RU2205244C2

RU2205244C2 - Method for producing nickel-containing alloy

Info

Publication number: RU2205244C2
Application number: RU2000115662/02A
Authority: RU
Inventors: А.А. Баков
Original assignee: Баков Антон Алексеевич
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2003-05-27

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method involves providing reduction and melting in shaft furnace provided with detachable hearth, which is preliminarily filled with red hot coke; moving hearth under furnace shaft and hermetically connecting with it; maintaining temperature in hearth below melting temperature of iron and nickel particles produced in the process of reduction for performing direct-process iron manufacture during which slag is discharged; upon termination of process, separating hearth from furnace shaft and extracting nickel-containing alloy in the form of direct-process iron. EFFECT: increased efficiency, provision for ecologically safe and energy-economizing method for producing nickel alloys in furnace with detachable hearth. 2 cl

Description

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к производству никелевых сплавов в шахтных печах. The invention relates to the metallurgical industry, in particular to the production of nickel alloys in shaft furnaces.

Известен способ получения никелевых сплавов в шахтных печах [1], включающий загрузку шихты и кокса, подачу воздуха, восстановительный цикл, отделение металлического сплава от шлака, выпуск шлака и выпуск жидкого сплава. В этом способе с целью уменьшения уноса никеля со шлаком и улучшения последующего разделения никеля и железа для процесса сульфидирования применяют серу, содержащуюся в гипсе или серном колчедане. Недостатком этого способа является то, что 50% загружаемой серы удаляется с газами, ухудшая экологию. A known method of producing nickel alloys in shaft furnaces [1], including the charge and coke loading, air supply, recovery cycle, separation of the metal alloy from slag, slag discharge and liquid alloy discharge. In this method, in order to reduce the ablation of nickel with slag and to improve the subsequent separation of nickel and iron, sulfur contained in gypsum or pyrites is used for the sulfidation process. The disadvantage of this method is that 50% of the charged sulfur is removed with gases, degrading the environment.

Наиболее близким по технической сути является способ получения никельсодержащих сплавов в шахтной печи [2], включающий завалку печи никельсодержащим материалом, углеродсодержащим восстановителем, подачу воздуха, процесс восстановления, отделение шлака от жидкого металла, выпуск шлака через шлаковую летку и затем выпуск металла в жидком состоянии. Этот способ экологически более чистый, чем предыдущий, однако, является очень энергоемким, так как процесс ведется при высоких температурах во избежание образования настылей из восстановленных металлических частиц железа и никеля. Известно, что при большом объеме настылей образуется "козел", что может вывести печь из строя. The closest in technical essence is a method for producing nickel-containing alloys in a shaft furnace [2], including filling the furnace with a nickel-containing material, a carbon-containing reducing agent, air supply, reduction process, separation of slag from liquid metal, slag discharge through a slag gap and then metal discharge in a liquid state . This method is environmentally cleaner than the previous one, however, it is very energy intensive, since the process is carried out at high temperatures in order to avoid the formation of deposits from the reduced metal particles of iron and nickel. It is known that with a large volume of accretions a "goat" is formed, which can disable the furnace.

Известен способ переработки сульфидно-медно-никелевого материала во взвешенном состоянии [3], где происходит наращивание настыли на подине. Но, во-первых, этот способ проводят в электропечи, а предлагаемый способ - в шахтной печи. Во-вторых, наледь образуется из продуктов плавки цветных металлов, применяемых в качестве охладителей. То есть это сопутствующая операция, а выдачу штейна (сплава) производят в жидком состоянии, поэтому процесс плавки ведут при высоких температурах. A known method of processing sulfide-copper-Nickel material in suspension [3], where there is a buildup of nastily on the bottom. But, firstly, this method is carried out in an electric furnace, and the proposed method in a shaft furnace. Secondly, ice is formed from non-ferrous metal smelting products used as coolers. That is, this is a concomitant operation, and the matte (alloy) is produced in the liquid state, so the melting process is carried out at high temperatures.

Известен способ переработки комплексных железо-хромо-никелевых руд [4], в котором крицу получают во вращающихся печах диаметром 3,6 м и длиной 60 м. Недостатком данного кричного процесса является большой расход тепла и электроэнергии, низкая производительность и невысокая стойкость футеровки в кричной зоне. Кроме того, крица содержит 90,7-93,4% Fe и 1,48-2,94% Ni, что не может обеспечить эффективного промышленного производства никельсодержащего сплава из такой крицы. There is a method of processing complex iron-chromium-nickel ores [4], in which cricket is obtained in rotary kilns with a diameter of 3.6 m and a length of 60 m. The disadvantage of this critical process is the high heat and power consumption, low productivity and low lining resistance in critical zone. In addition, the creep contains 90.7-93.4% Fe and 1.48-2.94% Ni, which cannot ensure efficient industrial production of a nickel-containing alloy from such a creep.

