BE1009828A3

BE1009828A3 - Method of recovering iron-rich iron and steel manufacturing residues

Info

Publication number: BE1009828A3
Application number: BE9500623A
Authority: BE
Inventors: Jacques Piret
Original assignee: Centre Rech Metallurgique
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 1997-10-07

Abstract

A load containing iron-rich residues, particularly at least one steel slag, is smelted and the molten load is subjected to a reduction step of at least one part of the oxides that it contains to form a raw metal. Smelting and reduction may be carried out in a single step. The load may additionally contain a corrective substance, containing at least one oxidised compound chosen according to the use planned for the mineral phase resulting from the reduction operation. The raw metal is subjected to a conditioning step including a dephosphorisation operation, preferably by means of a dephosphorisation slag including iron oxides Fe203, a mixture of oxides CaO and SiO2 and a fluxing agent, particularly potassium carbonate K2CO3.

Description

       

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  Procédé de valorisation de résidus sidérurgiques riches en fer. 



  La présente invention concerne un procédé de valorisation de résidus sidérurgiques riches en fer, tels que des scories et des poussières d'aciéries et de hauts-fourneaux. 



  Les différentes étapes de la fabrication d'un produit sidérurgique s'accompagnent de la production de quantités variables, parfois importantes, de résidus divers. Nombre de ces résidus contiennent des quantités appréciables de fer, généralement sous forme d'oxydes, qui sont perdues pour le processus de fabrication en cours. Ces résidus sont, par exemple, les poussières et les boues de hauts-fourneaux, les scories, les poussières et les boues d'aciéries, les pailles de laminoirs et les boues de décapage. 



  Il existe actuellement de nombreux procédés destinés à valoriser l'un ou l'autre type de résidu, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur des usines sidérurgiques. Par exemple, on utilise certaines scories d'aciéries en agriculture et on recycle certaines poussières riches en fer, sous différentes formes, au four électrique d'aciérie. Le recyclage de poussières riches en fer se complique cependant souvent en raison de la présence de zinc, à des teneurs variables, dans ces poussières, en particulier les poussières de hauts-fourneaux. 



  Il est fréquent que les procédés de recyclage génèrent à leur tour des résidus qui doivent finalement soit être à leur tour recyclés, éventuellement hors de l'industrie sidérurgique, soit être mis en décharge, parce qu'il n'existe pour eux aucun débouché intéressant. 



  La présente invention a pour objet de proposer un procédé de valorisation de résidus sidérurgiques riches en fer, qui vise à créer, pour l'industrie sidérurgique, une situation de"zéro déchet", dans laquelle tout produit obtenu par les opérations sidérurgiques peut trouver une réelle utilisation. 



  Conformément à la présente invention, un procédé de valorisation de résidus sidérurgiques riches en fer, est caractérisé en ce que l'on fond une charge contenant 

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 lesdits résidus, en ce que l'on soumet ladite charge fondue à une étape de réduction d'au moins une partie des oxydes qu'elle contient pour former un métal brut, et en ce que l'on soumet ledit métal brut à une étape de conditionnement comprenant une opération de déphosphoration. 



  Il va de soi que la charge contenant lesdits résidus peut se trouver initialement, au moins en partie, à   l'état   fondu. 



  Selon une mise en oeuvre particulière, la fusion et la réduction de la charge peuvent être effectuées en une seule étape. 



  La charge est constituée par un mélange composé de résidus riches en fer, tels que ceux qui ont été mentionnés plus haut. De préférence, ces résidus comprennent au moins une scorie d'aciérie. 



  Avant et/ou pendant l'étape de réduction, on ajoute à la charge un agent réducteur, qui est de préférence un composé carboné. 



  Si la fusion et la réduction sont effectuées en une seule étape, il est avantageux que la charge contienne initialement au moins une partie de l'agent réducteur requis. 



  D'une façon générale, le mélange constituant la charge peut être réalisé suivant toute manière appropriée, par exemple en enfournant séparément les différents constituants du mélange dans le four de fusion ou de fusion et de réduction. Il peut cependant s'avérer intéressant de réaliser ce mélange à l'extérieur du four, de façon à garantir la précision de sa composition ainsi que son homogénéité, et de le charger ensuite dans le four. 



  Les résidus constituant la charge peuvent contenir des oxydes de fer, mais aussi des oxydes ou d'autres composés présents dans les scories d'aciéries. De même, des poussières incorporées au mélange peuvent y introduire d'autres métaux, par exemple du zinc ou du plomb provenant des poussières de hauts-fourneaux. 

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Le métal brut obtenu à partir de résidus riches en fer du type précité est généralement une fonte brute, utilisable pour la fabrication d'un acier au carbone, principalement dans un four électrique. 



  Suivant une variante intéressante, les résidus comprennent des scories et/ou des poussières riches en chrome et/ou en nickel. Une charge contenant de tels résidus sera de préférence traitée séparément ; le métal brut obtenu dans ces conditions peut notamment être utilisé pour la fabrication de ferro-alliages tels que du ferrochrome ou du ferronickel. 



