RU1785520C - Способ переработки фосфатных шлаков - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени . фосфатные шпаки получают путем восстановительной плавки ик и последующей обрэботш полученных продуктов,, В расплав фосфатного шлака ввод т кремнеземсодержащие промышленные отходы фракции tO.I им в количестве 16-39% от массы расплава Раздел ют расплав на вторичный шпак, используемый дн  производства минеральной ваты, и металлический сплав, Металлический сплав измельчают и свод т в струю фосфорного шпака в количестве 20-35% от его массы при соотношении Р/оксиды Fe, равномО,15-0,31, и выдерживают 25-45 мин, В качестве крем- неземсодер;кащи промышленных отходов используют зону от сжигани  углей, отсевы фосфорно-кремнистьк сланцев, шунгитов. ел С

Description

Изобретение относитс  к способам переработки металлургический фосфагшлаков и некондиционной кремнесодержащей мелочи и может быть использовано дл  утилизации отвапьныд в насто щее врем  материалов металлургической, энергетической и горнохимической промышленностей с получением ценных продуктов,

Известен способ переработки доменных шлаков с цепью получени  удобрений, включающий сплавпение доменного шлака, аппатитового концентрата, извести и гипса в нейтральной атмосфере с последующей гранул цией образовавшегос  расплава в воде (1)

Недостатком данного способа  вл етс  невысоте качество конечных продуктов и недостаточна  степень использовани  некондиционны ; материалов Это происходит вследствие того,.что на плавку поступают качественные по грансЪсгаву дефицитные продукты (аппатаи, гипс,, известь), а в результате получаютс  удобрени , которые имеют низкое содержание фосфора, доступного растени м Все соединени  железа и другп ; рудны компонентов остаютс  в шлаке ,, который при внесении в почву будет служить источником ее загр знени , Утилизаци  эти) компонентов по пр мому назначению не предусматриваетс 

Известно,что на отечественный заводах черной металлургии переработка сталеплавильны фосфатшпакоо заключаетс  в охлаждении . жидкого шплка, грубом дроблении , отборе крупны ; кусюв металла электромагнитной шайбой (2).

СО

ел ел

р

со

Шпаки-удогфштч, полученные по этой геиномогнн имеют невысокое качество,, Содержание РдОз не превышает 7-10%, На низком уровне находнтгп степень использовани  отходов, т.к. не предусмотрено извлечение из шпаков тонкбдпспергГнын коропьков металлического железа, окшдз железа, марганца, ванади 

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  способ извлечени  ванади  в ферофосфориз ыанадий-феррофосфатныи: материалов, представл ющий плавление последним, с углеродистым восстановителем в присутствии железа в количестве достаточном дл  образовани  феррофосфата лишь с частью фосфора, содержащегос  в и с; однпм мзтериапе, с последующей подув- i.ofi до попного окиспрнгт ванади  (3.)

Одnai-о и 31 ит способ игICCT недостатки, которые только усугуб тс  при применении его к фосфзтшпакам отечественных заводов . Основным1 из недостатков  вл етс  низкое качество конечных продуктов, Шпак; от процесса восстпновпени  пригоден топько дл  производства щебенки В шлаке, полученном при продувке феррофосфата, парадус оксидами ванади , будетна одить- С п большое количество Гдп 7-20% каждого ) оксидов фосфора, железа, марганца, кремни 

Дл  последующего извлечени  эти ма- териаппв в соединении , имеющие практическое значение, понадобитьс  цела  аппэрэтурно-те нопогичесг.ал пини , Невысокую ценность представл ет и продутый фсррофосфор, который будет иметь нестабильное содержание фосфора от 2 до 11%, Громе того, при реализации такой схемы невозможно попутно перерабатывать не- кондиционную мелочь типа зол, спанцео и т..д Сам процесс продувки феррофосфора требует также значительны: дополнительных затрат,

Если с качестве ваиадп -феррофосфаг- ного материала Брать существующие фос- Ф ,зт ш л а к. и К а р м е т к о м б и н ата, с о д е р :ж а щи е незначительно количество ванади  (не более 0,11-1,0 ), то при осуществлении данного техничеЬого решени  ванадий разойдетс  по промпродуктам,

Цепью изобретени   вл етс  обеспечение получени  сырь  дл  производства минеральной ваты, фосфатный, удобрении и металла,.

В качестве некондиционной кремне- земсодержащей f leno1 ILI могут быть использованы золы от сжигани  углей, юкса, отсевы фосгрорнок ремнистьгч; сланцев Ф1- С) и шун- гитов..

