы10 плавление металла из шлака в солевом (смесь лаСС и КСт ) расплаве при температуре около 1000 С (1).

Недостаток способа заключается в повышенном расходе электроэнергии и флюса., Известен способ переработки металлургического шлака, включающий его нагрев, выдержку при температуре выше точки плавления извлекаемого металла и отделение металла от шлака. Металл выплавляют из шлака, помещенного в контейнер с перфорированным днищем, через которое металл стекает вниз, а остаточная часть шлака удерживается в контейнере $2).

Недостаток способа состоит в низкой степени извлечения металла эа счет удержания его в капиллярах и порах шлака, низкой производительности и высоком расходе электроэнергии на поддержание в течение длительного времени высокой температуры.

Цель изобретения — повышение извлечения металла иэ шлака, интенсификация процесса и снижение затрат.

Поставленная цель достигается тем, что при выдержке через шлак продувают

raa, выбранный из группы, содержащей воздух, нейтральный гвз и восстановительный по отношению к металлу газ.

С целью определения оптимальных режимов извлечения алюминия из шлаков алюминиевого производства скорость потока газа в сечении шлака поддерживают в пределах 30-45 м/с.

Способ осуществляется следующим образом.

Шлак, при температуре выше температуры плавления металла.„продувают возду3 75 хом, а лучше нейтральным или восстановительным по отношению к отцеленному металлу газом, со срецней скоростью потока газа в сечении шлака, перпенцикулярном к направлению потока, 1 м/с и выше, в зависимости от вскрываемости шлаков.

Способ осуществляется в установке, которая представляет собой емкость с фильт рующим устройством иэ пористых, тканых или перфорированных огнеупорных материалов или металлов (кремнеэемная ткань, стеклоткань, металлическая сетка, пластина с отверстиями, огнеупорная крупка и т.ц.) ° .

Поток газа можно создать различными способами: свобоцной интенсивной продувкой, созцанием избыточного цавления поц поверхностью шлака, созданием раэрежения поц шлаком или комбинировано.

Наиболее целесообразным прецставляется создать избыточное цавление ввиду того, что перепад цавлений нац шлаком и в пространстве поц установкой может достигать весьма значительных величин,, слецовательно, скорость процувки можно регулировать в широких прецелах.

Для продувки металлургических шлаков в лабораторных условиях использовался газ, выбранный иэ группы, содержащей возцух, нейтральный газ, восстановительный по отношению к извлекаемому металлу газ. При испытании в промышленном масштабе использовался воздух. Во время продувки шпака возцухом иногца наблюцается интенсивн6е протекание термической реакции (возгорание) в шлаке. Случается это в связи с обецнением шлака металлом во время процувки. Капли металла, оставшиеся в шлаке, уменьшаются . цо размеров менее 1 мм, образуется развитая активная поверхность, что и привоцит к локальным возгораниям в объеме шлака. В зоне возгорания резко повышается температура. B случае возгорания зоны шлака, прилежащей к фильтрующему элементу, может произойти местный прожог элемента.

39 19 4

Использование восстановительного гаan (прироцный газ Оренбургского месторождения) в лабораторных условиях пока зывает незначительное повышение выхоца

0,6-1%. Оцнако применение восстановительных по отношению к алюминию газов в промышленном масштабе потребует цополнительных 381$)ат на обеспечение безопасности, Iln их цожигание и уцаиение процуктов сгорания. Кроме того, все восстановительные газы (кро.4е BQQ0pAQB) и процукты их сгорания обладают повышей= ной токсичностью.

Сравнительные испытания показывают, что на выход годного при продувке весьма незначительно влияет состав газов.

Использование аргона и азота технической чистоты (цо 1% кислороца) показывает увеличение BbKQQB на 0,2-0,8% в сравнении с воэцухом без побочных яв лений — возгорания и образования нитрицов алюминия.

