[go: up one dir, main page]

RU2299920C1 - Ferroalloy production process - Google Patents

Ferroalloy production process Download PDF

Info

Publication number
RU2299920C1
RU2299920C1 RU2005129221/02A RU2005129221A RU2299920C1 RU 2299920 C1 RU2299920 C1 RU 2299920C1 RU 2005129221/02 A RU2005129221/02 A RU 2005129221/02A RU 2005129221 A RU2005129221 A RU 2005129221A RU 2299920 C1 RU2299920 C1 RU 2299920C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminum
nickel
oxidized
smelting
slag
Prior art date
Application number
RU2005129221/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
кин Олег Вадимович За (RU)
Олег Вадимович Заякин
Владимир Иванович Жучков (RU)
Владимир Иванович Жучков
Александр Николаевич Норицин (RU)
Александр Николаевич Норицин
Леопольд Игоревич Леонтьев (RU)
Леопольд Игоревич Леонтьев
Олег Юрьевич Шешуков (RU)
Олег Юрьевич Шешуков
Юрий Борисович Мальцев (RU)
Юрий Борисович Мальцев
Original Assignee
Государственное Учреждение Институт металлургии Уральского отделения Российской Академии Наук (ГУ ИМЕТ УрО РАН)
ООО Производственно-коммерческое предприятие "Черметтехнологии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное Учреждение Институт металлургии Уральского отделения Российской Академии Наук (ГУ ИМЕТ УрО РАН), ООО Производственно-коммерческое предприятие "Черметтехнологии" filed Critical Государственное Учреждение Институт металлургии Уральского отделения Российской Академии Наук (ГУ ИМЕТ УрО РАН)
Priority to RU2005129221/02A priority Critical patent/RU2299920C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2299920C1 publication Critical patent/RU2299920C1/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention, in particular, relates to processing of oxidized base nickel ores and aluminum-containing nonferrous metallurgy wastes via reduction smelting in electric furnace. Process according to invention comprises providing oxidized nickel ore, smelting and metallothermic reduction in electric furnace, skimming of slag, refinement of metal melt with fluxing additives, after which metal is tapped. As reducing material, aluminum-containing aluminum production waste is used in amount 5 to 30% of the weight of oxidized nickel ore.
EFFECT: avoided use of expensive ferrosilicium as fluxing additive substituted with less expensive aluminum-containing reducer.
1 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к области черной и цветной металлургии, в частности к переработке никельсодержащих материалов восстановительной плавкой в электропечах, может быть использовано для переработки бедных окисленных никелевых руд, алюминийсодержащих отходов цветной металлургии.The invention relates to the field of ferrous and non-ferrous metallurgy, in particular to the processing of nickel-containing materials by reduction smelting in electric furnaces, can be used for processing poor oxidized nickel ores, aluminum-containing waste from non-ferrous metallurgy.

Известен способ получения никельсодержащих ферросплавов, получивший наибольшее распространение в мире, который включает обжиг окисленной никелевой руды в трубчатых вращающихся печах, восстановительную плавку с применением углеродистого восстановителя, скачивание шлака, рафинирование металлического расплава флюсующими добавками и последующую разливку полученного металла. [Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель. Т.2. - М.: Наука и технология, 2001. - 468 с.].A known method for producing nickel-containing ferroalloys, which has received the greatest distribution in the world, which includes roasting oxidized nickel ore in tubular rotary kilns, reduction smelting using a carbon reducing agent, downloading slag, refining metal melt with fluxing additives and subsequent casting of the obtained metal. [Reznik I.D., Ermakov G.P., Shneerson Y.M. Nickel. T.2. - M.: Science and Technology, 2001. - 468 p.].

Основным недостатком данного способа является невозможность получения богатого ферроникеля (более 8% никеля) из бедных окисленных никелевых руд с повышенным содержанием оксидов железа (к которым относится большинство отечественных окисленных никелевых руд) из-за аварийного вспенивания шлака.The main disadvantage of this method is the impossibility of producing rich ferronickel (more than 8% nickel) from poor oxidized nickel ores with a high content of iron oxides (which include most domestic oxidized nickel ores) due to emergency foaming of slag.