Проведенные исследовани  показали, что введение в фосфатшлаки на стадии из спива из конвертера негвндицпонной к рем- неземсодер + ащей мелочи (зол, ФУС, шунгита ) в количестве 16-39% от массы шпака по звоп ет получить за счет физического теп- л i шлашв и теплоты силикатообразовани  достаточно прочный и однородный материал , типа агломерата Он может быть успешно

восстановлен в существующих электротермические печа без нарушени  технологического режима плавки,, Фазовые изменени , происход щие при введении в фосфатшпа- ки неюндиционноп кремнеэемсодержащеП

мелочи, способствует переводу при восстановлении в метали на 92-00% Р, Fe, V, что соответствует практике получени  каждого из этих элементов из присущего дл  ни сырь ,, Вторичные шпат полностью отвечают юндпци м исходны материалов дл  производства минеральной ваты f марки А, В по ГОСТ 18366-81).

Обработка полученным металлом спиваемого из конвертера шлака в количестве

0,2-0,35 от массы последнего позвол ет добитьс  достаточно попного протекани  окислительно-восстановительны: реакцией в шлаках различного химсостава,, обуславливаемого как стади ми скачивани  шлака,

так и целевым назначением конвертерной плавки.

Необходимое условие Рнет/Реокс 0,31 позвол ет п услови х ограниченного температурного диапазона остывающих шлаков

поддерживать оптимальную температуру дпп попного перераспределени  продуктов плавки по фазам в течение минут, которое необходимо дл  достижени  максимума селективности и стабилизации установившегос  равновеси .

Металл в новую порцию сливаемого шпака может вводитьс  в расплавленном состо нии, в виде кусков или вдуванием порошка ,

Таким образом, реализаци  данного способа переработки фосфатшпаков и некондиционной мелочи (например шлаков сталеплавильного производства и зол ТЭЦ Карметиомбината) позвол ет за счет вторичны энергоресурсов безотходно переработать в два раза больше шлаков, вовлечь в производство некондиционные материалы (мелочь, отсевы) и получить конечные продукты, которые за счет цсленаправленного распределени  компонентов, имеют большую народнохоз йственную ценность; шпат, содержание только оксиды кальци , кремни , магни  и алюмини  можно использовать на производство мин ваты:; шлаки содержание 15-20% лимоннорастворимого РзОз и не более 5-6% Ре - на фосфатные удобретени ; комплексный фер- росппав, содержащий 1,5-3,3% Vu не более 1,2% Р - как лигатуру дн  получени  авто- пзтнык сталей.

При определенны v услови  к (аномали м в фазовых состава) при расчетные соотношени х металл/шлак и Рмет/Ре0кс не удаетс  полностью перевести все .железо в сплав,. Однако,, как показали петрографиче- ские исследовании недовосстановпенное железо во случа , оговоренные формулой изобретени , выдеп егс  в виде прочной гематито-вюститовой св зи, котора  при дроблении и магнитной сепарации легко отдел етс  из шлаюв-удобренпй и по.ет быть использована в аглодоменном производстве,,

Существование диапозонов параметров объ сн етс  следующим образом:

При введении в расплавленный шпак; к ремнеземсодер-кащей мелочи в количестве меньше 16 и больше 39% затрудн ет последующее проведение злектротермпче- .скрй плавки В первом случае из-за вспени- вани  шпака, плохого распределени  шлака и сплава,. Во втором из-за нехватки физического тепла шла а дл  оппавпенич всей массы мелочи,, При этом ухудшаетс  газопроницаемость шихты, увеличиваетс  пылевынос

Кроме того, в том и в другом случае восстанавливаема  не отвечает оптимальном/ фазовому соотношению компонентов , при котором максимальном воз- можно восстановление все рудник компо- нентои:: в 1-м случае - железа и ванадии, во 2-м случае - Р и V

Шлак: практически во все эти, случат не отвечаеттребовани м ГОСТ 18866-81 на минеральную оату.

