Способ переработки цинксодержащих пылей доменного и сталеплавильного производства Советский патент 1980 года по МПК C22B7/02 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЦЙНКСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЕЙ

ДОМЕННОГО И СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ЙРОИЗВОДСТВА Изобретение относится к комплекс ному использованию сырья в черной и цветной металлургии, в частности к переработке пылей и шламов доменного и сталеплавильного производства, содержащих цинк, серу и сопутствующие металлы. Известен способ переработки цинк содержсцдих пылей доменного и сталеплавильного производства восстановительной плавкой 1 . Недостатком известного способа является его многоетгщийноеть и загрязнение чугуна серой. Цель изобретения - упрощение полу чения металлического железа и исклю чение загрязнений его серой. Поставленная цель достигается тем что восстановление ведут- на поверхности железоуглеродистого расплава при весовых отношениях цинка к сере в пылях в пределах (2-20) :1, пылей к железоуглеродистому расплаву в пределах (0,01-0,1):1. и расплав про дувают газом в течение 1-5 мин. Способ осуществляется следующим образом. Пыли (шламы) доменного и. сталеплавильного производства, содержащие цинк и серу (или смесь пьцлей) , приводят в контакт с горячим (13001700 с) железоуглеродистым расплавом путем загрузки их на повер.хность железоуглеродистого расплава или вдувания пЕллей с помощью несущего газа в массу расплава. При этом подбором пылей или их смешением по известному составу поддерживают весовое отношение цинка к сере в пыли или в смеси пылей при их подаче в расплав I равным (2-20):1. Пыли перед подачей в расплав целесообразно подвергать окускованию для уменьшения их выноса. Общее количество вводимых в (на) расплав пылей должно быть таким, чтобы весовое отношение пылей к железоуглеродистому расплаву находилось в пределах (0,01-0,1):. Пыль расплавляется за счет-.тепла большой массы железоуглеродистого расплава, на поверхности которого продолжается затем процесс восстановления. Железоуглеродистый расплав при этом кратковременно (1-5 мин) продувают газом, например воздухом, азотом. После завершения процессов восстановления окислов металлов полученный шлак удаляют, а металл подвергают дальнейшей доводке .

В процессе плавки пылей в объеме: и на поверхности железоуглеродистого расплава компоненты пылей контактируют с железоуглеродистым расплавом, вследствие .чего окислы цинка, железа и других элементов восстанавливаются растворенным в металле углеродом и металлическим железом. При этом процессы металлотермического восстановления цинка, свинца Я редких элементов и восстановлениА окислов железа растворенным в металле углеродом протекают значительно быстрее, чем процесс восстановления твердым углеродом. Восстановленные цинк, свинец и редкие металлы удаляются в газовую фазу и при газоочистке улавливаются в виде обогащенного продукта (возгонов). Окислы железа восстанавлийаютсй, и в виде металла переходят непосредственно в железоуглеродистый расплав, поэтом не требуется переплавка восстановленного железа на чугун или сталь. При восстановлении окислов металлов на поверхности железоуглеродистого расплава также не требуется дополнитель ного расхода твердого углеродистого или другого вида восстановителя.

Весовое отношение пылей к железоуглеродистому расплаву определяется содержанием восстанавливаемых окисло железа и цинка в пылях, исходной концентрацией углерода в железоуглеродистом расплаве и его температурой. Верхний предел этого отношения 0,1:1 обусловлен минимально необходимым количеством растворенного-углерода в расплаве для восстановления окислов железа и цинка, а также допусти 1ым снижением температуры железуглеродистого расплава.

Нижний предал весового отношения пылей к железоуглеродистому расплаву не ограничен с точки зрения осуществления процесса,, однако целесообразно поддерживать его не менее 0,01-1 ввиду получения бедных по цинку продуктов и роста потерь железа со шлаком.

Сера,.содержащаяся в пылях,в присут сТвии цинка связывается в легколетучий сульфид цинка. .

Сульфид цинка взаимодействует с окисью цинка, в связи с чем уско ряется возгонка цинка и удаление серы из расплава. Сульфатная сера в восстановительных условиях переходит в сульфидную форму и удаляется в газы по указанной выше схеме. Кратковременная продувка расплава газом, например кислородом, воздцухом азотом позволяет быстро Удалятьсернистый газ и пары металлического цинка из расплава, вследствие чего сдвигается химическое равновесие процесса в сторону снижения концентраций серы и цинка в расплаве -и достигается перемещение железоуглеродистого расплава и расплава пылей, при этом скорость возгонки цинка и обессеривания возрастает. Продувка, расплава в процессе восстановления пыле свыше 1-5 мин нецелесообразна ввиду чрезмерного выгорания растворенного углерода и снижения степени восстановления окислов. Небольшая часть серы остается в шлаке.

Температура железоуглеродистого расплава в процессе обработки пылей может снижаться на 5О-100°С. Затрату тепла на восстановление окислов металлов могут быть при необходимости компенсированы кислородно-воздушной продувкой железоуглеродистого расплава. Температуру железоуглеродистого расплава желательно поддерживать не менее во избежание опасности его затвердевания при обработке пылей.