В качестве прототипа принят наиболее близкий по технологической сущности к заявляемому способ получения ферроникеля, применяемый на американском заводе «Риддл», который включает подготовку никелевой руды, плавку и металлотермическое восстановление, скачивание шлака, рафинирование металлического расплава флюсующими добавками и последующую разливку полученного металла. В качестве элемента-восстановителя используется кремний ферросилиция [Вейзагер М.Л., Кормилицын С.П. Современные методы переработки окисленных никелевых руд за рубежом // Цветные металлы. - 1992. №6. С.11-17 (прототип)].As a prototype, the method of producing ferronickel, closest in technological essence to the claimed one, used at the American Riddle plant, which includes nickel ore preparation, smelting and metallothermal reduction, slag loading, refining metal melt with fluxing additives and subsequent casting of the obtained metal, was adopted. Silicon ferrosilicon is used as a reducing element [Viseager M.L., Kormilitsyn S.P. Modern methods of processing oxidized nickel ores abroad // Non-ferrous metals. - 1992. No. 6. S.11-17 (prototype)].

Преимуществом данного способа является возможность получения богатого ферроникеля (более 8% никеля) из бедных окисленных никелевых руд без аварийного вспенивания шлака за счет исключения из состава шихты углеродистого материала. Основным недостатком этого способа является использование дорогостоящего восстановителя - ферросилиция.The advantage of this method is the ability to obtain rich ferronickel (more than 8% nickel) from poor oxidized nickel ores without emergency foaming of slag due to the exclusion of carbon material from the mixture. The main disadvantage of this method is the use of an expensive reducing agent - ferrosilicon.

Задачей настоящего изобретения является разработка нового металлотермического способа получения ферросплава, содержащего никель, позволяющего заменить дорогостоящий ферросилиций значительно более дешевым алюминийсодержащим восстановителем.The objective of the present invention is to develop a new metallothermic method for producing a ferroalloy containing nickel, which allows to replace expensive ferrosilicon with a much cheaper aluminum-containing reducing agent.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение извлечения никеля в конечный расплав за счет интенсификации перехода никеля и железа из оксидного расплава в металлическую фазу и активации химических реакций процесса восстановления.The technical result of the present invention is to increase the extraction of Nickel in the final melt due to the intensification of the transition of Nickel and iron from the oxide melt to the metal phase and activation of chemical reactions of the recovery process.

Поставленная задача решается тем, что в отличие от прототипа, включающего подготовку окисленной никелевой руды, плавку и металлотермическое восстановление, скачивание шлака, рафинирование металлического расплава флюсующими добавками и последующую разливку полученного металла, в предложенном способе в качестве восстановителя используют алюминийсодержащие отходы от производства алюминия (шлак, отсевы сушильных установок, печные выгребы, настыли и т.д.), взятые в количестве 5-30 мас.% от массы окисленной никелевой руды.The problem is solved in that, in contrast to the prototype, which includes the preparation of oxidized nickel ore, smelting and metallothermal reduction, slag downloading, refining of metal melt with fluxing additives and subsequent casting of the obtained metal, the proposed method uses aluminum-containing waste from aluminum production as a reducing agent (slag , screenings of drying plants, furnace cesspools, nastily, etc.) taken in the amount of 5-30 wt.% by weight of oxidized nickel ore.

