[go: up one dir, main page]

RU2479648C1 - Red sludge pyrometallurgical processing method - Google Patents

Red sludge pyrometallurgical processing method Download PDF

Info

Publication number
RU2479648C1
RU2479648C1 RU2011145140/02A RU2011145140A RU2479648C1 RU 2479648 C1 RU2479648 C1 RU 2479648C1 RU 2011145140/02 A RU2011145140/02 A RU 2011145140/02A RU 2011145140 A RU2011145140 A RU 2011145140A RU 2479648 C1 RU2479648 C1 RU 2479648C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slag
iron
melting
sludge
red mud
Prior art date
Application number
RU2011145140/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Анатольевич Голубев
Юрий Александрович Гудим
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов"
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 Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов"
Priority to RU2011145140/02A priority Critical patent/RU2479648C1/en
Priority to IN1026MUN2014 priority patent/IN2014MN01026A/en
Priority to PCT/RU2012/000946 priority patent/WO2013070121A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2479648C1 publication Critical patent/RU2479648C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/56Manufacture of steel by other methods
    • C21C5/567Manufacture of steel by other methods operating in a continuous way
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/001Dry processes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: red sludge is melted in a fuel-oxygen skull melting unit, iron is reduced with carbon-bearing reducing agent, and the produced metal and slag are output separately. In addition, sludge is heated and dried in a drying device till humidity is 6-10% with the heat of exhaust gases of the melting unit with the temperature of 1750-1850°C with addition to wet sludge of 3-6% of the weight of lime production wastes. Dried sludge is loaded by means of a sealed loading device from the drying device onto molten slag heated to 1640-1680°C, at the speed of 1.2-1.4 tons per 1 m2 of the heel of molten slag per hour. Reduction of iron from molten charge is performed by means of carbon-bearing materials loaded onto the slag in the quantity providing the content of iron oxides in the final reduced slag within 3-5%. Separate drainage of melting products is performed continuously or periodically, thus maintaining vibrations of the molten metal level in the melting unit of not more than by 200-300 mm by changing the drain speed and the quantity of melting products.
EFFECT: creation of high-efficiency single-stage processing process of red sludges and simplification of the processing process.
8 cl, 3 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для эффективной переработки красных шламов, побочных продуктов производства глинозема.The invention relates to metallurgy and can be used for the efficient processing of red mud, by-products of the production of alumina.

Производство алюминия неизбежно вызывает образование и накопление большого количества красного шлама, побочного продукта процессов получения глинозема. Красный шлам - мелкодисперсное вещество, экологически вредный продукт, содержащий большое количество щелочи NaOH и до 50% влаги. Традиционными методами содержание влаги в красных шламах удается понизить лишь до 25%. Хранение красных шламов в специальных шламохранилищах требует значительных затрат, постоянного мониторинга состояния шламохранилищ и представляет серьезную опасность для окружающих территорий.Aluminum production inevitably causes the formation and accumulation of a large amount of red mud, a by-product of the processes for producing alumina. Red mud is a finely divided substance, an environmentally harmful product containing a large amount of alkali NaOH and up to 50% moisture. By traditional methods, the moisture content in red mud can be reduced only to 25%. Storage of red mud in special sludges requires significant costs, constant monitoring of the state of sludge storages and poses a serious danger to the surrounding territories.

В то же время красные шламы содержат значительное количество оксидов железа (до 55%), сопоставимое с содержанием оксидов железа в железных рудах среднего качества. Кроме того, в красных шламах содержится значительное количество оксидов титана, довольно много глинозема Al2O3. Поэтому переработка красного шлама с извлечением его полезных компонентов, прежде всего железа, может быть экономически выгодной.At the same time, red mud contains a significant amount of iron oxides (up to 55%), comparable with the content of iron oxides in medium-quality iron ores. In addition, red mud contains a significant amount of titanium oxides, quite a lot of alumina Al 2 O 3 . Therefore, the processing of red mud with the extraction of its useful components, primarily iron, can be cost-effective.

Широкомасштабная переработка красных шламов может производиться гидрометаллургическими и пирометаллургическими способами. Известные гидрометаллургические способы переработки красных шламов довольно сложны в исполнении, малопроизводительны, неизбежно приводят к образованию вторичных вредностей, а для полной и окончательной переработки шлама должны сочетаться с пирометаллургическими способами [1].Large-scale processing of red mud can be carried out by hydrometallurgical and pyrometallurgical methods. Known hydrometallurgical methods for processing red mud are rather difficult to implement, inefficient, inevitably lead to the formation of secondary hazards, and for complete and final processing of the mud should be combined with pyrometallurgical methods [1].