Иэ соображений экономичности на

ДАЗе процувка шлака в промышленном масштабе будет производиться азотом технической чистоты или воздухом из пневмотрассы, Процувка шлака проиэвоцится газом, о имеющим температуру 5-30 С, поэтому на выхоц гоцного заметно влияет скорость газа, Металл, находящийся в шлаке, цолжен как можно быстрее выйти из зоны продувки, иначе, обдуваемый потоком газа,он застынет. Этого можно избежать двумя путями: предварительно разогревая газ до высоких температур или повышая скорость продувки. Разогревать газ дорого

И ПОяВЛя1тоя тРуДНОСтИ В рЕШеНИИ ЭадаЧ конструктивного характера: нагревательное оборуцование, гибкие соединения, обеспечение безопасности и т.ц. Высокую скорость потока газа соэцать проще, а выхоц гоцного при этом удовлетворительный.

Для шлаков алюминиевого производства при температурах 700-800 С выход голо ного 85-90% при оцнократной продувке обеспечивается скоростью потока газа в сечении шлака 30-45 м/с. Дальнейшее повышение скорости потока газа существенно повлиять на выход не может.

Пример осуществления способа.

Перерабатывались шлаки> взятые с поверхности металлического расплава миксера сплавления, вакуум-фильтровальной печи и отвальные. Процувка велась азотом, скорость потока регулировалась от 1 цо

45 м/с. Температура шлака поццерживалась от 640 цо 350 С. Фильтрующим уст ройством служила кремнеземная ткань

КТ-11-7/02 или стальная сетка с размером ячейки 0,85 О,85 мм. Процолжительность лроцувки азотом 20-30 с. Оптимальная скорость газа цля шлаков Днепровско— го алюминиевого зaBоца 30-85 м/с.

Данные лабораторных исслецований по извлечению металла из шлака способом вьщлавления с процувкой шлака азотом прецставлены в таблице.

Во всех опытах в установку загружалось 2000 r шлака.

7539 19

Место отбора шлака

Общее количес во металла, содержащегося в шлаке

СкоКоличество меОсталось в шлаке рость газа в талла извлечен-! ного из шлака

Фракция

+2 мм

Фракция о мм шлаке, м/с выпл авл ение м с продувкой от обще% от общего кс

% от общего кого количества личества пичества металла

С поверхности металлического расплава в миксере сплавления

30 1219 60,95 956 78,42 181 14,85 82,0 6,73

С поверхности металлического расплава в вакуум-фильтровальной печи 35 1001 50,05 860 85;9 115 11,5 25,4 2,6

Из машины шлаковоза (отвальные) 30 5421 27,1 430 79,32 82,5 15,22 29,6 5,46

Предлагаемый способ обеспечит 75—

90%-ное извлечение металла от его содержания в шлаке и позволит:

З5

1. Интенсифицировать процесс отделения металла or шлака.

2. Получать отделяемый металл с меньшим содержанием неметаллических включений в,виду того, что происхоцит дополнительная фильтрация через мелкие ячейки.

3. Исключить предварительное обогащение шлаков.

4. Снизить энергетические затраты.

Оставшийся в шл ке металл принимает в результате оцнократной процувки сферическую форму (шарики 5-1 мм), что может значительно облегчить его доизвлечением из отвальных шлаков. Йля более полного извлечения металла из шлака целесообразно применить неоднократную продувку с механическим перемешиванием или встряхиванием шлака.

Экономический эффект от внедрения данSS ного способа составит 468 тыс. руб. по оценке ДАЗа.

Формула изобретения

1. Способ переработки металлургического шлака, включающий его нагрев, выдержку при температуре выше точки плавления извлекаемого металла и отделение металла от шлака, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышени извлечения металла из шлака, интенсификации процесса и снижения затрат, при выдержке через шлак пропувают г э, выбранный из группы, содержащей воздух, нейтральный гаэ и восстановительный по отношению к металлу raa.

2. Споссб по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью извлечения алюминия из шлаков алюминиевого производства, скорость потока газа через шлак подцерживают в прецелах 30 45, м/с.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Резников A. А. и цр. Переработка шлаков алюминиевого произвоцства в солевой печи. Технология легких сплавов.-Бюллетень ВИЛСа, 1975, N 3, с. 16-19.

2. Патент США 343893657, кл, 266-37, опублик. 1973 (прототип).