Сущность изобретения заключается в том, что заявляемый способ получения ферросплава позволяет создавать в электропечи условия, необходимые для выплавки сплава с содержанием от 8 до 40 мас.% никеля без использования дорогостоящего ферросилиция. Предлагаемый способ получения ферросплава позволяет использовать дешевый вид восстановителя - алюминийсодержащие отходы от производства алюминия, которые помимо роли восстановителя в данном способе выполняют функцию флюсующих добавок. Заявляемый способ также позволяет вовлечь в переработку отходы производства цветной металлургии.The essence of the invention lies in the fact that the inventive method for producing a ferroalloy allows you to create conditions in an electric furnace necessary for smelting an alloy containing from 8 to 40 wt.% Nickel without the use of expensive ferrosilicon. The proposed method for producing ferroalloy allows you to use a cheap type of reducing agent - aluminum-containing waste from the production of aluminum, which in addition to the role of reducing agent in this method perform the function of fluxing additives. The inventive method also allows you to involve in the processing of waste production of non-ferrous metallurgy.

Окисленную никелевую руду перед плавкой необходимо подвергать просушиванию или обжигу для снижения удельного расхода электроэнергии, природной влажности шихтовых материалов и устранения слипаемости.Before melting, oxidized nickel ore must be dried or fired to reduce the specific energy consumption, natural moisture of charge materials and eliminate adhesion.

Количество алюминийсодержащих отходов, равное 5-30 мас.% от массы окисленной никелевой руды, является достаточным не только для полного восстановления железа из высших оксидов до низших, никеля до никеля металлического, но и части других металлов, содержащихся в никелевой руде в оксидной форме и способных в данных условиях к восстановлению, например для частичного восстановления железа из низших оксидов до железа металлического и кремния до кремния металлического. Причем нижний предел количества алюминийсодержащих отходов относится к окисленным никелевым рудам с пониженным содержанием оксидов железа (например, к магнезиальным никелевым рудам), а верхний предел - к никелевым рудам с повышенным содержанием оксидов железа (например, к железомагнезиальным и глиноземистым никелевым рудам).The amount of aluminum-containing waste equal to 5-30 wt.% By weight of oxidized nickel ore is sufficient not only for the complete reduction of iron from higher oxides to lower ones, nickel to metallic nickel, but also part of other metals contained in nickel ore in oxide form and capable of reduction under the given conditions, for example, for partial reduction of iron from lower oxides to metallic iron and silicon to metallic silicon. Moreover, the lower limit of the amount of aluminum-containing waste relates to oxidized nickel ores with a low content of iron oxides (for example, to magnesian nickel ores), and the upper limit to nickel ores with a high content of iron oxides (for example, to iron-magnesian and aluminous nickel ores).

Снижение количества восстановителя менее 5 мас.% от массы никелевой руды приводит к уменьшению степени извлечения никеля из-за кинетических затруднений при восстановлении слишком малого количества металла и недостатка алюминия на восстановление никеля. Увеличение количества восстановителя более 30 мас.% от массы никелевой руды приводит к необоснованному перерасходу восстановителя, ухудшению технико-экономических показателей плавки и образованию бедного по никелю ферросплава, имеющего ограниченный рынок сбыта.Reducing the amount of reducing agent to less than 5 wt.% By weight of nickel ore leads to a decrease in the degree of nickel extraction due to kinetic difficulties in recovering too little metal and lack of aluminum for nickel reduction. The increase in the amount of reducing agent more than 30 wt.% By weight of nickel ore leads to unreasonable overspending of the reducing agent, the deterioration of the technical and economic indicators of smelting and the formation of a nickel-poor ferroalloy having a limited sales market.

По окончании проплавления всей шихты расплав выдерживают в печи в течение 10-20 минут для более полного осаждения корольков металла из шлаковой фазы, после чего шлак скачивают (по возможности более полно).At the end of the melting of the entire charge, the melt is kept in the furnace for 10-20 minutes for more complete deposition of the metal kings from the slag phase, after which the slag is downloaded (if possible more fully).

Полученный черновой ферросплав при необходимости подвергают рафинированию от серы и фосфора флюсующими добавками.The resulting crude ferroalloy, if necessary, is subjected to refining from sulfur and phosphorus fluxing additives.

