Способ обработки железосодержащих шлаков

 

О Л И С А Н И Е (1,8я122

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Соцнапнстнческни

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свкд-ву— (22) Заявлено 31.07.78 (21) 2654132/22-02 с присоединением заявки № (23)Приоритет (51 } М. Кл.

С 21 В 15/02

3Ъаударстмнный квинтет

СССР ав делан нзобретеннй к открыткй

Опубликовано 15.11 81. Б1оллетень № 42

Дата опублнковання опнсання 1 5.1 1.81 (53) УДК 662 ° т :669.046 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Ианохнн, В. g. Лавен, А, Г. Зубарев 1а

С. П. Кормилнцин, С. С. Волков, Г. С. Кол нов,! .;г р1„

Ю. А. Руднев и Л. С. Нечаев

Научно-производственное объединение "Тулачермет" и Побужский никелевый завод (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ

ШЛАКОВ

Изобретение относится к черной и цветной металлургии, а именно к комплексной переработке шлаков, получаемых на заводах этих отраслей.

Известен способ металлотермического восстановления железа из шлака в дуговой электропечи с использо-.. ванием в качестве восстановителя кремния (1!.

Недостатком такого способа является то, что полученный металл имеет высокое содержание марганца и особенно фосфора (до 2X) и, естественно, без дополнительного рафинирования не может быть использован.

Известен также способ обработки железосодержащих шлаков, осуществляемый в элекропечи с использованием в качестве восстановителя твердого углерода (2).

Недостатком этого способа является то, что металл получают с содержанием углерода до 37 и хрома

3-3,5Х. Кроме того, процесс протекает со значительным расходом электро. энергии ° Полученный таким способом металл требует дальнейшей переработки для снижения содержания углерода и хрома °

Наиболее близким к предлагаимому по техническому решению и достигаемому, результату является способ обработки сталеплавильных шлаков, осуществляемый в металлургическом агрегате или в ковше путем продувки шлакового расплава смесью технического кислорода и природного газа в соотношении 1:1, при котором восстановление металла из окислов протекает за

15 счет их взаимодействия с восстанови-. тельными газами СО и Н вЂ” продуктами разложения природного rasa(/ .

Однако данный способ .требует дли тельного времени протекания процесса

20 восстановления, высокой температуры

:расплава, а также большого расхода природного газа и кислорода. Длитель-. ность протекания восстановления яв 8811

25 ляется основной причиной невозможности реализации этого способа в промжшленной практике.

Цель изобретения — увеличение про изводительности процесса и повьппение качества получаемого металла.

Поставленная цель достигается тем, что восстановление окислов производят металлическими восстановителями из расчета, сохранения в шлаке 10

5-10% железа в виде окислов, а продувку ведут инертным ганом, подаваемым снизу.

В случае использования холодного шлака его предварительно расплавляют газокислородным дутьем, а с целью поглощения избытка тепла металлотермических реакций, при работе на жидком шлаке в расплав в процессе восстановления вводят холодный шлак.

Сохранение окислов железа (5-10%

Fe ) в восстановленном шлаке обес печйвает его высокую окислительную и рафинирующую способность (следует учесть, что перерабатываемые шлаки как правило содержат СаО и характеризуются высокой основностью). По этой. причине восстановленный металл полу» чается не только низкоуглеродистым. но и чистым по фосфору, сере. Ввиду неполного восстановления окислов желе эа, не получает развития также вос- . становление хрома и марганца и металл получается чистым по содержанию этих элементов. При необходимости же по35 лученный данным способом восстановленный шлак после отделения кизкоуглеродистого металла можно подвергнуть дальнейшему восстановлению с получекием высокохромистого или высокомарганцовистого металла (полупродукта).

