СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ХРОМА И/ИЛИ НИКЕЛЯ ИЗ ЖИДКИХ ШЛАКОВ Российский патент 2004 года по МПК C22B7/04 C21C5/36 C21B3/06 C22B5/04 C04B5/06 

Изобретение относится к способу удаления хрома и/или никеля из жидких шлаков или смесей шлаков и пылевидных веществ, при котором жидкий шлак подают в жидкометаллическую ванну, в частности Fe-ванну, и восстанавливают путем введения углерода или носителей углерода.

Жидкие шлаки сталеплавильных цехов из процессов производства высококачественной стали и феррохрома содержат в зависимости от своего происхождения и, в особенности, в зависимости от содержания и состава добавок скрапа, вводимых при получении стали, в первую очередь, относительно высокие доли оксида хрома. Наблюдаются также оксиды марганца в относительно высоких количествах. В определенных шлаках сталеплавильных цехов наблюдаются также относительно высокие содержания никеля и относительно высокие содержания ванадия. В случае шлаков сталеплавильных цехов с относительно высокими содержаниями ванадия уже было предложено в ЕР 770149 после первой ступени процесса восстановления, при введении носителей углерода, в специально подключенном последовательно восстановительном конверторе регенерировать ванадий с применением восстановителей с высоким восстановительным потенциалом. Для этой цели вначале весь хром и марганец восстанавливали карботермическим путем, для чего шлаки в течение длительного времени обрабатывали в жидкометаллической ванне, в которую были введены такие носители углерода, как, например, газообразный метан. Немалую долю носителя углерода из-за относительно длительного времени обработки используют для поддержания необходимых температур.

Применение отдельного и, как правило, отдельно обогреваемого реактора восстановления для отделения ванадия, естественно, может быть экономичным лишь тогда, когда ванадий присутствует в соответствующих больших количествах, так что экономичность зависит от количества регенерированного ванадия. Если, в первую очередь, должна преследоваться цель наиболее полного удаления хрома из шлаков сталеплавильных цехов, то при известном осуществлении способа получаются сравнительно длительное время обработки и вследствие этого сравнительно высокие тепловые потери.

Целью изобретения является улучшение вышеуказанного способа в том направлении, что, если даже не удается достичь экономичных показателей путем регенерации дорогих металлических исходных веществ, может быть проведено надежное удаление хрома при одновременном снижении общей продолжительности обработки. Для решения указанной задачи способ согласно изобретению включает подачу жидких шлаков, содержащих оксиды хрома и/или никеля, в жидкометаллическую ванну, в особенности железосодержащую ванну, и восстановление жидких шлаков в две ступени, причем в первой ступени восстановление осуществляют путем введения углерода или носителей углерода, а во второй ступени восстановления создают более высокий восстановительный потенциал по сравнению с первой ступенью восстановления путем добавления в шлак восстановителей с более высоким восстановительным потенциалом. В первой ступени восстановления в жидкометаллическую ванну вводят углерод до снижения содержания оксидов хрома и/или никеля в жидких шлаках до значения от 0,8 до 0,2 мас.%, а при достижении заданного диапазона содержания оксидов хрома в шлаке в качестве восстановителей с более высоким восстановительным потенциалом в шлак добавляют алюминий, кальций, кремний, ферросилиций или силикокальций для снижения содержания в нем оксидов хрома и/или никеля ниже 0,15 мас.%, преимущественно ниже 0,08 мас.%.

Способ согласно изобретению осуществляют только с применением конвертора, причем таким путем, что карботермическое восстановление (первая ступень восстановления) обрывается при добавлении таких носителей углерода, как, углеводороды, уже к тому моменту времени, когда шлак еще обладает относительно высоким и, как правило, недопустимым содержанием оксидов хрома и/или никеля, вследствие чего подобные шлаки не могут применяться непосредственно в качестве цементных помолов, время обработки к этому моменту времени значительно снижено, и за счет того, что при достижении заданного относительно высокого содержания оксидов хрома и/или никеля только теперь непосредственно в тот же конвертор добавляют восстановители с высоким восстановительным потенциалом, удается завершить осуществление способа за более короткое время и надежно довести содержание оксидов хрома и/или никеля до значений ниже граничных. С помощью указанного ступенчатого восстановления удается, естественно, снизить в шлаках также содержание таких сопутствующих элементов высококачественных сталей, как, например, молибден или ванадий, до значений ниже критических. В рамках способа согласно изобретению является целесообразным добавление присадки ферросилиция в количестве 3-15 кг/т шлака, предпочтительно 6-10 кг/т шлака. Поскольку, кроме этого, в шлаке оставались вещества, восстанавливаемые подобными восстановителями, например оксид ванадия, оксид марганца, оксид никеля или оксид молибдена, они, естественно, восстанавливались в ванне одновременно в этой же ступени способа.