Пирометаллургические способы переработки красных шламов имеют ряд достоинств, главным из которых является возможность практически безотходной переработки шлама с получением товарной продукции, пользующейся спросом на рынке. К недостаткам пирометаллургических способов переработки красных шламов относятся необходимость использования теплоносителей для поддержания высокой температуры процесса и, главное, необходимость сушки красного шлама (понижения влажности до 10%) перед загрузкой в плавильный агрегат.Pyrometallurgical methods for processing red mud are of several advantages, the main of which is the possibility of practically waste-free processing of mud to obtain marketable products. The disadvantages of pyrometallurgical methods for processing red mud are the need to use coolants to maintain the high temperature of the process and, most importantly, the need to dry the red mud (lowering the humidity to 10%) before loading it into the melting unit.

Известны способы переработки красных шламов путем добавления шлама в шихту для производства железорудного агломерата, используемого при выплавке чугуна в доменных печах [2, 3 и др.]. Эти способы предусматривают введение в шихту для производства агломерата небольшого количества красного шлама и не могут решить проблемы широкомасштабной переработки красного шлама. Кроме того, весьма сложной и дорогой является доставка красного шлама из хранилищ к местам размещения аглофабрик заводов черной металлургии.Known methods of processing red mud by adding sludge to the mixture for the production of iron ore sinter, used in the smelting of pig iron in blast furnaces [2, 3, etc.]. These methods include the introduction of a small amount of red mud into the charge for the production of agglomerate and cannot solve the problems of large-scale processing of red mud. In addition, the delivery of red mud from storage facilities to sinter plants of ferrous metallurgy plants is very difficult and expensive.

Известны способы, предусматривающие утилизацию красных шламов двухстадийным процессом [1, 4 и др.]. В таком случае для переработки шламов предусмотрены два агрегата. В первом агрегате (обычно это вращающаяся барабанная печь) осуществляется твердофазное восстановление железа из красного шлама. Во втором плавильном агрегате осуществляются довосстановление железа и разделение металлической и шлаковой составляющих металлизованного в первом агрегате продукта. Эти способы имеют серьезные недостатки, ограничивающие возможность их широкого промышленного применения:Known methods for the disposal of red mud by a two-stage process [1, 4, etc.]. In this case, two units are provided for the processing of sludge. In the first unit (usually a rotary drum furnace), solid-state reduction of iron from red mud is carried out. In the second melting unit, iron is reduced and the metal and slag components of the product metallized in the first unit are separated. These methods have serious disadvantages that limit the possibility of their wide industrial application:

- перед металлизацией в первом агрегате красный шлам необходимо окомковать, получив окатыши, такой процесс дорог и малопроизводителен;- before metallization in the first unit, the red mud must be pelletized, having received pellets, such a process is expensive and inefficient;

- агрегат для твердофазного восстановления железа из красного шлама имеет большие размеры и малую производительность;- the unit for solid-phase reduction of iron from red mud is large and small in productivity;

- трудно согласовать работу агрегата твердофазного восстановления и плавильного агрегата.- it is difficult to coordinate the operation of the solid-phase reduction unit and the melting unit.

Известны способы [5-9], предусматривающие переработку шихты, содержащей красный шлам, в одном агрегате, который используется сначала как агрегат для твердофазного восстановления железа из шихты, а затем как плавильный агрегат для разделения полученных металла и шлака. Общими недостатками этих способов являются:Known methods [5-9], involving the processing of a mixture containing red mud, in one unit, which is used first as a unit for solid-phase reduction of iron from a charge, and then as a melting unit for the separation of the obtained metal and slag. Common disadvantages of these methods are:

- сложная технологическая схема переработки шихты, содержащей красный шлам, трудноосуществимая в реальных промышленных условиях;- a complex technological scheme of processing a mixture containing red mud, difficult to implement in real industrial conditions;

- низкая производительность предлагаемых процессов переработки красных шламов;- low productivity of the proposed processes for processing red mud;

- полное отсутствие сведений о предполагаемой схеме сушки красного шлама, в то время как использование влажного красного шлама в предлагаемых способах невозможно без понижения влажности красного шлама хотя бы до 10%.- a complete lack of information about the proposed scheme for drying red mud, while the use of wet red mud in the proposed methods is impossible without lowering the moisture content of the red mud to at least 10%.

Указанные недостатки почти полностью исключают возможность эффективной практической реализации предлагаемых способов переработки красного шлама в промышленных условиях.These shortcomings almost completely exclude the possibility of effective practical implementation of the proposed methods for processing red mud in industrial conditions.

Известен [8] способ переработки красного шлама глиноземного производства (патент RU 2245371), выбранный заявителем в качестве ближайшего аналога заявленного способа.There is a known [8] method for processing red mud of alumina production (patent RU 2245371), selected by the applicant as the closest analogue of the claimed method.

