FR2543975A1 - Process for making it possible to discard a metallurgical slag containing oxidised sodium and phosphorus compounds on a dump or a slag heap - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé pour permettre le rejet d'une scorie sidérurgique contenant des composés oxydes du sodium
et du phosphore, sur un terril ou un crassier
La présente invention a pour objet un procédé pour le traitement des scories sidérurgiques contenant des composés oxydes du sodium et du phosphore en vue de permettre leur rejet définitif sur un terril ou un crassier.Process for allowing the rejection of a steel slag containing sodium oxide compounds
and phosphorus, on a heap or a dump
The subject of the present invention is a process for the treatment of steel slag containing oxides of sodium and phosphorus in order to allow their final discharge onto a heap or slag heap.
On connaSt une technique d'affinage d'alliages ferreux, plus particulièrement de fonte et d'acier, dans laquelle ces alliages sont soumis, à l'état fondu, à un traitement de déphosphoration et de désulfuration au moyen de carbonate de sodium, la déphosphoration étant opérée en milieu oxydant. Cette technique d'affinage trouve une application dans la déphosphoration et la désulfuration de la fonte, préalablement à sa décarburation en convertisseur d'aciérie. There is a known technique for refining ferrous alloys, more particularly cast iron and steel, in which these alloys are subjected, in the molten state, to a dephosphorization and desulphurization treatment by means of sodium carbonate, the dephosphorization being carried out in an oxidizing medium. This refining technique finds application in the dephosphorization and desulfurization of cast iron, prior to its decarburization in a steelworks converter.
Elle nécessite une consommation importante de carbonate de sodium et s'accompagne d'une production abondante de scories riches en sodium et en phosphore (REVUE DE METALLURGIE, Cahiers d'Informations
Techniques - 78ème annee, n 7, juillet 1981, T.EMI "Progrès récents
I I, dans ltélaboration de l'acier à l'oxygène, notamment au Japon", pages 639 à 651 : pages 649 à 651).It requires a significant consumption of sodium carbonate and is accompanied by an abundant production of slag rich in sodium and phosphorus (METALLURGY REVIEW, Information Notebooks
Techniques - 78th year, no 7, July 1981, T.EMI "Recent progress
II, in the development of oxygen steel, especially in Japan ", pages 639 to 651: pages 649 to 651).
Le rejet de telles scories sur un terril ou un crassier pourrait présenter un inconvénient, du fait de leurs teneurs élevées en composés hydrosolubles du sodium et du phosphore. Sous l'action des précipitations atmosphériques, ces composés hydrosolubles passeraient progressivement en solution, notamment à l'état de phosphate et de silicate de sodium qui risqueraient de contaminer les nappes d'eau souterraines et les cours d'eau. The rejection of such slag on a heap or a crass could present a disadvantage, because of their high contents in water-soluble compounds of sodium and phosphorus. Under the action of atmospheric precipitation, these water-soluble compounds would gradually go into solution, in particular in the form of phosphate and sodium silicate which would risk contaminating underground water tables and watercourses.