Товарный ферроникель разливают традиционными методами на грануляционной установке на гранулы 3-10 мм или на небольшие слитки массой 5-25 кг.Commercial ferronickel is poured by traditional methods on a granulation plant into 3-10 mm granules or into small ingots weighing 5-25 kg.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Заявляемый способ получения ферросплава был опробован на экспериментальном участке ОАО «Ключевский завод ферросплавов».The inventive method for producing ferroalloy was tested at the experimental site of OJSC "Klyuchevsk ferroalloy plant".

Использовались следующие материалы и оборудование:The following materials and equipment were used:

1. Окисленная никелевая руда Серовского месторождения двух типов, содержащая, мас.%:1. Oxidized nickel ore of the Serov deposit of two types, containing, wt.%:

- магнезиальная - 1,3 NiO; 3,6 Fe2О3; 3,5 FeO; 58,9 SiO2; 24,6 MgO; 2,1 Al2O3; 1,0 CaO; 0,01 SO2;- magnesia - 1.3 NiO; 3.6 Fe 2 O 3 ; 3.5 FeO; 58.9 SiO 2 ; 24.6 MgO; 2.1 Al 2 O 3 ; 1.0 CaO; 0.01 SO 2 ;

- железомагнезиальная - 1,3 NiO; 12,4 Fe2О3; 5,3 FeO; 56,5 SiO2; 17,0 MgO; 4,2 Al2О3; 0,3 CaO; 0,01 SO3.- iron-magnesian - 1.3 NiO; 12.4 Fe 2 O 3 ; 5.3 FeO; 56.5 SiO 2 ; 17.0 MgO; 4.2 Al 2 O 3 ; 0.3 CaO; 0.01 SO 3 .

2. Алюминийсодержащие отходы от производства алюминия содержащие, мас.%:2. Aluminum-containing waste from aluminum production containing, wt.%:

- алюмошлак - 22,0 Al; 1,5 Si; 1,5 Fe; 55,0 Al2O3; 8,5 SiO2; 6,1 MgO; 0,9 CaO;- aluminum slag - 22.0 Al; 1.5 Si; 1.5 Fe; 55.0 Al 2 O 3 ; 8.5 SiO 2 ; 6.1 MgO; 0.9 CaO;

- настыли (отходы, собранные с поверхности рабочего пространства печи после проведения серии плавок по производству вторичного алюминия) - 34,0 Al; 0,5 Si; 2,1 Fe; 45,1 Al2О3; 9,1 SiO2; 7,2 MgO; 1,0 CaO.- nastilya (waste collected from the surface of the working space of the furnace after a series of heats for the production of secondary aluminum) - 34,0 Al; 0.5 Si; 2.1 Fe; 45.1 Al 2 O 3 ; 9.1 SiO 2 ; 7.2 MgO; 1.0 CaO.

3. Муфельная печь.3. Muffle furnace.

4. Дуговая электропечь с мощностью трансформатора 100 кВА.4. Electric arc furnace with a transformer capacity of 100 kVA.

Порядок проведения плавок был следующий. Окисленную никелевую руду предварительно прокаливали в муфельной печи в течение 3 часов. Прокаленную руду тщательно перемешивали с отходами алюминиевого производства и частично (около 25% от общей массы шихты) загружали в дуговую электропечь. После этого проплавляли нейтральный запал для формирования шлакового расплава. Затем, по мере проплавления добавляли оставшуюся часть шихты. После проплавления всего объема шихты проводили выдержку расплава в течение 15 минут. Шлак скачивали, оставляя над металлом тонкий оксидный слой. Затем проводили разливку металла.The order of the bottoms was as follows. The oxidized nickel ore was preliminarily calcined in a muffle furnace for 3 hours. The calcined ore was thoroughly mixed with aluminum waste and partially (about 25% of the total mass of the charge) was loaded into an electric arc furnace. After this, a neutral fuse was melted to form a slag melt. Then, as the penetration was added the remainder of the mixture. After melting the entire volume of the charge, the melt was held for 15 minutes. Slag was downloaded, leaving a thin oxide layer above the metal. Then the metal was cast.