В известном способе, включающем подготовку порции шихты, содержащей красный шлам и углеродистый восстановитель, нагрев шихты в плавильном агрегате до температуры твердофазного восстановления железа, твердофазное восстановление оксидов железа в шихте углеродистым восстановителем и насыщение железа в подготовленной шихте углеродом, плавку восстановленной шихты с получением металлической фазы в виде чугуна и шлаковой фазы в виде первичного шлака, отделение чугуна от первичного шлака в полученном расплаве, нагретом до 1400°C, восстановление кремния и титана из содержащихся в первичном шлаке оксидов алюминием, удаление чугуна и первичного шлака из плавильного агрегата, предусмотрена добавка к красному шламу при подготовке порции шихты концентрата титаномагнетитовой руды, содержащего от 1 до 15% титана, а также дополнительного количества углеродистого восстановителя и прочих материалов. После отделения в плавильном агрегате первичного шлака от металла чугун нагревают до 1500-1550°C, добавляют в него содержащий оксид железа продукт, из которого восстанавливают железо углеродом чугуна для перевода чугуна в сталь с получением вторичного шлака. Затем основную часть стали удаляют из плавильного агрегата, вторичный шлак добавляют к первичному, из которых кремний и титан переводят в остаток стали в плавильном агрегате восстановлением алюминием с получением насыщенного алюминием (очевидно, оксидом алюминия) конечного шлака и лигатуры, содержащей железо, титан, кремний. Основную часть лигатуры удаляют из плавильного агрегата, после удаления конечного шлака титан и кремний остатка лигатуры окисляют и следующую порцию восстановленной шихты подают в шлаковую фазу, образованную после перевода остатка лигатуры в сталь.In the known method, including preparing a portion of the charge containing red mud and a carbon reducing agent, heating the mixture in the melting unit to a temperature of solid-phase reduction of iron, solid-phase reduction of iron oxides in the mixture with a carbon reducing agent and saturation of iron in the prepared charge with carbon, melting the reduced mixture to obtain a metal phase in the form of cast iron and slag phase in the form of primary slag, the separation of cast iron from primary slag in the obtained melt, heated to 1400 ° C, is reduced silicon and titanium from the aluminum oxides contained in the primary slag, removal of cast iron and primary slag from the smelting unit, an addition to the red mud is provided for the preparation of a portion of the charge of titanium magnetite ore concentrate containing from 1 to 15% titanium, as well as an additional amount of carbonaceous reducing agent and other materials. After the primary slag is separated from the metal in the melting unit, the cast iron is heated to 1500-1550 ° C, an iron oxide-containing product is added to it, from which iron is reduced by carbon of cast iron to convert cast iron to steel to produce secondary slag. Then the main part of the steel is removed from the smelting unit, the secondary slag is added to the primary, of which silicon and titanium are transferred to the remainder of the steel in the smelting unit by reduction with aluminum to obtain the final slag and ligature containing iron, titanium, silicon saturated with aluminum (obviously, aluminum oxide). . The main part of the ligature is removed from the smelting unit, after removal of the final slag, the titanium and silicon of the ligature residue are oxidized and the next portion of the recovered charge is fed into the slag phase formed after the ligature residue is converted to steel.

Кроме того, подготовку шихты, содержащей концентрат титаномагнетитовой руды, углеродистый восстановитель и добавки, выполняют окомкованием. В качестве добавок используют измельченные известняк и бентонит. В дальнейшем в качестве продукта, содержащего оксид железа, используют красный шлам, или титаномагнетитовый концентрат, или железную окалину прокатного и кузнечного производства, или железную руду.In addition, the preparation of a mixture containing a concentrate of titanomagnetite ore, a carbon reducing agent and additives is performed by pelletizing. As additives, crushed limestone and bentonite are used. In the future, as a product containing iron oxide, red mud or titanomagnetite concentrate, or iron oxide of rolling and forging production, or iron ore is used.

Кроме того, насыщенный оксидом алюминия конечный шлак удаляют из агрегата после освобождения от лигатуры центральной части пода плавильного агрегата, осуществляемого путем вращения электромагнитным полем остатков лигатуры.In addition, the final slag saturated with alumina is removed from the unit after the central part of the hearth of the melting unit is freed from ligature, carried out by rotation of the ligature residues by the electromagnetic field.

Кроме того, перевод в шлаковую фазу титана и кремния остатка лигатуры осуществляют путем продувки воздухом и/или кислородом, подаваемым через расходуемые железистые трубки.In addition, the transfer of the ligature residue into the slag phase of titanium and silicon is carried out by purging with air and / or oxygen supplied through sacrificial iron tubes.

Следующую порцию восстановленной шихты подают в шлаковую фазу, образованную после перевода остатков лигатуры в сталь, которую вращают в плавильном агрегате электромагнитным полем.The next portion of the recovered charge is fed into the slag phase formed after the transfer of the ligature residues to steel, which is rotated in the melting unit by an electromagnetic field.

Кроме того, после восстановления алюминием кремния и титана из первичного и добавленного вторичного шлаков вновь образованный конечный шлак охлаждают и выделяют из него оксид алюминия путем его перевода в жидкую фазу содовым выщелачиванием с образованием осадка, содержащего кальций и редкоземельные металлы. Осадок обрабатывают соляной кислотой с получением осадка, содержащего концентрат редкоземельных металлов.In addition, after the reduction of silicon and titanium by aluminum from primary and added secondary slags, the newly formed final slag is cooled and aluminum oxide is separated from it by transferring it to the liquid phase by soda leaching to form a precipitate containing calcium and rare earth metals. The precipitate is treated with hydrochloric acid to obtain a precipitate containing a concentrate of rare earth metals.

