Способ обработки железосодержащих шлаков Советский патент 1981 года по МПК C21B15/02 

(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ

I

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 .

Недостатком такого способа является то, что полученный металл имеет высокое содержание марганца и особенно фосфора (до 2%) 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 L2J.

Недостатком этого способа является то. что металл получают с содержанием углерода до 3% и хрома 3-3,5%. Кроме того, процесс протекаёт со значительным расходом электроэнергии. Полученный таким способом металл требует дальнейшей переработки для снижения содержания углерода и хрома.

Наиболее близким к предлаганмому по техническому решению и достигаемому .результату является способ обработки сталеплавильных шлаков, осуществляемый в металлургическом агрега10те 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

IS счет их взаимодействия с восстановит тельными газами СО и Н2 - продуктами разложения природного газа| 3у .

Однако данный способ .требует тельного времени протекания процесса

20 восстановления, высокой температуры расплава, а также большого расхода природного газа и кислорода. Длитель-ность протекания восстановления яв3ляется основной причиной невозможности реализации этого способа в проммшленной практике. Цель изобретения - увеличение проп изводительности процесса и повьппение качества получаемого металла. Поставленная цель достигается тем что восстановление окислов производят металлическими восстановителями из расчета, сохранения в шлаке 5-10% железа в виде окислов, а продувку ведут инертным газом, подаваемым снизу. В случае использования холодного шлака его предварительно расплавляют газокислородным дутьем, а с целью поглощения избытка тепла металлотерми ческих реакций, при работе на жидком шлаке в расплав в процессе восстановления вводят холодный шлак. Сохранение окислов железа (5-10% eeui в восстановленном -шлаке обес печивает 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 нетолько низкоуглеродистым, но и чистым по фосфору, сере. Ввиду неполного восстановления окислов жел за, не получает развития также воестановление хрома и марганца и металл получается чистым по содержанию этих элементов. При необходимости же полученный данным способом восстановле ный шлак после отделения низкоуглеродистого металла можно подвергнуть дальнейшему восстановлению с получением высокохромистого или высокомарганцовистого металла (полупродукта). При наличиии исходного шлака с высокой температурой в процессе металлотермического восстановления выделяется большое количество тепла, что неблагоприятно для футеровки конвертера. Для поглощения избытка тепла в процессе воостановления в расплав необходимо вводить холодн шлак, что помимо охлаждаклцего эффекта позв ляет увеличить количество шлака, пер рабатываемого в конвертере. По сравнению с известным предлагаемый способ обеспечивает высокую производительность, так как металлотермическо восстановление с интенсивным йвремешиванием расплава нейтральными газами завершается в течение 5-10 мин , тогда как углетермическое требует 2 4 нескольких часов. Процесс идет практически без затрат электроэнергии. П.р и м е р 1 .По окончании окислительного рафинирования в iO-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; SiOi10,34; Fe 39,65; Cr,0-5,20; AliOj 2,12; MqO,80; N1 0,08; S 0,08, Количество окислав железа (пересчет F %ц на ) - 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 ч.ерез донные фурмз подают парогазовое дутье. При этом расход пара по центральному каналу составляет 15 , расход газа (по периферийной щели) - 3,5 . При вертикальном положении конвертера в него загружают 800 кг 43%-ного ферросилиция крупностью до 50 мм и дают 1 т дробленого Мартеновского шлака для охлаждения плавки. Состав Мартеновского шлака,%:,СаО 48,2; 18,4 ; МпО 5,2; ,7. По истечении 7 мин продувки производят повалку конвертера. Температура расплава после повалки составляет 1685 С. Содержимое конвертера через горловину сливают в разливочный ковш и полученный металл посредством стопора о.тливают в изложницы. В результате метаплотермического взаимодействия содержа ние окислов железа в шлаке уменьшается. Конечный шлак имеет в своем составе, %: Feo,,42; или РеОовщ 12,12; СаО 30,72; SiOa 35,40; , 6,91; AljtOi 2,82; S 0,11: Р205 0,28. Состав металла, отлитого в изложницы,%: С 0,05; SI 0,03; Мп 0,02; , Сг 0,07;, 50,021; Р 0,008; N1 0,92. Вес металла - .2,5 т . Пример 2 . В 10-тонном конвертере посредством донного кислородно тошшвного литья расплавляют 6т шлака, доставленного с Побужског го никелевого завода (при установке на ПНЗ конвертеров с донным дутьем в них перерабатываются огненножидкие шлаки непосредственно после рафинирования ферроникеля). Температура шлакового расплава перед вое5

становлением . Состав шлака СаО 18,53; ,34; AliOj 8,65; РеОь«щ56,40; S 0,11; 0,18; ИдО 6,9. При продувке расплава донным парогазовым дутьем (пар- 15 мумян природный газ - 4,0 ) в конвертер в течение 3 мин загружают 1300 кг 45%-ного ферросилиция и еще продувают 5 мин. Температура расплава после повалки конвертера составляет . В результате обработки получают 3,6 т мягкого железа, содержащего, %: С 0,04; Si 0,01; Мп 0,02; Сг 0,05; S 0,015; Р 0,007; Ni 1,06. В составе шлака имеем,%: СаО 26,5; ,3; ,2 (РеОовш, 6,69); ,38; 50,16; Pi050,26.

ПримерЗ . В 10-тонном конвертере посредством донного кислороднотопливного литья расплавляют 7 т шлака, образующегося при кислородно-конвертерной плавке. Температура шлакового расплава перед восстановлением 1510с. Шлак имеет состав,%: СаО 45,4; 15,6; ,7; 0,7; MnO 4,8; М gO 1 ,9; S 0,12; 0,37, Для восстановления в конвертер загружают 700 кг 45%-ного фесросилиция 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 шлак имеет состав, %: СаО 50,6; Si 02 28,4; ,2 ( feOoB, СгаОз 0,8; MnO 5,3; MqO 7,5; S 0,07; PjOs 0,39. В результате обработки получают 2,3 т металла, содержащего, %: С 0,015; S 0,01; Мп 0,03; Сг 0.02; Си 0,01; S 0,012; Р 0,005.

Из приведенных примеров видно что предлагаемый способ позволяет извлекать из железистых шлаков до 85-90 % 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 повьшенным содержанием никеля (1%).Поступ26

ление никеля обусловлено коллективи рованием в металлическом расплаве корольков ферроникеля, а также довосстановлением никеля из ишака. Таким образом, наряду с восстановлением железа обеспечивается уменьшение потерь никеля в процессе производства. Ввиду повышенного содержания никеля такой металл целесообразно использовать для вьшлавкн никелевых и хромоникелевых сталей или в тех случаях, когде не ограничивается верг. 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 аргоном. Слиток металла имеет плотную структуру.Исключение же продувки при-родным газом, позволяет также снизить содержание углерода в металле.Указанным способом могут перерабатываться также шлаки медеплавильных, цинковых и олововыплавляюшзих 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

. 3. Способ по П.1. от л и ч а ющ И и с я тем, что. с целью поглощения избытка тепла металлотермичесг: ких реакций, в шлаковый расплав вводят в процессе восстановления хойодный шлак.

811228

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Никулин Л. Б. и др. Шлаки черно и. металлургии. Труды УНИИЧМ, Свердловск, 1977, т. 29, с. 37-39.

3. Патент США №4009024. кл. 75-30, 1974.