Состав шихты и основные показатели экспериментальных плавок представлены в таблице.The composition of the charge and the main indicators of the experimental heats are presented in the table.

Проведенные испытания показали, что предлагаемый способ получения ферросплава позволяет выплавлять в электропечи ферроникель из окисленных никелевых руд и алюминийсодержащих отходов от производства алюминия без использования в шихте коксика и ферросилиция. Сравнивая технологические показатели плавки по предлагаемому способу и прототипу, необходимо отметить, что при примерно равном содержании никеля в конечном ферросплаве (таблица, плавки №№1, 5, 6) в предлагаемом способе наблюдается повышение извлечения никеля в металл за счет применения более активного вида восстановителя и наибольшего распределения элемента-восстановителя по объему. Экономический эффект от использования предложенного изобретения достигается в основном за счет применения дешевого вида восстановителя - алюминийсодержащих отходов цветной металлургии взамен дорогостоящего ферросилиция.The tests showed that the proposed method for producing a ferroalloy allows smelting ferronickel from oxidized nickel ores and aluminum-containing waste from aluminum production without using coke and ferrosilicon in the charge. Comparing the technological indicators of smelting according to the proposed method and prototype, it should be noted that with approximately equal nickel content in the final ferroalloy (table, smelting No. 1, 5, 6) in the proposed method there is an increase in the extraction of nickel in the metal due to the use of a more active type of reducing agent and the largest distribution of the reducing element by volume. The economic effect of using the proposed invention is achieved mainly through the use of a cheap type of reducing agent - aluminum-containing non-ferrous metallurgy waste instead of expensive ferrosilicon.

Таблица
Результаты экспериментальной выплавки ферросплава по заявляемому способу получения
Table
The results of experimental smelting of ferroalloy according to the claimed method of obtaining
№ п/пNo. p / p Тип никелевой рудыNickel Ore Type Количество восстановителя, мас.% от массы окисленной никелевой рудыThe amount of reducing agent, wt.% From the mass of oxidized Nickel ore Содержание Ni в ферросплаве, мас.%The Ni content in the ferroalloy, wt.% Извлечение Ni, мас.%*Extraction of Ni, wt.% * Ферросилиций марки ФС45Ferrosilicon grade FS45 АлюмошлакAluminum slag Печные выгребыFurnace racks ПрототипPrototype 1one ЖелезомагнезиальнаяIron Magnesia 55 -- -- 15fifteen 9191 Предлагаемый способThe proposed method 2**2 ** МагнезиальнаяMagnesian -- 4four -- 5353 7575 33 МагнезиальнаяMagnesian -- 55 -- 4040 9191 4four ЖелезомагнезиальнаяIron Magnesia 1010 3939 9292 55 ЖелезомагнезиальнаяIron Magnesia -- -- 11eleven 15fifteen 9494 66 ЖелезомагнезиальнаяIron Magnesia -- 15fifteen -- 1616 9595 77 ЖелезомагнезиальнаяIron Magnesia -- 30thirty -- 88 9696 8** 8 ** ЖелезомагнезиальнаяIron Magnesia -- 3535 -- 66 9696 * Из-за колебаний содержания никеля в руде извлечение никеля определяли по соотношению Ni в шлаке и металле.
** В данных плавках принято количество алюминийсодержащих отходовошлака, выходящее за пределы заявляемого способа получения ферросплава.
* Due to fluctuations in the nickel content in the ore, nickel recovery was determined by the ratio of Ni in the slag and metal.
** In these smelts, the amount of aluminum-containing waste slag that goes beyond the proposed method for producing ferroalloy is accepted.