При наличиии исходного шлака с высокой температурой в процессе металлотермического восстановления выделяется большое количество тепла, что

45 неблагоприятно для футеровки конвертера. Для поглощения избытка тепла

r в процессе вовстановления в расплав необходимо вводить холоднйй шлак. что помимо охлаждающего эффекта позволяет увеличить количество шлака, пере- 5О рабатываемого в конвертере. По сравнению с известным предлагаемый способ обеспечивает высокую производительность, так как металлотермическое восстановление с интенсивным иереме- 55 шиванием расплава нейтральными газами завершается в течение 5-10 мин тогда как углетермическое требует

22 4 нескольких часов. Процесс идет практически беэ затрат электроэнергии.

Пример 1 . По окончании окислительного рафинирования в 10-тонном конвертере с донными фурмами (10,2 т ферроникеля) полученный рафинированный ферроникель сольют через летку в ковш, в конвертере оставят железистый рафинированный шлак 5 т.

Шлак содержит, %: СаО 23,10; S102 .

10,34; Fe 39,65; Сг О 5,20; А1>05

2,12; Мс О Ф,80; Nl О, 8; Р 05 0,21;

S 0,08, Количество окислов железа (пересчет F e „на Ге(пщ) - 50,98.

Посредством отмагничивания определяют, что в шлаке 15% металловключений ("корольки"), по составу представляющих собой рафинированный ферроникель. После выпуска плавки приступают к обработке шлака, для чего через донные фурмы подают парогазовое дутье. При этом расход пара по центральному каналу составляет

15 м /мин, расход газа (по периферийной щели) - 3,5 м4/мин. При вертикальном положении конвертера в него загружают 800 кг 45%-ного ферросилиция крупностью до 50 мм и дают 1 т дробленого Мартеновского шлака для охлаждения плавки. Состав Мартеновского шлака,g:.СаО 48,2; S i+ 18,4;

ИпО 5.2; Fe 4,7. По истечении

7 мин продувки производят повалку кон-. вертера. Температура расплава после повалки составляет 1685 С. Содержио мое конвертера через горловину сливают в разливочный ковш и полученный металл посредством стопора отливают в изложницы. В результате металлотермического взаимодействия содержа» ние окислов железа в шлаке уменьшается. Конечный шлак имеет в своем составе, %: Ре, 9,42; или ГеОО 12,12;

СаО 30,72; S f0< 35,40; Cr, 0„6.91;

А1 0 2,82; S О, 11: Р20 0,28. Оостав металла, отлитого в изложницы,%:

С 0,05; Si 0,03; Чп 0,02;, Cr 0,07;

S 0,021; P 0,008; Ni 0,92. Вес металла — .2,5 т

Пример 2 . В 10-тонном конвертере посредством донного кислородно"топливного литья расплавляют

6 т шлака, доставленного с Побужско-. го никелевого завода (при установке на ПНЗ конвертеров с донным дутьем в них перерабатываются огненножидкие шлаки непосредственно после рафинирования ферроникеля). Температура шлакового расплава перед вос30

Из приведенных примеров видно, что предлагаемый способ позволяет извлекать из железистых шлаков до 85-90 X содержащегося в них железа, благодаря чему обеспечивается комплексное использование сырья. При этом получается высококачественный низкоуглеродистый металл, чистый по вредным примесям. По содержанию их восстановленный металл сравним с высокочистым железом Армкс и пригоден для выплавки высококачественных сталей, в т.ч. прецезионных сплавов, При использовании шлаков ферроникелевого производства железо получается с повышенным содержанием никеля (1X).Поступ5 881 1 становлением 1470оС. Состав шлака:

СаО 18,53; S10 7,34; А120 8,65;

ГеО ц56,40; S 0,11; РхО. 0,18;

Мс10 6,9. При продувке расплава донным парогазовым дутьем (пар- 15 маймин, природный газ — 4.0 м /мин) в KQH вертер в течение 3 мин загружают

1300 кг 45Х-ного ферросилиция и еще продувают 5 мин. Температура расплава после повалки конвертера составляет 1630оС. В результате обработки получают 3,6 т мягкого железа, содержащего,X: С 0,04; Si 0,01;

М и 002; Cr 005; S 0015; P 0007;

Ni 1,06. В составе шлака имеем,X:

СаО 26,5; 510 41,3; Геоа 5,2 (ГеОоащ

6,69); С г 0 12, 38; S О, 16; Р 0 0, 26.