Повышение температуры свыше нецелесообразно ввиду снижения стойкости футеровки и повышения степени перехода серы в металл.

Процесс может быть осуществлен в извес тных металлургических аппаратах, например в конвертере, ковше, миксере, электропечи, в качестве железоуглеродистого расплава может быть использован чугун перед продувкой или во время продувки его на сталь. Предпочтительнее процесс обработки пыли в окускованном виде вести в кислородном конвертере, в период между продувками чугуна кислородом, при этом перерабатываемая пыль одновременно выполняет полезную роль охлаждающего агента, а железо из пылей извлекается непосредственно в сталь, повышая выход товарной продукции.

Плавке подвергают брикеты, приготовленные из смесей доменных и конвертерных пылей. В электропечи расплавляют чугун в количестве 30-35 кг На поверхность железоуглеродистого расплава загружают брикеты при температуре 1500-1550 0. Брикеты расплавляют и выдерживают в контакте с расплавом чугуна в течение времени, необходимого для завершения процессов восстановления, затем шлак снимают. В процессе восстановления расплав кратковременно продувают кислородом. Возгоны улавливают в рукавном фильтре.Плавки ведут без добавок углеродистого или другого вида восстановителя« в испытаниях контролируют выход металла, шлака, возгонов и их состав.

Пример 1. Плавке подвергают брикетированные пыли. Весовое отношение пылей к исходному чугуну составляет 0,1:1, цинка к сере в пылях - 12;1. Время продувки расплава 5 мин. В результате плавки получают от веса исходного чугуна, % шлака 4,06, возгонов 0,79, железоуглеродистого расплава 100,9. Содержание серы в металле составляет 0,0085% цинка в возгонах - 52,4%. Прямое извлечение железа из пылей в Металл составляет 74,3%, цинка в возгоны 96,7%. Распределение сера, поступающей с пылями, следующее; в газах 79,6%, в шлаке 17,8%/ в возгонах 2,6%. Содержание серы в металле .не повышается.

Пример 2. Плавке подвергают брикетированную смесь пылей. Весовое отношение тшлей к исходному чугуну составляет 0,05:1, цинка к сере в пылях - 20:1. Время продувки расплава 3 мин. В результате плавки получают от веса исходного чугуна, %: шлака 1,24; возгонов 0,61; железоуглеродистого расплава 99,57. Содержание серы в металле (чугуне) 0,007%, цинка в возгонах 46,8%. Прямое извлечение железа из пылей в металл составляет 81,2%, цинка в возгоны - 98,6%. Распределение серы, поступающей с пылями: в газах 64,4%; в шлаке 31,7%.Г в возгонах 3,7%.

Пример 3. Плавке подвергают брикетированную смесь пылей. Весовое отношение пылей к исходному чугуну составляет 0,01:1, цинка к сере в пылях 2:1. Время продувки расплава 1 мин. В результате плавки получают от веса исходного чугуна, %: шлака 0,5; возгонов 0,03; металла 98,40. Содержание серы в металле 0,0085%, цинка в возгонах - 27,2%. Прямое извлечение железа из пылей в металл составляет 64,6%, цинка в возгоны 93,3%. Распределение серы, поступающей с пылями: в шлаке 11,4%; в возгонах 0,7%, в газах . 81,1%; в металле 6,8%.

Пример 4. Плавке подвергают брикеты пылей. Весовое отношение пылей к исходному чугуну составляет 0,115.:1 (т.е. больше верхнего предела), цинка к сере в пылях 1,2:1 (т.е. меньше ккжнего предела). Расплав не продувают газом. В результате плавки получают от веса исходного чугуна, %: шлака 9,6; возгонов 0,19; металла 98,6. Содержание серы в металле 0,021%; цинка в возгонах 36,7%. Прямое извлечение железа в металл снизилось до 21,3%); цикка в

Q возгоны - до 65,7%. Распределение серы, поступающей с пылями, в шлаке 65,1%; в газах 9,6%; в возгонах 0,7%, в металле 24,6%.

Предлагаемый способ позволяет

S извлекать железо из пылей непосредственно в металл (сталь) ,пpeдoтJвpaщать загрязнение металла серой и вместе с тем получать возгоны, при,годные для последующего извлечения

0 цинка.

Формула изобретения

Способ переработки цинксодержащих пылей доменного и сталеплавиль5ного производства восстановительной плавкой, отличающаяся тем, что, с целью упрощения получения металлического железа и исключения загрязнения его серой,

сг восстановление ведут на поверхности железоуглеродистого расплава при ве совых отношениях цинка к сере в пылях в пределах (2-20):., пылей к железоуглеродистому расплаву в пределах

5 (0,,1):1 и расплав продувают газом в течение 1-5 мин..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

0 № 322385, кл. С 22 в 5/00, 1970.