При введении в посую порцию шпака сплава в количестве менее 0,2 от пассы шпака практически дл  все существующим составов , фосфатшлзкоп не будет достигнута полнота окислительно-восстановительны:- реакций, Б результате этого ухудшитс  качеств конечны. продуктов-; сппаоа по V и Р, шпака -удобрени  -по железу

При введении более 0,4 от маггы шлака сплава, часть сплава не усво ггс , особенно при весовом соотношении Р ieT/Fe 0|., l5

Поспеднее условие неблагопри тно оказываетс  на цел  технического решени  roBcevслуча , т к, ограничиваетдости- ение максимальной селективности распределени  все элементов (/, Fe, P) по фазам в услови 1 : ограниченного теплового реч-има остмвающего расплава шпаков При Рмшт/Реокс 0,31 резко снижаетс  качество сплава из-за повышение содержани  ф ОСфора, снижаетс  РлОд в шлака -.

Диапазон по времени 25-45 минут вы- дер-кивани  расплава опгимален дл  дости- жени  максимальной селективности распределени  элементов по фазам (особенно это важно дл  ванади .) и установлени  равновесии дп  все конвертерных фосфатшлак ов КарМК

При более к о ротком времени у к удшитс  качество и сплава, и шлаков (особенно по V и Р) При более длительном времени шлаки, спитые с пони + енной температурой начнут кристаллизоватьс , а при достаточно высокой температуре возмо-кно в конце частичное протекание процесса окислени  .железа с ухудшением качества шлак а и уменьшением количества сплава,,

При м с р 1, 1 кг фосфатшпакз,, содержащий в масс % 7,3 РцОл; 41,4 СаО, 14,1 5102; 0,02 МдО, 4,36 МпО, 1,8 ЛЬОз, 0,82 V zO1, остальное оксиды железа и корольки рпсппавп ют и спивают на золу, имеющую 52,9% SI02, 25,1% AbOi, 6,9% СаО, 1,2% МДО, остальные оксиды железа, марганца, фосфора Количество золы составл ет 39,5% от массы шпака.

Полученную шихту плав т в присутствии коксика при температуре I500°C В результате плавки получают шлак, соответствующий по ГОСТ марке В на материал дп  производства MI шпаты

Сппап после отделени  от шпака и лачденп  дооб ти ввод т п рэсплзп шлака исходного состава о количестве 0,27 от массы последнего при соблюдении соотношени  Риет/Fe оксид 0,24 и пыдер г ивают 35 мин. При этом получают 0,350 кг юмппекс- ного иппапа, содор :к.ащего масс /„ 0,2 Р и 3,3 V, и шпака. Шпак измельчают и подпер- гают магнитной сепарации В результате чего получают 0,90 кг шпака, содержащего 15,2% PzOs в лимонно-растворимоп форме и 2,2% Ре05щ ,   так-ке магнитна  фрпт ци  | 0,033 кг), на 97 состо ща  ш оксидов железа

Таким образом, при реплизаиии данного способа было практически безотходное переработано более 2 кг шпана, 0 395 к.г некондиционной мепо-ил (золы) с получением более 1 кг шлэка длп ппнпаты 0,9онт качественного шпака-удобрени  с повышенным содержанием (15,2%) и пониженным содержанием непеза (22%|, магнитна  фракци , котора  мсккет быть ис- пользосзпо D агломерации и к-оглппгксный

НИЗКОфОСфОрИСТЫЙ (. 0 2°,, Р) СПМЭО В 1 ОТОром сконцентрирован ваналип из 2- порций шп,31 а (3,3% |

Припер 2 1 иг расплавленного фосфатшлага, содержащего в мае, %: 37,16 СаО, 7,5 SI02; 2,2 МпО, 5,5 PzQs; 6,34 МДО; 2,0 АЬОз, 0,35 VjOg; остальное железа и оксиды зашли на смесь шум гита (0,06 кг),; содержащего,мае, %:08,1 3102,9,5% С;0,25 V, остапьное оксиды кали  и натри , и фос- форно-кремнисты сланцев (ФКС) (0,10 кг), содержащий;, мае, %:: 20,1 РдОб, 44,1 SI02 22,4 СаО; 4,9 МдО, 5,6 СОп, остальное - оксиды железа, алюмини , кали , натри , Количество смеси некондиционной мелочи (фракци  - 0,1 мм) составило 16% от массы шлака

Полученный материал восстанавливают о mm-ом при t 15ГЮ°С В результате ппаеки был получен шлак:, соответствующий марне В ГОСТа на исходной сырье дл  производства минваты

После слива шлака оставшийс  металл спивают на расплав новой порции фосфош- лакэ постава, приведенного в примере 1, из расчета 0,35 части металла на 1 масть шлака при соотношении Рмег/Решп 0,15, Выдержка составила 25 мин. Выход сплава, содержащего 2,0% V и 0,4% Р, составил 0,440кг.