Известный способ переработки красного шлама глиноземного производства имеет следующие недостатки:A known method of processing red mud of alumina production has the following disadvantages:

- не содержит сведений или рекомендаций по организации процесса сушки красного шлама, без которой невозможна пирометаллургическая переработка красного шлама;- does not contain information or recommendations on the organization of the drying process of red mud, without which pyrometallurgical processing of red mud is impossible;

- осуществлять твердофазное восстановление железа из шихты в плавильном агрегате нерационально, потому что такой агрегат конструктивно не приспособлен для твердофазного восстановления и производительность плавильного агрегата при выполнении этой операции будет очень низкой;- to carry out solid-phase reduction of iron from the charge in the melting unit is irrational, because such a unit is structurally not suitable for solid-phase recovery and the performance of the melting unit during this operation will be very low;

- восстанавливать кремний и титан из первичного шлака алюминием очень дорого, тем более учитывая тот факт, что в дальнейшем технология, рекомендуемая известным способом, приводит к окислению из чугуна восстановленных кремния и титана;- to restore silicon and titanium from primary slag with aluminum is very expensive, especially considering the fact that in the future the technology recommended by a known method leads to the oxidation of reduced silicon and titanium from cast iron;

- получение стали нужного состава из чугуна в плавильном агрегате путем окисления углерода добавками материалов, содержащих оксиды железа, трудный и малопроизводительный процесс, особенно, если учитывать наличие в чугуне восстановленных из первичного шлака кремния и титана, которые неизбежно будут окисляться раньше углерода чугуна;- obtaining steel of the desired composition from cast iron in the smelting unit by oxidizing carbon with additives of materials containing iron oxides is a difficult and inefficient process, especially if one takes into account the presence of silicon and titanium reduced from primary slag in cast iron, which will inevitably be oxidized before cast iron carbon;

- добавлять вторичный шлак в плавильном агрегате к первичному шлаку (неизвестно, где находился такой шлак, ранее удаленный из плавильного агрегата) невыгодно, так как в этом случае пригодный для получения высокоглиноземистого цемента первичный шлак с низким содержанием оксидов кремния и титана смешивается с вторичным шлаком, содержащим большое количество оксидов кремния и титана;- add secondary slag in the smelter to the primary slag (it is not known where such slag was previously removed from the smelter) is unprofitable, since in this case, primary slag with a low content of silicon and titanium oxides is mixed with secondary slag, containing a large amount of silicon oxides and titanium;

- способ не поясняет, каким образом в последующем цикле производства восстановленную шихту (где ее восстанавливали, в другом агрегате?) подают в шлаковую фазу, образованную после перевода остатка лигатуры в сталь;- the method does not explain how, in a subsequent production cycle, the recovered batch (where was it recovered in another unit?) is fed into the slag phase formed after transferring the remainder of the ligature to steel;

- получать из чугуна сталь выгоднее в сталеплавильном агрегате, смешивая чугун с ломом;- to obtain steel from cast iron is more profitable in the steelmaking unit by mixing cast iron with scrap;

- в целом известный способ очень сложен.- in general, the known method is very complicated.

Технологически и организационно он не позволяет решить проблему массовой и экономически выгодной переработки красных шламов.Technologically and organizationally, it does not allow solving the problem of mass and cost-effective processing of red mud.

Предлагаемый способ пирометаллургической переработки красных шламов решает задачу создания процесса высокопроизводительной и эффективной переработки красных шламов.The proposed method of pyrometallurgical processing of red muds solves the problem of creating a process of high-performance and efficient processing of red muds.

Техническим результатом предлагаемого способа пирометаллургической переработки красных шламов является устранение недостатков ближайшего аналога, а именно:The technical result of the proposed method for pyrometallurgical processing of red mud is the elimination of the disadvantages of the closest analogue, namely:

- создание эффективной и высокопроизводительной технологии сушки красного шлама;- the creation of an effective and high-performance technology for drying red mud;

- создание высокопроизводительного непрерывного одностадийного процесса переработки красных шламов;- the creation of a high-performance continuous single-stage process for processing red mud;

- организация экономичного и высокопроизводительного процесса жидкофазного восстановления железа в гарнисажном плавильном агрегате;- Organization of an economical and high-performance process of liquid-phase reduction of iron in a skull melting unit;

- исключение дорогостоящих сложных и повторяющихся операций довосстановления алюминием шлака, восстановленного предварительно углеродом;- the exclusion of expensive complex and repetitive operations to re-restore aluminum slag, previously reduced carbon;

- решение проблемы массовой и экономичной переработки красных шламов.- solving the problem of mass and economical processing of red mud.