Claims (1)

Способ получения никельсодержащего ферросплава, включающий подготовку окисленной никелевой руды, плавку и металлотермическое восстановление в электропечи, скачивание шлака, рафинирование металлического расплава флюсующими добавками и последующую разливку полученного металла, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют алюминийсодержащие отходы от производства алюминия, взятые в количестве 5-30 мас.% от массы окисленной никелевой руды.A method for producing a nickel-containing ferroalloy, including the preparation of oxidized nickel ore, smelting and metallothermic reduction in an electric furnace, slag charging, refining of a metal melt with fluxing additives, and subsequent casting of the obtained metal, characterized in that 5-containing aluminum-containing wastes from aluminum production are used as a reducing agent, taken from aluminum production -30 wt.% By weight of oxidized nickel ore.
RU2005129221/02A 2005-09-19 2005-09-19 Ferroalloy production process RU2299920C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005129221/02A RU2299920C1 (en) 2005-09-19 2005-09-19 Ferroalloy production process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005129221/02A RU2299920C1 (en) 2005-09-19 2005-09-19 Ferroalloy production process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2299920C1 true RU2299920C1 (en) 2007-05-27

Family

ID=38310691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005129221/02A RU2299920C1 (en) 2005-09-19 2005-09-19 Ferroalloy production process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2299920C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9376733B1 (en) * 2012-09-26 2016-06-28 Walter B. Freeman Method of remediating aluminum smelter waste

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2217505C1 (en) * 2002-03-22 2003-11-27 Региональное уральское отделение Академии инженерных наук РФ Method of processing nickel-bearing iron ore raw material

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2217505C1 (en) * 2002-03-22 2003-11-27 Региональное уральское отделение Академии инженерных наук РФ Method of processing nickel-bearing iron ore raw material

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВЕЙЗАГЕР М.Л. и др. Современные методы переработки окисленных руд за рубежом. - Цветные металлы, №6, 1992, с.11-17. *
ПИМЕНОВ Л.И. и др. Переработка окисленных никелевых руд. - М.: Металлургия, 1972, с.68-72. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9376733B1 (en) * 2012-09-26 2016-06-28 Walter B. Freeman Method of remediating aluminum smelter waste

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101345063B1 (en) Method for producing ferroalloy containing nickel
AU717488B2 (en) Method of recovering metals from slags
RU2539890C1 (en) Method for steel making in electric-arc furnace and electric-arc furnace
RU2083681C1 (en) Briquette for production of pig iron and steel
Li et al. Ferronickel Preparation from Nickeliferous Laterite by Rotary Kiln‐Electric Furnace Process
CN103484596B (en) Semi-steel slagging agent and its preparation method and semi-steel steelmaking method
US4543122A (en) Magnesium production
RU2299920C1 (en) Ferroalloy production process
Tian et al. Smelting characteristics of nickel‑chromium‑manganese bearing prereduced pellets for the preparation of nickel saving austenite stainless steel master alloys
US20140060251A1 (en) Process of the production and refining of low-carbon dri (direct reduced iron)
CN100535132C (en) Iron and steel metallurgical compound refining agent
RU2119546C1 (en) Method of producing ferroalloy
RU2374349C1 (en) Method of smelting of vanadium-bearing alloys
EA037174B1 (en) Method for preparation of flux based on secondary aluminum-containing slag
RU2247169C1 (en) Method of production of complex siliceous ferro-alloy
CN100436618C (en) Fusing agent used under high temperature fused state
RU2294978C1 (en) Method of production of the ferroalloy
RU2310694C2 (en) Ferronickel production process
CN1043249C (en) One-step method for producing silicon-aluminum-barium-iron alloy composite deoxidizer by submerged arc furnace
RU2309189C2 (en) Method of production of ferro-alloy
RU2193605C1 (en) Method of processing iron-manganese concretions containing phosphorus
RU2354735C2 (en) Method of receiving of chrome-bearing alloy
RU2697129C2 (en) Method of loading charge into arc electric furnace for steel melting
ADILOV COMPLETE RECYCLING OF COPPER SMELTING SLAG DUMPS WITH ZINC OXIDE RECOVERY AND PRODUCTION OF CAST IRON AND CERAMIC PRODUCTS
SU1744137A1 (en) Method of producing manganese slag

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120920