Pour contourner cette difficulté on a songé à traiter ces scories pour en extraire le phosphore et le sodium. A cet effet, selon un procédé connu, on disperse la scorie dans de l'eau, on filtre le liquide résultant pour en séparer les matières insolubles, puis on additionne de l'hydroxyde de calcium de manière à précipiter du phosphate de calcium, on filtre la suspension ainsi formée, on recueille le précipité de phosphate de calcium et on traite le filtrat avec un gaz contenant de l'anhydride carbonique, pour cristalliser du bicarbonate de sodium que l'on recueille par filtration (CENTRAL PATENTS INDEX, Basic Abstracts Journal, Section E, Week
A/22, 12 July 1978, Derwent Publications Ltd, Londres (Grande-Bretagne), abrégé 39003A/22 : demande de brevet japonais 78/42200 déposée le 29 septembre 1976, de NIPPON STEEL CORP).Ce procédé connu présente le désavantage de nécessiter trois étapes de filtration, qui sont des opérations longues et coûteuses. Deux de ces trois étapes de filtration précèdent la cristallisation du bicarbonate de sodium et il est nécessaire de les réaliser avec grand soin, afin de produire du bicarbonate de sodium de bonne qualité, valorisable par exemple en verrerie ou en sidérurgie apyres avoir subi un traitement de conversion en monocarbonate de sodium.To get around this difficulty, we thought of treating these slags to extract phosphorus and sodium. For this purpose, according to a known process, the slag is dispersed in water, the resulting liquid is filtered to separate the insoluble matters, then calcium hydroxide is added so as to precipitate calcium phosphate, the suspension thus formed is filtered, the calcium phosphate precipitate is collected and the filtrate is treated with a gas containing carbon dioxide, to crystallize sodium bicarbonate which is collected by filtration (CENTRAL PATENTS INDEX, Basic Abstracts Journal , Section E, Week
A / 22, July 12, 1978, Derwent Publications Ltd, London (Great Britain), abridged 39003A / 22: Japanese patent application 78/42200 filed September 29, 1976, of NIPPON STEEL CORP). This known process has the disadvantage of require three stages of filtration, which are long and costly operations. Two of these three stages of filtration precede the crystallization of sodium bicarbonate and it is necessary to carry them out with great care, in order to produce sodium bicarbonate of good quality, recoverable for example in glassware or in steelmaking after having undergone a treatment of conversion to sodium monocarbonate.
Le rendement de la réaction de l'hydroxyde de calcium avec les composés du sodium et du phosphore en milieu aqueux est par ailleurs faible, de sorte que ce procédé connu impose généralement la mise en oeuvre d'un excès important d'hydroxyde de calcium, qui n'est pas récupérable, complique la filtration et grève davantage encore le coût du procédé. The yield of the reaction of calcium hydroxide with the sodium and phosphorus compounds in an aqueous medium is also low, so that this known process generally requires the use of a large excess of calcium hydroxide, which is not recoverable, complicates filtration and increases the cost of the process even more.
Par ailleurs, les fontes industrielles produites au haut fourneau ou au four électrique contiennent généralement une teneur non négligeable en silicium. Au cours d'un traitement de déphosphoration-désulfuration de la fonte par le carbonate de soude, la quasi totalité du silicium de la fonte passe dans la scorie à l'état de silice. La présence de silice dans la scorie contrecarre grandement le traitement ultérieur de la scorie par le procédé connu précité, car, lors de l'étape de lixiviation de la scorie, la silice passe a l'état colloïdal dans l'eau, ce qui constitue un obstacle important à une filtration efficace. Furthermore, industrial cast irons produced in a blast furnace or an electric furnace generally contain a non-negligible silicon content. During a dephosphorization-desulfurization treatment of the pig iron with sodium carbonate, almost all of the silicon from the pig iron passes into the slag in the state of silica. The presence of silica in the slag greatly counteracts the subsequent treatment of the slag by the aforementioned known method, because, during the step of leaching the slag, the silica passes into the colloidal state in water, which constitutes a major obstacle to efficient filtration.
L'invention vise à fournir un procédé simple et économique pour le traitement des scories sidérurgiques qui évite les inconvénients du procédé connu décrit plus haut et permet leur rejet sur un terril ou un crassier, sans risquer une contamination des eaux souterraines et de surface. The invention aims to provide a simple and economical process for the treatment of steel slag which avoids the drawbacks of the known process described above and allows their rejection on a dump or a slag, without risking contamination of groundwater and surface water.