Технический результат достигается тем, что в способе пирометаллургической переработки красных шламов, включающем плавление красного шлама в топливокислородном гарнисажном плавильном агрегате, восстановление железа углеродистым восстановителем, раздельный выпуск полученных металла и шлака, согласно изобретению переработка красного шлама, осуществляемая в одну стадию, дополнительно включает нагрев и сушку шлама в сушильном устройстве до влажности 6-10% теплом отходящих из плавильного агрегата газов с температурой 1750-1850°C, в сушильное устройство к влажному красному шламу добавляют 3-6% от массы шлама отходов производства извести, содержащих %:The technical result is achieved by the fact that in the method of pyrometallurgical processing of red mud, including the melting of red mud in a fuel-oxygen skull melting unit, the reduction of iron with a carbon reducing agent, the separate release of the obtained metal and slag, according to the invention, the red mud processing carried out in one stage further includes heating and drying of sludge in a drying device to a moisture content of 6-10% by heat of gases leaving the smelting unit with a temperature of 1750-1850 ° C, into a drying stroystvo to wet red mud is added 3-6% by weight of the lime sludge waste products containing%:

СаОCaO 12-1512-15 SiO2 SiO 2 15-1915-19 Al2O3 Al 2 O 3 4-54-5 Fe2O3 Fe 2 O 3 1,5-2,01.5-2.0 СаСО3 CaCO 3 56-6256-62

Высушенный красный шлам герметичным загрузочным устройством загружают из сушильного устройства на расплавленный шлак, полученный при переработке шлама, нагретый до 1640-1680°C, со скоростью 1,2-1,4 тонны на 1 м2 зеркала расплавленного шлака в час, восстановление железа из расплавленной шихты производят углеродсодержащими материалами, загружаемыми на шлак в количестве, обеспечивающем содержание оксидов железа в восстановленном конечном шлаке в пределах 3-5%, раздельный слив продуктов плавки осуществляют непрерывно или периодически, поддерживая колебания уровня расплава в плавильном агрегате не более чем на 200-300 мм за счет изменения скорости слива и количества продуктов плавки.Dried red sludge with a pressurized loading device is loaded from the drying device onto molten slag obtained during the processing of sludge, heated to 1640-1680 ° C, at a speed of 1.2-1.4 tons per 1 m 2 of molten slag mirror per hour, iron recovery from the molten mixture is produced with carbon-containing materials loaded onto the slag in an amount that ensures the content of iron oxides in the reduced final slag in the range of 3-5%, separate discharge of the melting products is carried out continuously or periodically, supporting I fluctuations in the level of the melt in the melting unit by no more than 200-300 mm due to changes in the drain rate and the amount of smelting products.

Кроме того, монооксид углерода СО отходящих из плавильного агрегата газов используют для частичного твердофазного восстановления железа.In addition, carbon monoxide CO exhaust gases from the smelting unit is used for partial solid-state reduction of iron.

Кроме того, корректируют содержание оксидов железа в восстановленном шлаке, изменяя количество газообразного кислорода, подаваемого в топливокислородные горелки при неизменном расходе углеродистого восстановителя.In addition, the content of iron oxides in the reduced slag is adjusted by changing the amount of gaseous oxygen supplied to the fuel-oxygen burners at a constant flow rate of the carbon reducing agent.

Кроме того, плавление и нагрев шихтовых материалов, загружаемых в плавильный агрегат, осуществляют за счет тепла, получаемого при окислении введенных в необходимом количестве углеродистых материалов газообразным кислородом, вдуваемым в плавильный агрегат со сверхзвуковой скоростью водоохлаждаемыми фурмами.In addition, the melting and heating of the charge materials loaded into the melting unit is carried out due to the heat obtained by oxidizing the carbon materials introduced in the required amount with gaseous oxygen, water-cooled tuyeres blown into the melting unit at a supersonic speed.

Кроме того, высушенный красный шлам вдувают инжекторами в расплав, находящийся в плавильном агрегате.In addition, the dried red mud is injected into the melt in the melting unit by injectors.

Кроме того, переработку красных шламов осуществляют в топливокислородном гарнисажном плавильном агрегате непрерывного действия с охлаждением металлического корпуса агрегата жидкометаллическим теплоносителем.In addition, the processing of red mud is carried out in a continuous fuel and oxygen skull melting unit with cooling of the metal body of the unit with a liquid metal coolant.

Кроме того, 35-45% используемого углеродистого восстановителя загружают в сушильный агрегат вместе с красным шламом.In addition, 35-45% of the used carbon reducing agent is loaded into the drying unit together with red mud.

Кроме того, восстановленный низкожелезистый шлак сливают из плавильного агрегата в дуговую печь с углеродистой футеровкой ванны и методом углетермического восстановления получают из него комплексный сплав Fe-Si-Al-Ti и алюмокальциевый шлак.In addition, the reduced low-iron slag is poured from the smelter into an arc furnace with a carbon lining of the bath and a complex alloy Fe-Si-Al-Ti and calcium-aluminum slag are obtained from it by carbon thermal reduction.