Задачей изобретения является создание экологически безопасного и энергосберегающего способа получения никелевых сплавов в шахтной печи. The objective of the invention is the creation of an environmentally friendly and energy-saving method for producing nickel alloys in a shaft furnace.

Указанная задача решена в способе получения никельсодержащего сплава, включающем завалку шахтной печи никельсодержащим материалом, углеродсодержащим восстановителем, подачу воздуха, процесс восстановления, отделение и выпуск шлака, сбор никельсодержащего сплава, согласно изобретению способ осуществляют в шахтной печи со съемным горном, который перед завалкой печи наполняют раскаленным коксом, перемещают его под шахту печи и герметично соединяют с ней, загружают печь и проводят плавку шихты, при этом температуру расплава выдерживают ниже температуры плавления образовавшихся в процессе восстановления твердых частиц никеля и железа, осуществляя, таким образом, процесс крицеобразования, во время которого проводят выпуск шлака, по мере плавления и оседания шихты производят повторную завалку, после завершения процесса горн отделяют от шахты печи и извлекают крицу. Для упрощения сбора застывшей крицы и ускорения запуска в работу печи процесс ведут в съемном горне. Из горна крицу извлекают механическим путем. После охлаждения и измельчения производят разделение, например магнитной сепарацией, зерен металла и шлака. This problem is solved in a method for producing a nickel-containing alloy, including filling a shaft furnace with a nickel-containing material, a carbon-containing reducing agent, air supply, a reduction process, separating and releasing slag, collecting a nickel-containing alloy, according to the invention, the method is carried out in a shaft furnace with a removable furnace, which is filled before filling the furnace hot coke, move it under the shaft of the furnace and hermetically connect to it, load the furnace and carry out the melting of the charge, while maintaining the melt temperature below the melting temperature of the solid particles of nickel and iron formed during the reduction process, thereby performing a crys tallization process, during which slag is released, the charge is re-filled as the mixture melts and settles, after the process is completed, the furnace is separated from the furnace shaft and the cricket is extracted. To simplify the collection of frozen crits and accelerate the launch of the furnace, the process is carried out in a removable furnace. From the hearth, the cricket is extracted mechanically. After cooling and grinding, separation is carried out, for example by magnetic separation, of metal grains and slag.

Известно, что при высокотемпературных способах увеличивается количество восстановленных из окисленной никелевой руды частиц Ni и Fe. Однако они находятся в расплавленном состоянии и в большом количестве (до 15% и выше) уносятся со шлаками [1, с.131]. В предлагаемом низкотемпературном способе, хотя количество восстановленных частиц несколько снижается, их унос сокращается благодаря спеканию частиц с пустой породой. В то же время в горне происходит догорание частиц кокса, и в микрообъемах достигается высокая температура, в результате чего внутри коагулированных частиц возможно сплавление как между отдельными частицами Ni, так и между частицами Ni и Fe, что позволяет назвать извлеченную из крицы массу никельсодержащим сплавом. It is known that in high-temperature processes, the amount of Ni and Fe particles recovered from oxidized nickel ore increases. However, they are in a molten state and in large quantities (up to 15% and higher) are carried away with slag [1, p.131]. In the proposed low-temperature method, although the amount of reduced particles is somewhat reduced, their entrainment is reduced due to sintering of particles with waste rock. At the same time, coke particles are burned out in the furnace and high temperatures are reached in microvolumes, as a result of which fusion between individual Ni particles and between Ni and Fe particles is possible inside the coagulated particles, which makes it possible to name the mass extracted from the matrix as a nickel-containing alloy.

Из предшествующего уровня техники не выявлены источники известности способа получения никельсодержащего сплава в виде крицы в шахтных печах со съемным горном, а от известных способов предлагаемый существенно отличается. Следовательно, по мнению автора, предлагаемое изобретение соответствует изобретательскому уровню. From the prior art, no sources of fame for the method of producing nickel-containing alloy in the form of crits in shaft furnaces with removable mining have been identified, and the proposed method differs significantly from known methods. Therefore, according to the author, the present invention corresponds to an inventive step.