L'invention concerne a cet effet un procédé pour permettre le rejet d'une scorie sidérurgique contenant des composés oxydés du sodium et du phosphore. sur un terril ou un crassier, selon lequel on ajoute a la scorie maintenue à l'état fondu, un composé basique de métal alcalino-terreux capable de former avec le phosphore de la scorie, un composé insoluble dans l'eau. To this end, the invention relates to a process for allowing the rejection of a steel slag containing oxidized compounds of sodium and phosphorus. on a heap or slag heap, according to which is added to the slag maintained in the molten state, a basic compound of alkaline earth metal capable of forming with the phosphorus of the slag, a compound insoluble in water.
Dans le procédé selon l'invention, la scorie sidérurgique mise en oeuvre peut être toute scorie contenant des composés du sodium et du phosphore. Elle consiste avantageusement en une scorie résultant d'un traitement de déphosphoration et de désulfuration d'un alliage ferreux tel que de l'acier et plus généralement de la fonte produite au haut fourneau ou au four électrique. Elle. peut éventuellement contenir d'autres constituants habituels des scories sidérurgiques, notamment des composés du silicium, du manganèse, du fer, du soufre et du calcium, généralement des oxydes de ces éléments. In the process according to the invention, the steel slag used can be any slag containing sodium and phosphorus compounds. It advantageously consists of a slag resulting from a dephosphorization and desulphurization treatment of a ferrous alloy such as steel and more generally of the cast iron produced in the blast furnace or in the electric furnace. She. may optionally contain other usual constituents of steel slag, in particular compounds of silicon, manganese, iron, sulfur and calcium, generally oxides of these elements.
Le composé basique de métal alcalino-terreux doit etre choisi parmi ceux capables de réagir avec les composés du phosphore et du silicium de la scorie, en formant alors du phosphate de metal alcalino-terreux et du silicate de métal alcalino-terreux insolubles dans l'eau. Il peut etre choisi avantageusement parmi les oxydes, les hydroxydes et les carbonates de métal alcalino-terreux ou leurs mélanges. Les oxydes s'avent particulièrement avantageux, l'oxyde de calcium étant préféré. The basic alkaline earth metal compound must be chosen from those capable of reacting with the phosphorus and silicon compounds of the slag, thereby forming alkaline earth metal phosphate and alkaline earth metal silicate insoluble in water. It can be advantageously chosen from oxides, hydroxides and carbonates of alkaline earth metal or their mixtures. The oxides are particularly advantageous, calcium oxide being preferred.
Le composé basique de métal alcalino-terreux est mis en oeuvre en quantité suffisante pour insolubiliser la totalité du phosphore et, le cas échéant, du silicium de la scorie, l'insolubilisation consistant a faire passer le phosphore et, le cas échéant, le silicium de la scorie, dans des composés insolubles dans l'eau, notamment du phosphate et du silicate de calcium et éventuellement des sels mixtes de calcium et d'autres éléments de la scorie, notamment du sodium. The basic alkaline earth metal compound is used in an amount sufficient to insolubilize all of the phosphorus and, where appropriate, of the silicon from the slag, the insolubilization consisting in passing the phosphorus and, where appropriate, the silicon slag, in compounds insoluble in water, in particular phosphate and calcium silicate and optionally mixed salts of calcium and other elements of the slag, in particular sodium.