Осуществление переработки красного шлама в одну стадию позволяет значительно повысить производительность плавильного агрегата и упростить технологию переработки.The implementation of the processing of red mud in one stage can significantly increase the performance of the smelter and simplify the processing technology.

Нагрев и сушка красного шлама до влажности 6-10% теплом отходящих из плавильного агрегата газов с температурой 1750-1850°C дает возможность безопасно перерабатывать шлам, не опасаясь взрыва при попадании влажного шлама в расплавленный нагретый шлак, а также существенно повысить тепловой КПД агрегата. Сушка красного шлама до влажности менее 6% вызывает снижение производительности сушильного устройства и потребует существенного увеличения размеров и, соответственно, стоимости сушильного устройства. Содержание влаги в загружаемом красном шламе более 10% может привести к взрыву при его переработке в плавильном агрегате.Heating and drying red mud to a moisture content of 6-10% with the gases leaving the smelter at a temperature of 1750-1850 ° C makes it possible to safely process sludge without fear of explosion when wet sludge enters the molten heated slag, and also significantly increase the thermal efficiency of the unit. Drying red mud to a moisture content of less than 6% causes a decrease in the productivity of the drying device and will require a significant increase in the size and, accordingly, the cost of the drying device. A moisture content in the loaded red mud of more than 10% can lead to an explosion when it is processed in the smelter.

При температуре отходящих из плавильного агрегата газов менее 1750°C, а следовательно, и такой же температуре газов в рабочем пространстве плавильного агрегата над расплавом возможны затруднения с нагревом шлакового расплава и снижение скорости и полноты восстановления железа из расплавленного шлама.When the temperature of the gases leaving the melting unit is less than 1750 ° C, and therefore the same temperature of the gases in the working space of the melting unit above the melt, it is possible to heat the slag melt and reduce the speed and completeness of iron reduction from the molten sludge.

Получение температуры отходящих газов более 1850°C требует повышенного расхода топлива и кислорода, а также увеличивает тепловые потери агрегата через корпус.Obtaining an exhaust gas temperature of more than 1850 ° C requires increased fuel and oxygen consumption, and also increases the heat loss of the unit through the housing.

Использование монооксида углерода СО отходящих газов для частичного твердофазного восстановления железа в процессе нагрева и сушки красного шлама позволяет уменьшить расход углеродистого восстановителя и увеличить производительность плавильного агрегата, перерабатывающего красный шлам.The use of carbon monoxide СО of the exhaust gases for partial solid-phase reduction of iron during heating and drying of red mud reduces the consumption of carbon reducing agent and increases the productivity of a smelter that processes red mud.

Добавка перед загрузкой в сушильное устройство к влажному красному шламу 3-6% от массы шлама отходов производства извести, содержащих, %: 12-15 СаО, 15-19 SiO2, 4-5 Al2O3, 1,5-2,0 Fe2O3, 56-62 СаСО3, приводит к облегчению процесса сушки шлама, уменьшению выноса пыли из сушильного устройства и некоторому снижению температуры плавления восстановленного конечного шлака процесса и, соответственно, повышению его жидкотекучести.The additive before loading into the drying device to the wet red mud 3-6% by weight of the sludge of lime production waste containing,%: 12-15 CaO, 15-19 SiO 2 , 4-5 Al 2 O 3 , 1,5-2, 0 Fe 2 O 3 , 56-62 CaCO 3 , facilitates the drying of sludge, reduces the removal of dust from the drying device and some reduction in the melting temperature of the recovered final slag of the process and, accordingly, increase its fluidity.

Добавка отходов производства извести в количестве менее 3% от массы красного шлама не дает достаточного (должного) эффекта.The addition of waste lime production in an amount of less than 3% by weight of red mud does not give a sufficient (due) effect.

Добавка отходов производства извести в количестве более 6% заметно снижает производительность плавильного агрегата и ухудшает механические свойства затвердевшего конечного шлака в результате повышения его основности.The addition of lime production waste in an amount of more than 6% significantly reduces the performance of the smelting unit and degrades the mechanical properties of the hardened final slag as a result of an increase in its basicity.

Загрузка высушенного красного шлама из сушильного устройства в плавильный агрегат на расплавленный шлак, полученный при переработке шлама, нагретый до 1640-1680°C, со скоростью 1,2-1,4 тонны на 1 м2 зеркала расплавленного шлака в час обеспечивает наиболее высокую скорость проплавления шлама и восстановления из него железа.The loading of dried red mud from the drying device into the melting unit on molten slag obtained during the processing of sludge heated to 1640-1680 ° C at a speed of 1.2-1.4 tons per 1 m 2 of molten slag mirror per hour provides the highest speed penetration of sludge and reduction of iron from it.