Восстановленный шлак, образовавшийся одновременно в дополнение к карботермическому восстановлению, реагирует с вводимым далее восстановителем относительно медленно. При этом скорость реакции и в особенности кинетика восстановления могут быть улучшены таким образом, что, если это соответствует преимущественному варианту осуществления способа, ванну после добавления восстановителя с высоким восстановительным потенциалом промывают инертным газом. За счет обратного воздействия введенного инертного газа, которым может быть, например, азот или аргон, восстановление настолько ускоряется, что при чрезвычайно коротком времени обработки для достижения желаемого содержания оксида хрома может потребоваться продление обработки.

В особенно предпочтительном варианте осуществления способа карботермическое восстановление (первую ступень восстановления) осуществляют в течение 15-30 мин, а вторую ступень восстановление - в течение 3-10 мин.

Ниже изобретение поясняется более подробно на примере осуществления способа.

Пример осуществления способа

В конвертор загружали на 10 т доменного чугуна 3 т шлака со следующими показателями эталонного анализа в жидком состоянии:

В заключение добавляли 30 кг ферросилиция и промывку ванны проводили 55 нм³ азота в течение 5 мин. Восстановительное воздействие кремния, растворенного в ванне из чугуна, приводит к следующему конечному составу шлака:

Общее двухступенчатое восстановление может осуществляться в конверторе, причем исходя из содержания оксида хрома 6,7% в конце карботермической реакции, содержание оксида хрома составляло 0,3 мас.% после периода обработки 20 мин. При последующем силикотермическом восстановлении в течение 5 мин удалось снизить содержание оксида хрома с 0,3 до 0,07 мас.%. Благодаря относительно короткому времени обработки тепловые потери могли быть существенно снижены, и носители углерода использовались в значительной мере для восстановления.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу удаления хрома и/или никеля из шлаков. Способ включает подачу жидких шлаков, содержащих оксиды хрома и/или никеля, в жидкометаллическую ванну и восстановление шлаков в две ступени. В первой ступени восстановление осуществляют путем введения углерода в ванну металла до снижения содержания оксидов хрома и/или никеля в шлаках до значения от 0,8 до 0,2 мас.%. Во второй ступени восстановления для снижения содержания в шлаке оксидов хрома и/или никеля ниже 0,15 мас.%, преимущественно ниже 0,08 мас.%, создают более высокий восстановительный потенциал по сравнению с первой ступенью путем добавления в шлак восстановителей с более высоким восстановительным потенциалом, таких как алюминий, кальций, кремний, ферросилиций, силикокальций. Ферросилиций подают в количестве 3-15 кг/т шлака, преимущественно 6-10 кг/т. После добавления восстановителя с более высоким восстановительным потенциалом ванну металла продувают инертным газом. Первую ступень восстановления проводят в течение 15-30 мин, а вторую ступень - в течение 3-10 мин. Технический результат - надежное удаление хрома и/или никеля из жидких шлаков для дальнейшего применения шлаков в качестве цементного помола при одновременном снижении общей продолжительности обработки шлака. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ удаления хрома и/или никеля из жидких шлаков или их смесей, включающий подачу жидких шлаков, содержащих оксиды хрома и/или никеля, в жидкометаллическую ванну, в особенности железосодержащую ванну, и восстановление жидких шлаков в две ступени, причем в первой ступени восстановление осуществляют путем введения углерода или носителей углерода, а во второй ступени восстановления создают более высокий восстановительный потенциал, по сравнению с первой ступенью восстановления, путем добавления в шлак восстановителей с более высоким восстановительным потенциалом, отличающийся тем, что углерод вводят в жидкометаллическую ванну до снижения содержания оксидов хрома и/или никеля в жидких шлаках до значения от 0,8 до 0,2 мас.%, а при достижении заданного диапазона содержания оксидов хрома в шлаке в качестве восстановителей с более высоким восстановительным потенциалом в шлак добавляют алюминий, кальций, кремний, ферросилиций или силикокальций для снижения содержания в нем оксидов хрома и/или никеля ниже 0,15 мас.%, преимущественно ниже 0,08 мас.%.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ферросилиций добавляют в количестве 3-15 кг/т шлака, преимущественно 6-10 кг/т шлака.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что после добавления восстановителя с более высоким восстановительным потенциалом жидкометаллическую ванну продувают инертным газом.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что первую ступень восстановления осуществляют в течение 15-30 мин, а вторую ступень восстановления - в течение 3-10 мин.