Пример 3 . В 1О-тонном конвертере посредством донного кислороднотопливного литья расплавляют 7 т шлака, образующегося при кислородно-конвертерной плавке. Температура шлакового расплава перед восстановлением 1510 С. Шлак имеет состав,7:

Са0 45,4; S102, 15,6; ГеО 29,7; 25

Cr2 0> 0,7; М пО 4,8; 1g0 1,9; S 0,12;

Р20 0,37, Для восстановления в конвертер загружают 700 кг 45Х Hîãî ферросилиция и перемешивание производят аргоном, подаваемым через донные фурмы (аргон поступает по центральному и перефирийному каналам фурм, общий расход аргона — 10 м /мин).

По истечении 6 мин перемешивания конвертер повалят. Температура при повалке составляет 1650 С. Конечный

35 шлак имеет состав, X: CaO 50,6;

S 10 28,4; Ге,ц,„7,2 (ГеОО 9,3);

Cr>0> 0,8; МпО 5,3; МоО 7,5; S 0,07;

Р О 0,39. В результате обработки

40 получают 2,3 т металла, содержащего, X: С 0,015; S 0,01; Ч и 0,03; Cr 0.02;

Си 0,01; S 0,012; P 0,005.

22 6 ление никеля обусловлено коллективи-. рованием в металлическом расплаве

"корольков" ферроникеля, а также

"довосстановлением" никеля из шлака. Таким образом, наряду с восстановлением железа обеспечивается уменьшение потерь никеля в процессе производства. Ввиду повышенного содержания никеля такой металл целесообраз- но использовать для выплавки никелевых и хромоникелевых сталей или в тех случаях. когде не ограничивается вер-.. хний предел по содержанию никеля.

Использование полученного металла в качестве шихтовой заготовки при выплавке никельсодержащих сталей обеспечивает значительную экономию никеля (электролитического или огневого)

Металл, восстановленный из сталеплавильных шлаков, представляет собой особо чистое железо (в т.ч. и его содержание газовых примесей). Для обеспечения чистоты металла по примесям и газам продувку расплава в ходе восстановления производят аргоиом. Слиток металла имеет плотную структуру.Исключение же продувки при-. родным газом, позволяет также снизить содержание углерода в металле. Указаннымспособом могут перерабатываться такжешлаки медеплавильных, цинковых и олововыплавляющих заводов.

Экономическая эффективность предлагаемого способа определяется более высоким извлечением рудного железа в товарную продукцию, стоимость

1 т чистого железа, полученного этим способом, в 6-8 раз ниже стоимости тонны такого железа, получаемого в дуговых электропечах.

Формула изобретения

1. Способ обработки железосодержащих шлаков, включающий восстановление окислов железа в ходе продувки газом, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности процесса и повыше" ния качества получаемого металла, восстановление окислов производят металлотермическими восстановителями из расчета сохранения в шлаке

5-10Х железа в виде окислов, а продувку ведут инертным газом, подаваемым снизу, 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в случае исполь 881122

Составитель А. Прусс

Техред,А.Бабинец Корректор М. Демчик

Редактор Н. Минка

Заказ 9873/42 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зования холодного шлака его предварительно расплавляют газокислородным дутьем.

3. Способ по п.l. о т л и ч а ющ М и с я тем, что. с целью погло щения избытка тепла металлотермичес;: ких реакций, в шлаковый расплав вводят в процессе восстановления холодный шлак.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

I Никулин Л. Б. и др. Шлаки черной.металлургии. Труды УНИИЧМ, Свердловск, 1977, т. 29, с. 37-39.

2. Патент Франции И - 2121603, кл. С 21. В 11/00, 1973.

3. Патент США У 4009024. кл, 75-30, 1974.