  L'agent réducteur utilisé est de préférence un agent carboné finement divisé, en particulier du charbon pulvérisé ; sa combustion contribue non seulement au chauffage et à la fusion de la charge, mais assure aussi la production de gaz réducteur, notamment de CO, pour la réduction des oxydes. 



  Le chauffage de la charge peut être assuré par tout moyen approprié, notamment par combustion d'une substance combustible, par voie électrique ou par toute combinaison de ces deux techniques. Outre la fusion de la charge et la production de gaz réducteur, il peut aussi provoquer la vaporisation de certains composants comme le plomb ou le zinc introduits notamment par les poussières de hauts-fourneaux ; on peut ainsi produire une vapeur de zinc fortement concentrée, aisément valorisable. 



  Enfin, la charge peut contenir une substance minérale, dite de correction, dont la composition est choisie en fonction d'une part de la composition des matières minérales de départ et d'autre part de celle de la phase minérale finale désirée en fonction de l'utilisation envisagée. 



  Cette substance minérale peut notamment être constituée de composés oxydés, tels que la silice ou l'alumine, qui sont présents dans les scories d'aciéries. On peut également utiliser des cendres d'incinérateurs. 



  A titre d'exemple, une scorie finale neutre ou légèrement basique sera utilisée pour fabriquer des liants hydrauliques de type pouzzolanique, tandis qu'une scorie basique et légèrement alumineuse entrera dans la fabrication de liants hydrauliques du type des 

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 ciments Portland. Une scorie basique et plus alumineuse permettra de fabriquer des poudres métallurgiques, destinées notamment à la désulfuration de l'acier. 



  Suivant une autre mise en oeuvre particulière, on laisse subsister, dans le four de fusion et/ou réduction, un talon de métal liquide à travers lequel on injecte les constituants traités ou les agents réactifs sous forme pulvérulente, afin de favoriser les réactions de réduction. 



  Après l'étape de réduction, on sépare le métal brut réduit, généralement riche en P et Mn, et une scorie contenant essentiellement CaO, MgO,   AtOg, SiO.   



  Le métal ferreux réduit est ensuite soumis, à l'état liquide, à une étape de conditionnement, qui consiste essentiellement en une déphosphoration à l'aide d'une scorie appropriée. 



  Cette scorie de déphosphoration peut comprendre notamment des oxydes de fer   Fie203,   provenant par exemple de pailles de laminoirs. Elle peut encore avantageusement contenir un mélange d'oxydes CaO et   Si02   en proportions appropriées, provenant par exemple d'une scorie peu phosphoreuse telle qu'une scorie LD ou une scorie de four électrique, ainsi qu'éventuellement un agent fondant tel que   K2C03   par exemple. 



  Cette opération permet d'obtenir d'une part une fonte propre, directement utilisable au convertisseur ou au four électrique, et d'autre part une scorie phosphatée utilisable en agriculture. 



  En pratique, le procédé de l'invention permet de traiter en même temps des scories et des poussières, pour produire un métal propre utilisable dans une opération d'affinage conventionnel. 



  De plus, les scories produites par les deux étapes du procédé sont utilisables intégralement pour des applications classiques. 



  Ce procédé permet en outre d'obtenir un effet de masse, capable d'écrêter les variations de composition d'un bain d'acier et de diluer les parties minérales. 

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 Enfin, ce procédé ne génère pratiquement aucun résidu, ce qui est particulièrement intéressant pour la préservation de l'environnement.



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  Process for recovering iron-rich steel residues.



  The present invention relates to a process for recovering iron-rich steel residues, such as slag and dust from steelworks and blast furnaces.



  The various stages in the manufacture of a steel product are accompanied by the production of variable, sometimes significant, quantities of various residues. Many of these residues contain appreciable amounts of iron, usually in the form of oxides, which are lost to the current manufacturing process. These residues are, for example, dust and sludge from blast furnaces, slag, dust and sludge from steelworks, mill straws and pickling sludge.



  There are currently many processes intended to recover one or the other type of residue, both inside and outside steel factories. For example, some steel slag is used in agriculture and some iron-rich dust is recycled in different forms in an electric steel furnace. However, recycling iron-rich dust is often complicated by the presence of zinc, in varying amounts, in this dust, in particular dust from blast furnaces.



  It is common for recycling processes to generate residues which in turn must either be recycled, possibly outside the steel industry, or be landfilled, because there is no interesting outlet for them. .



  The object of the present invention is to propose a process for recovering iron-rich steel residues, which aims to create, for the steel industry, a "zero waste" situation, in which any product obtained by steel operations can find a real use.



  According to the present invention, a process for recovering iron-rich steel residues, is characterized in that a charge containing

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 said residues, in that said molten charge is subjected to a step of reduction of at least a portion of the oxides which it contains to form a raw metal, and in that said raw metal is subjected to a step conditioning comprising a dephosphorization operation.



  It goes without saying that the charge containing said residues can be initially, at least in part, in the molten state.



  According to a particular implementation, the melting and the reduction of the charge can be carried out in a single step.



  The charge is constituted by a mixture composed of iron-rich residues, such as those which have been mentioned above. Preferably, these residues comprise at least one steel slag.