Полученный шлак измельчают и подвергают магнитной сепарации, котора  позволила выделить 0,063 kr магнитной фракции, на 97% состо щей из оксидов железа В немагнитной фракции содержалось 10,1% РгОб в шлмоннорастаоримой ферме и 3,4%.

РйоОщ

Таким образом, при незначительный: затратах энергии и ресурсов было переработано свыше 2 кг фосфатшпака 0,16 кг некондиционной мелочи (шунгита и ФКС) с получением 0,75 кг шлака, дл  производства минваты 0,82 кг шпака - удобрени , содержащего 18,1 % PiOi и лишь 3,4 Ре0вщ 0,063 кг оксидов железа и 0,440 кг комплексного сплава, обогащенного ванадием и содержащего лишь 0,4% Р,

Примерз 1 кг расплавленного шласа, содержащего, мае,. %. 18,9 SlOa; 1,2 АЬОз; 45,1 СаО. 6,3 МдО, 11,5 PiOs: 0,89 ViOs, остапьное - железо и его оксиды, слили на смесь золы от сжигани  угл  (100 г), шунгига (100 г), фосфатокремиистых сланцев (50 г), представл ющие из себ  некондиционную мелочь фракции - 0,1 мм, Всего мелочь составила 25% от массы шлака,

Агломерированную смесь восстанавливают коксом при t 1500°C в течение 40 минут,

Полученный от плавки шпак (1000 г) полностью Соответствовал материалу дл  получении минеральной ваты

Металл охлаждают, измельчают до фракции - 0,1 мм и вдуваютаргоном в шпак, содержащий: 5,6% PzOs и 17,1% Ре0ощ,, в количестве 0,2 от массы шлака, Весовое соотношение Рмег/Реокс, составило 0,31, После выдержки в течение 45 мин, было- получено 0,85 кг шлака, содержащего 19,1 % PzOsn 1,3 Реобщ и 0,32 кг сплава, содержащего 3,3% Vи 1,2% Р,

Таким образом, в результате было переработано более 2 кг отвальные шла нов и 0,25 кг некондиционной мелочи с получением 1,0 кг щебн  дл  минваты, соответствующего ГОСТ 18066-81, марке А,

шлака-удобрени  практически лишенного оксидов рудных материалов (Ре, V) с содержанием 19,1% PjOs в лимоннорастворимой форме и 0,32 кг сплава, имеющего низное содержание фосфора и сконценгрировавшего в себе 96% ванади , находившегос  в шлаке,.

При м е р 4, При восстановлении фос- фатш паи а (состав по примеру 2) и последующей продувке полученного металла

кислородом (по прототипу) получают шлак, содержащий 8.5 VjOs, 25,1% PaOs, 27,2% РеобщИ 6,0% SI02 Отсюда видно, что проведение дорогосто щей продувке дл  полученных сплавов до полного окислени 

ведет к значительному окислению железа и фосфора,

По данному техническому решению можно перерабатывать отвальные в насто щее врем  конвертерные шлаки и негеондиционную мелочь, (золы, шунгиты, ФКС) с использованием физического тепла шлака и с получением конечны продуктов, в которых целенаправленно перераспределены все ценные компоненты шлака и вводимых материалов (шлаков дл  минваты, свободных практически от фосфора, железа и марганца, шлаков-удобрений, обезже- лезных и содержащие PaOs на уровне суперфосфата; и комплексных сплавов, оботащенных по ванадию),

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1 Способ комплексной переработки

   фосфатных шпаков путем восстановительной плавки их и последующей обработки полученных продуктов, отличающий- с   тем, что, с цепью обеспечени  получени  сырь  дл  производства минеральной ваты,

   фосфатных удобрений и металла, в расплав фосфатного шлака ввод т кремнеземсо- держащие промышленные отходы фракции 0,1 мм в количестве 16-39% от массы расплава, раздел ют его на вторичный шлак, используемых дл  производства ми

   неральной ваты, и металлический сплав, по-.. Способ по п.. 1, о т л и ч а ю щ и и с  

   следний измельчают и ввод т в струю фос-тем, что в качестве кремнеземсодержащих

   форного шлака в количестве 20-35% от егоот«одов используют золу от сжигани  углей

   пассы при отношении Р/оксиды Fe 0,15-отсевы фосфорно-сремнисты епанцев, шун0 ,31 и выдерживают 25-45 мин,5 гитов,