Selon l'invention, on ajoute le composé basique de métal alcalino-terreux à la scorie pendant que celle-ci est maintenue à l'état fondu. A cet effet, on peut par exemple disposer d'abord le composé basique de métal alcalino-terreux dans une nacelle servant à recueillir la scorie, puis verser la scorie en fusion dans la nacelle. On prèfère selon un mode d'exécution particulier du procédé, ajouter le composé basique a la scorie dès sa formation et, de préférence, pendant qu'elle est en contact avec le bain métallique qu'elle a servi a affiner, le bain jouant alors le rôle d'un volant thermique.Dans ce mode d'exécution du procédé selon l'invention, le composé basique de métal alcalino-terreux peut être ajouté a la scorie à l'issue du procédé d'affinage du bain métallique ou pendant celui-ci. En variante, on peut l'ajouter directement, in situ, au bain métallique avant les autres matieres scorifiables servant a la formation de la scorie ou en même temps que celles-ci. According to the invention, the basic alkaline earth metal compound is added to the slag while the latter is maintained in the molten state. For this purpose, it is possible, for example, to first place the basic alkaline earth metal compound in a nacelle used to collect the slag, then pour the molten slag in the nacelle. We prefer according to a particular mode of execution of the process, add the basic compound to the slag as soon as it is formed and, preferably, while it is in contact with the metal bath which it served to refine, the bath then playing the role of a thermal flywheel. In this embodiment of the method according to the invention, the basic alkaline earth metal compound can be added to the slag at the end of the refining process of the metal bath or during that -this. As a variant, it can be added directly, in situ, to the metal bath before the other scorifiable materials used for the formation of the slag or at the same time as these.
Par exemple, dans le cas où le procédé d'affinage est un procédé de déphosphoration et de désulfuration d'un bain d'alliage ferreux, par exemple de fonte, on peut ajouter simultanément du carbonate de sodium et de l'oxyde de métal alcalino-terreux sur le bain métallique, par exemple sous la forme de blocs composites de carbonate de sodium et d'oxyde de métal alcalino-terreux.For example, in the case where the refining process is a process of dephosphorization and desulfurization of a bath of ferrous alloy, for example of cast iron, sodium carbonate and alkali metal oxide can be added simultaneously - earthy on the metal bath, for example in the form of composite blocks of sodium carbonate and alkaline earth metal oxide.
Selon l'invention, après avoir ajouté le composé basique de métal alcalino-terreux à la scorie à l'état fondu, on évacue ou rejette la scorie sur un terril ou un crassier, sans la traiter au préalable avec de l'eau. Pour rejeter la scorie sur le terril ou le crassier, on peut avantageusement l'y déverser telle quelle à l'état fondu ; en variante, on peut aussi la verser d'abord dans une poche de coulée, l'y laisser se solidifier à l'air, puis transférer la scorie solidifiée sur le crassier. According to the invention, after adding the basic alkaline earth metal compound to the slag in the molten state, the slag is removed or discharged onto a heap or slag, without first treating it with water. To reject the slag on the heap or the slag, one can advantageously pour it there as it is in the molten state; alternatively, it can also be poured first into a ladle, let it solidify in air, then transfer the solidified slag to the crass.
Le procédé selon l'invention permet, pour la première fois, de rejeter sur un terril ou un crassier, des scories initialement riches en composés hydrosolubles du phosphore et du sodium, plus spécialemment des scories provenant de la déphosphoration de la fonte par du carbonate de sodium. Par ailleurs, eomparé au procédé connu décrit plus haut, le procédé selon l'invention permet des rendements plus élevés pour la réaction du composé basique de métal alcalino-terreux, en permettant notamment l'utilisation de celui-ci a l'état d'oxyde, par exemple d'oxyde de calcium, qui est très réactif, et il présente l'avantage supplémentaire d'une grande simplification, du fait qu'il ne nécessite pas d'étapes de lixiviation et de filtration. The method according to the invention makes it possible, for the first time, to discharge slag initially rich in water-soluble phosphorus and sodium compounds, more specifically slag from the dephosphorization of the cast iron by sodium. Furthermore, compared to the known method described above, the method according to the invention allows higher yields for the reaction of the basic compound of alkaline earth metal, in particular allowing the use of the latter in the state of oxide, for example calcium oxide, which is very reactive, and it has the additional advantage of great simplification, since it does not require leaching and filtration steps.
Des particularités et détails de l'invention ressortiront de la description suivante de la figure unique du dessin annexé, qui représente, à titre d'exemple, un schéma d'une forme d'exécution particulière du procédé selon l'invention. Special features and details of the invention will emerge from the following description of the single figure of the appended drawing, which represents, by way of example, a diagram of a particular embodiment of the method according to the invention.