При нагреве расплавленного шлака до температуры менее 1640°C снижаются скорость плавления загружаемого шлама и скорость и полнота восстановления железа, что приводит к снижению производительности плавильного агрегата и ухудшению показателей процесса переработки красного шлама.When the molten slag is heated to a temperature of less than 1640 ° C, the melting rate of the loaded sludge and the rate and completeness of iron reduction are reduced, which leads to a decrease in the productivity of the smelter and a decrease in the performance of the red mud processing.

При нагреве расплавленного шлака до температуры выше 1680°C увеличиваются тепловые потери агрегата и расход топлива на осуществление процесса. При этом не происходит заметного улучшения показателей процесса за счет увеличения скорости и полноты восстановления железа, так как возрастают потери железа за счет испарения в зоне контакта факелов топливокислородных горелок с расплавом.When the molten slag is heated to a temperature above 1680 ° C, the heat losses of the unit and fuel consumption for the process increase. At the same time, there is no noticeable improvement in the process indicators due to an increase in the rate and completeness of iron reduction, since iron losses increase due to evaporation in the contact zone of the fuel-oxygen burner torches with the melt.

При загрузке высушенного красного шлама (шихты) в плавильный агрегат на расплавленный шлак со скоростью менее 1,2 тонны на 1 м2 зеркала расплава снижается производительность агрегата, возможны перегрев шлака и увеличение тепловых потерь плавильного агрегата.When loading dried red mud (charge) into the melting unit on molten slag at a rate of less than 1.2 tons per 1 m 2 of the melt mirror, the unit's performance decreases, slag may overheat and increase the heat loss of the melting unit.

При скорости загрузки шихты более 1,4 тонны на 1 м2 зеркала расплава загруженная шихта не успевает полностью расплавиться и нагреться до необходимой температуры. Это приводит к снижению температуры шлакового расплава, уменьшению скорости восстановления железа, затрудняет отделение капелек восстановленного железного сплава от шлака и ухудшает показатели процесса переработки красного шлама.When the charge loading speed of more than 1.4 tons per 1 m 2 of the melt mirror, the loaded charge does not have time to completely melt and heat up to the required temperature. This leads to a decrease in the temperature of the slag melt, a decrease in the rate of reduction of iron, makes it difficult to separate droplets of the reduced iron alloy from the slag, and worsens the performance of the red mud processing.

Загрузка на шлак углеродсодержащих материалов для восстановления железа в таком количестве, чтобы содержание оксидов железа в восстановленном конечном шлаке находилось в пределах 3-5%, увеличивает скорость процесса переработки красного шлама и позволяет получать конечный шлак с высокими механическими свойствами, пригодный для производства строительных материалов и шлаколитых изделий.The loading of carbonaceous materials for iron reduction to the slag in such an amount that the content of iron oxides in the reduced final slag is within 3-5% increases the speed of the red mud processing and allows obtaining the final slag with high mechanical properties suitable for the production of building materials and slag products.

Содержание оксидов железа в восстановленном конечном шлаке менее 3% не позволяет получать необходимые высокие механические свойства шлака и снижает производительность процесса переработки шлама.The content of iron oxides in the reduced final slag of less than 3% does not allow to obtain the necessary high mechanical properties of the slag and reduces the performance of the sludge processing process.

Содержание оксидов железа в конечном шлаке более 5%, хотя и обеспечивает получение необходимых механических свойств шлака, приводит к ухудшению показателей процесса переработки шлама в результате уменьшения выхода восстановленного железа в виде чугуна (уменьшает выход годного чугуна из перерабатываемого шлама).The content of iron oxides in the final slag of more than 5%, although it provides the necessary mechanical properties of the slag, leads to a deterioration in the performance of the sludge processing process as a result of a decrease in the yield of reduced iron in the form of cast iron (it reduces the yield of cast iron from the processed sludge).

Корректировка содержания оксидов железа в восстановленном конечном шлаке путем изменения количества кислорода, подаваемого в топливокислородные горелки, при неизменном расходе углеродистого восстановителя упрощает технологию, позволяет быстро и эффективно получать конечный шлак нужного состава с нужными свойствами.Correction of the content of iron oxides in the reduced final slag by changing the amount of oxygen supplied to the fuel-oxygen burners, at a constant flow rate of the carbon reducing agent, simplifies the technology and allows you to quickly and efficiently obtain the final slag of the desired composition with the desired properties.

Осуществление раздельного слива продуктов плавки (чугуна и конечного шлака) непрерывно или периодически с такой скоростью и в таком количестве, чтобы при этом уровень расплава в плавильном агрегате колебался не более, чем на 200-300 мм, позволяет увеличить стойкость огнеупорной футеровки металлической ванны и гарнисажа в шлаковой зоне плавильного агрегата, что приводит к улучшению показателей процесса переработки шлама.Separate discharge of smelting products (cast iron and final slag) continuously or periodically at such a speed and in such an amount that the melt level in the melting unit does not fluctuate by more than 200-300 mm, which makes it possible to increase the resistance of the refractory lining of a metal bath and skull in the slag zone of the smelter, which leads to improved performance of the sludge processing process.