  Before and / or during the reduction step, a reducing agent is added to the charge, which is preferably a carbon compound.



  If the melting and reduction are carried out in a single step, it is advantageous if the feed initially contains at least part of the required reducing agent.



  In general, the mixture constituting the charge can be produced in any suitable manner, for example by placing the various constituents of the mixture separately in the melting or melting and reduction oven. It may however prove to be advantageous to produce this mixture outside the oven, so as to guarantee the precision of its composition as well as its homogeneity, and then to load it in the oven.



  The residues constituting the feed may contain iron oxides, but also oxides or other compounds present in the steel slag. Likewise, dust incorporated into the mixture can introduce other metals into it, for example zinc or lead originating from blast furnace dust.

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The raw metal obtained from iron-rich residues of the aforementioned type is generally a pig iron, usable for the manufacture of carbon steel, mainly in an electric furnace.



  According to an interesting variant, the residues comprise slag and / or dust rich in chromium and / or nickel. A load containing such residues will preferably be treated separately; the raw metal obtained under these conditions can in particular be used for the manufacture of ferro-alloys such as ferrochrome or ferronickel.



  The reducing agent used is preferably a finely divided carbon agent, in particular pulverized coal; its combustion not only contributes to the heating and the melting of the charge, but also ensures the production of reducing gas, in particular CO, for the reduction of oxides.



  The load can be heated by any suitable means, in particular by combustion of a combustible substance, electrically or by any combination of these two techniques. In addition to the melting of the charge and the production of reducing gas, it can also cause the vaporization of certain components such as lead or zinc introduced in particular by dust from blast furnaces; one can thus produce a highly concentrated zinc vapor, easily recoverable.



  Finally, the charge can contain a mineral substance, known as a correction substance, the composition of which is chosen as a function of the composition of the starting mineral materials on the one hand and that of the desired final mineral phase on the other hand as a function of l intended use.



  This mineral substance can in particular consist of oxidized compounds, such as silica or alumina, which are present in the slags of steelworks. Incinerator ash can also be used.



  For example, a neutral or slightly basic final slag will be used to manufacture hydraulic binders of the pozzolanic type, while a basic and slightly aluminous slag will be used in the manufacture of hydraulic binders of the type

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 Portland cements. A basic and more aluminous slag will make it possible to manufacture metallurgical powders, intended in particular for the desulfurization of steel.



  According to another particular implementation, a heel of liquid metal is left in the melting and / or reduction furnace through which the treated constituents or the reactive agents are injected in powder form, in order to promote the reduction reactions. .



  After the reduction step, the reduced crude metal, generally rich in P and Mn, is separated from a slag essentially containing CaO, MgO, AtOg, SiO.



  The reduced ferrous metal is then subjected, in the liquid state, to a conditioning step, which essentially consists of dephosphorization using an appropriate slag.



  This dephosphorization slag may in particular comprise iron oxides Fie203, originating for example from rolling mill straws. It may also advantageously contain a mixture of CaO and SiO2 oxides in appropriate proportions, for example from a low phosphorous slag such as an LD slag or an electric furnace slag, as well as possibly a fluxing agent such as K2C03 by example.



  This operation makes it possible on the one hand to obtain a clean cast iron, which can be used directly in a converter or in an electric oven, and on the other hand a phosphate slag which can be used in agriculture.



  In practice, the method of the invention makes it possible to treat slag and dust at the same time, to produce a clean metal which can be used in a conventional refining operation.



  In addition, the slag produced by the two stages of the process can be fully used for conventional applications.



  This process also makes it possible to obtain a mass effect, capable of clipping the variations in composition of a steel bath and of diluting the mineral parts.

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 Finally, this process generates practically no residue, which is particularly advantageous for the preservation of the environment.

Claims

CLAIMS 1. Process for recovering iron-rich steel residues, characterized in that a charge containing said residues is melted, in that said molten charge is subjected to a step of reduction of at least part of the oxides it contains to form a raw metal, and in that said raw metal is subjected to a conditioning step comprising a dephosphorization operation.

2. Method according to claim 1, characterized in that said charge is initially, at least in part, in the molten state.

3. Method according to either of Claims 1 and 2, characterized in that the melting and the reduction of the charge are carried out in a single step.

4. Method according to either of claims 1 to 3, characterized in that said charge contains at least one steel slag.

5. Method according to either of claims 1 to 3, characterized in that a reducing agent is added to said charge, after its fusion.

6. Method according to either of Claims 3 and 4, characterized in that a charge is melted further containing a reducing agent.

7. Method according to either of claims 1 to 6, characterized in that said filler also contains a mineral substance, called correction, containing at least one oxidized compound.

8. Method according to either of claims 1 to 7, characterized in that said raw metal is dephosphorus by means of a dephosphorization slag comprising iron oxides Fie203, a mixture of CaO oxides and Si02 in appropriate proportions, as well as a fluxing agent. <Desc / Clms Page number 7>

9. Method according to claim 9, characterized in that said melting agent consists essentially of potassium carbonate [K2CO3].

10. Method according to either of claims 1 to 9, characterized in that a heel of liquid metal is provided in the melting and / or reduction oven, before introducing said charge therein.