Le procédé schématisé à la figure concerne le traitement d'une scorie sodique résultant d'un traitement de déphosphoration et de désulfuration par du carbonate de sodium, d'un bain de fonte produite par exemple au haut fourneau ou au four électrique. The process shown diagrammatically in the figure relates to the treatment of a sodium slag resulting from a treatment of dephosphorization and desulphurization with sodium carbonate, of a bath of cast iron produced for example in a blast furnace or in an electric oven.
On a effectué un traitement de déphosphoration et de désulfuration de la fonte par du carbonate de sodium. A l'issue du traitement, on a obtenu, dans une poche réfractaire 1, un bain de fonte 4 épurée en silicium, en phosphore et en soufre et une scorie sodique 5 a l'état fondu, contenant principalement des composés du sodium, du phosphore, du soufre et du silicium. A dephosphorization and desulfurization treatment of the pig iron was carried out with sodium carbonate. At the end of the treatment, there was obtained, in a refractory ladle 1, a cast iron bath 4 purified of silicon, phosphorus and sulfur and a sodium slag 5 in the molten state, containing mainly compounds of sodium, phosphorus, sulfur and silicon.
La scorie 5 a été traitée conformément au procédé selon l'invention. Slag 5 was treated according to the method according to the invention.
A cet effet, on verse dans la poche 1, immédiatement après formation de la scorie 5 sur le bain de fonte 4, une quantité suffisante d'oxyde de calcium 6 pour convertir la totalité du silicium et du phosphore de la scorie en phosphate de calcium et en silicate de calcium. On procède éventuellement à un brassage de la scorie, par exemple par insufflation d'un courant d'air, pour accélérer la dispersion de l'oxyde de calcium. On décrasse ensuite la fonte 4 que l'on transfère à l'aciérie et on déverse la scorie 5, telle quelle, à l'état fondu, sur un terril 7, où elle se solidifie.For this purpose, a sufficient amount of calcium oxide 6 is poured into the pocket 1, immediately after formation of the slag 5 on the pig iron 4, to convert all of the silicon and phosphorus from the slag into calcium phosphate and calcium silicate. The slag may be mixed, for example by blowing an air stream, to accelerate the dispersion of the calcium oxide. We then clean the cast iron 4 which we transfer to the steelworks and we pour the slag 5, as it is, in the molten state, onto a heap 7, where it solidifies.
Selon une variante du procédé qui vient d'être décrit, la scorie 5 recueillie du décrassage du bain de fonte 4 est déversée dans une poche réfractaire ou en bassin, où on la laisse se solidifier. According to a variant of the process which has just been described, the slag 5 collected from the cleaning of the cast iron bath 4 is poured into a refractory pocket or into a basin, where it is allowed to solidify.
La scorie solidifiée est ensuite évacuée telle quelle sur un crassier.The solidified slag is then removed as it is on a crass.
Pour faciliter l'évacuation de la scorie vers le crassier, on peut la soumettre à un traitement préalable de concassage et de broyage. To facilitate the evacuation of the slag towards the crass, it can be subjected to a preliminary treatment of crushing and grinding.