Способ осуществляется следующим образом. Наполняют горн раскаленным коксом, перемещают горн на тележке под шахту печи и соединяют с ней при помощи подъемника. При этом место стыка тщательно герметизируют. Затем производят завалку кокса и руды, содержащей соединения никеля. Одновременно подают подогретый воздух в фурменную зону, доводят температуру процесса до 1100-1400^oС. По мере плавления и оседания шихты производят повторную завалку. При этом восстановленные в высокотемпературной фурменной зоне горна твердые частицы железа и никеля опускаются вместе со шлаком в нижнюю часть горна, где оседают, образуя крицу в виде комков шлакометаллической смеси. А шлак как более легкоплавкий выпускают в процессе крицеобразования в жидком виде через отверстие в горне. По мере заполнения накопителя никельсодержащей массой содержимое шахтной печи в районе фурм уплотняется, эффективность дутья уменьшается, процесс затухает и прекращается. Время длительности одного цикла зависит от состава руды, емкости горна-накопителя, интенсивности дутья и температуры его подогрева.The method is as follows. The furnace is filled with red-hot coke, the furnace is moved on a trolley under the furnace shaft and connected to it by a lift. In this case, the junction is carefully sealed. Then, coke and ore containing nickel compounds are filled. At the same time, heated air is supplied to the tuyere zone, the process temperature is brought to 1100-1400 ^o С. As the mixture melts and settles, re-filling is carried out. In this case, the solid particles of iron and nickel recovered in the high-temperature tuyere zone of the hearth are lowered together with the slag into the lower part of the hearth, where they settle, forming a lump-like slag mixture in the form of lumps. And slag as more fusible is released in the process of crystallization in liquid form through an opening in the furnace. As the drive is filled with a nickel-containing mass, the contents of the shaft furnace in the tuyere region become denser, the efficiency of the blast decreases, the process decays and stops. The duration of one cycle depends on the composition of the ore, the capacity of the storage hearth, the intensity of the blast and the temperature of its heating.

При заметном замедлении процесса, когда скорость схода шихты уменьшилась в 1,5 раза, загрузку печи прекращают и производят ее выдувку, т.е. подают дутье до тех пор, пока уровень шихты не опустится ниже линии разъема шахты печи и горна. После чего опускают горн на 50-100 мм, тем самым отделяя его от шахты, и выкатывают на тележке в удобное место, где производят замену наполненного горна новым, уже заполненным раскаленным коксом. With a noticeable slowdown in the process, when the speed of the charge went down by 1.5 times, the furnace is stopped and its blowing is performed, i.e. supply blast until the charge level drops below the connector line of the furnace shaft and the hearth. Then they lower the hearth by 50-100 mm, thereby separating it from the mine, and roll it out on a trolley to a convenient place where they replace the filled hearth with a new, already filled with hot coke.

Новый горн на тележке закатывают под шахту, поднимают, уплотняют зазор и т.д. Весь цикл повторяется. A new forge on a trolley is rolled under a mine, raised, tightened the gap, etc. The whole cycle repeats.

Наполненный горн освобождают от крицы, выдавливая ее вместе с футеровкой специальным приспособлением. Затем горн футеруют заново, футеровку высушивают, внутрь засыпают раскаленный кокс, - горн вновь готов к работе. The filled horn is freed from the crowing, squeezing it together with the lining with a special device. Then the furnace is lined again, the lining is dried, red-hot coke is poured inside - the furnace is ready for work again.

Изобретение опробовано в производстве. The invention has been tested in production.

Новый низкотемпературный способ получения никельсодержащего сплава в шахтной печи со съемным горном позволяет значительно экономить энергоресурсы по сравнению с известными, не уменьшая при этом процент выхода никеля. Кроме того, экологически он значительно чище. A new low-temperature method for producing a nickel-containing alloy in a shaft furnace with removable mining can significantly save energy compared to the known ones, without reducing the percentage of nickel yield. In addition, it is much cleaner environmentally.

Источники информации
1. И. Д. Резник. "Совершенствование шахтной плавки окисленных никелевых руд". Москва, "Металлургия", 1983 г., с. 107-109.Sources of information
1. I. D. Reznik. "Improving mine smelting of oxidized nickel ores." Moscow, Metallurgy, 1983, p. 107-109.

2. И. Д. Резник. "Совершенствование шахтной плавки окисленных никелевых руд". Москва, "Металлургия", 1983 г., с. 177. 2. I. D. Reznik. "Improving mine smelting of oxidized nickel ores." Moscow, Metallurgy, 1983, p. 177.

3. Патент РФ 2118385, С 22 В 5/08. Бюллетень изобретений 24, 1998. 3. RF patent 2118385, C 22 V 5/08. Bulletin of inventions 24, 1998.

4. В.Ф.Князев и др. "Бескоксовая металлургия железа". - М.: Металлургия, 1972, с. 145-146. 4. V.F. Knyazev et al. Cox-free metallurgy of iron. - M.: Metallurgy, 1972, p. 145-146.

Claims

1. A method of producing a nickel-containing alloy, including filling a shaft furnace with a charge containing a nickel-containing material and a carbon-containing reducing agent, air supply, reduction, melting, separation and release of slag, collecting a nickel-containing alloy in the furnace, characterized in that the reduction and melting are carried out in a shaft furnace with removable furnace, which is filled with hot coke before filling the furnace, is moved under the furnace shaft and hermetically connected to it, while the temperature in the furnace is kept below the melt temperature the formation of iron and nickel particles formed during the recovery process, performing a crys tallization process, during which slag is produced, and after the process is completed, the furnace is separated from the furnace shaft and a nickel-containing alloy is extracted in the form of a die.

2. The method according to p. 1, characterized in that the cricket is extracted mechanically.