A titre d'exemple, on a soumis une fonte hématite à un prétraitement de désiliciation, puis à un traitement de déphosphoration et de désulfuration et, à cet effet, on l'a traitée avec 17 kg de carbonate de sodium par tonne de fonte. A l'issue du traitement de déphosphoration et désulfuration, le bain de fonte affinée était recouvert d'une couche de 17 kg environ de scorie fondue par tonne de fonte, ayant la composition pondéraie suivante
CaO : 5 z
SiO2 : 7,4 %
Fe : 5 %
MnO : 6 z
P205 16 %
S : 1%
Na20 : 57 %
Pour traiter cette scorie conformément au procédé selon l'invention, schématisé à la figure 1, on lui ajoute 4,4 kg dioxyde de calcium par tonne de fonte, tandis qu'elle est à l'état fondu sur le bain de fonte. On brasse éventuellement le mélange de scorie et d'oxyde de calcium pour accélérer la réaction de celui-ci avec le silicium et le phosphore. La scorie résultante contenait, par tonne de fonte, 8,4 kg de mélange de silicate et de phosphate de calcium et était ainsi prête à etre déversée telle quelle sur un terril. For example, a hematite cast iron was subjected to a desiliconization pretreatment, then to a dephosphorization and desulfurization treatment and, for this purpose, it was treated with 17 kg of sodium carbonate per tonne of cast iron. At the end of the dephosphorization and desulphurization treatment, the refined iron bath was covered with a layer of approximately 17 kg of molten slag per ton of iron, having the following weight composition
CaO: 5 z
SiO2: 7.4%
Fe: 5%
MnO: 6 z
P205 16%
S: 1%
Na20: 57%
To treat this slag in accordance with the method according to the invention, shown diagrammatically in FIG. 1, 4.4 kg of calcium dioxide are added to it per ton of cast iron, while it is in the molten state on the cast iron bath. The mixture of slag and calcium oxide is optionally mixed to accelerate the reaction of the latter with silicon and phosphorus. The resulting slag contained, per ton of pig iron, 8.4 kg of mixture of silicate and calcium phosphate and was thus ready to be poured as it is on a heap.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8305900A FR2543975B1 (en) | 1983-04-07 | 1983-04-07 | PROCESS FOR ALLOWING THE REJECTION OF A STEEL SLAG CONTAINING OXIDATED COMPOUNDS OF SODIUM AND PHOSPHORUS ON A TERRIL OR A CRASSIER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8305900A FR2543975B1 (en) | 1983-04-07 | 1983-04-07 | PROCESS FOR ALLOWING THE REJECTION OF A STEEL SLAG CONTAINING OXIDATED COMPOUNDS OF SODIUM AND PHOSPHORUS ON A TERRIL OR A CRASSIER |
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| FR2543975A1 true FR2543975A1 (en) | 1984-10-12 |
| FR2543975B1 FR2543975B1 (en) | 1989-09-15 |
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ID=9287733
Family Applications (1)
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| FR8305900A Expired FR2543975B1 (en) | 1983-04-07 | 1983-04-07 | PROCESS FOR ALLOWING THE REJECTION OF A STEEL SLAG CONTAINING OXIDATED COMPOUNDS OF SODIUM AND PHOSPHORUS ON A TERRIL OR A CRASSIER |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5342200A (en) * | 1976-09-29 | 1978-04-17 | Nippon Steel Corp | Production of alkaline metal carbonate from molten iron alloy refining slag as raw material |
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| FR2511037A1 (en) * | 1981-08-07 | 1983-02-11 | Siderurgie Fse Inst Rech | TREATMENT OF STEEL SLAGS FOR THEIR USE IN ROAD TECHNOLOGY |
| FR2523482A1 (en) * | 1982-03-22 | 1983-09-23 | Solvay | PROCESS FOR THE TREATMENT OF STEEL SLAGS CONTAINING OXIDATED COMPOUNDS OF SODIUM AND PHOSPHORUS. |
-
1983
- 1983-04-07 FR FR8305900A patent/FR2543975B1/en not_active Expired
Patent Citations (5)
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Non-Patent Citations (2)
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| PATENTS ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 2, no. 85, 12 juillet 1978, page 1195 C 78; & JP - A - 53 42 200 (SHIN NIPPON SEITETSU K.K.) 17-04-1978 (Cat. A,D) * |
| PATENTS ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 6, no. 174 (C-123)[1052], 8 septembre 1982; & JP - A - 57 88 023 (NIPPON KOKAN K.K.) 01-06-1982 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2543975B1 (en) | 1989-09-15 |
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