Колебание (снижение) уровня расплава в плавильном агрегате при выпуске продуктов плавки на величину более 300 мм приводит к опусканию значительного количества шлака в металлическую ванну и ускорению износа огнеупорной футеровки металлической ванны.Fluctuation (decrease) in the level of the melt in the melting unit when the melting products are released by more than 300 mm results in a significant amount of slag dropping into the metal bath and accelerating the wear of the refractory lining of the metal bath.

Снижение уровня расплава в плавильном агрегате при выпуске продуктов плавки на величину менее 200 мм возможно лишь при очень малой скорости выпуска и малом количестве сливаемых продуктов плавки. Такой вариант невыгоден, потому что он снижает производительность агрегата и уменьшает температуру продуктов плавки в разливочных ковшах.A decrease in the level of the melt in the melting unit when releasing melting products by less than 200 mm is possible only with a very low speed of release and a small amount of melted products being drained. This option is disadvantageous because it reduces the performance of the unit and reduces the temperature of the melting products in the casting ladles.

Осуществление процессов плавления и нагрева шихтовых материалов, загружаемых в плавильный агрегат за счет тепла, получаемого при окислении введенных твердых углеродистых материалов газообразным кислородом, вдуваемым в плавильный агрегат со сверхзвуковой скоростью водоохлаждаемыми фурмами, позволяет заменить сравнительно дорогое и в некоторых местах дефицитное топливо - природный газ, более дешевыми и недефицитными материалами: каменным или бурым углем, а также углеродсодержащими отходами. Это дает возможность использовать предлагаемое изобретение в местностях, где нет природного газа, и уменьшить стоимость переработки красного шлама.The processes of melting and heating of charge materials loaded into the melting unit due to the heat obtained by oxidizing the introduced solid carbon materials with gaseous oxygen, which are blown into the melting unit at supersonic speed by water-cooled tuyeres, can replace relatively expensive and in some places scarce fuel - natural gas, cheaper and non-deficient materials: coal or brown coal, as well as carbon-containing waste. This makes it possible to use the proposed invention in areas where there is no natural gas, and reduce the cost of processing red mud.

Вдувание высушенного красного шлама инжекторами в расплав, находящийся в плавильном агрегате, позволяет упростить схему загрузки шлама в агрегат и уменьшить капитальные затраты на сооружение агрегата по переработке красного шлама.The injection of dried red mud by injectors into the melt located in the smelting unit makes it possible to simplify the scheme of loading sludge into the aggregate and reduce the capital costs of constructing the aggregate for processing red mud.

Осуществление переработки красных шламов в топливокислородном гарнисажном плавильном агрегате непрерывного действия с охлаждением металлического корпуса жидкометаллическим теплоносителем позволяет иметь необходимые высокую температуру расплава, ускорять протекание реакции восстановления железа из расплава, облегчает разделение шлаковой и металлической фаз в рабочем пространстве агрегата, гарантирует образование шлакового гарнисажа на рабочей поверхности корпуса и обеспечивает возможность длительной непрерывной работы без остановки агрегата для ремонта футеровки рабочего пространства.The implementation of the processing of red sludge in a continuous continuous fuel and oxygen melting unit with cooling of the metal casing by a liquid metal coolant allows one to have the necessary high temperature of the melt, accelerate the reaction of reduction of iron from the melt, facilitate the separation of slag and metal phases in the working space of the unit, and ensure the formation of a slag skull on the working surface housing and provides the possibility of long-term continuous operation without OS tanovki unit for repairing the lining of the working space.

Загрузка 30-45% используемого углеродистого восстановителя в сушильный агрегат вместе с красным шламом обеспечивает ускорение сушки шлама за счет дополнительного прихода тепла при частичном окислении восстановителя, усиливает протекание твердофазного восстановления железа и позволяет повысить производительность плавильного агрегата.The loading of 30-45% of the carbon reducing agent used in the drying unit together with the red mud ensures accelerated drying of the sludge due to the additional heat input during partial oxidation of the reducing agent, enhances the solid-state reduction of iron and improves the productivity of the melting aggregate.

Загрузка менее 30% используемого углеродистого восстановителя в сушильный агрегат дает лишь незначительное увеличение скорости сушки красного шлама.Loading less than 30% of the carbonaceous reducing agent used in the drying unit gives only a slight increase in the drying rate of red mud.

Загрузка более 45% используемого углеродистого восстановителя в сушильный агрегат, хотя и увеличивает скорость сушки шлама, приводит к уменьшению суммарного теплового КПД процесса переработки красного шлама за счет существенного увеличения тепловых потерь с отходящими из сушильного агрегата газами, а также усложняет процесс очистки отходящих газов.The loading of more than 45% of the carbonaceous reducing agent used in the drying unit, although it increases the speed of drying of the sludge, leads to a decrease in the total heat efficiency of the red mud processing due to a significant increase in heat loss with the gases leaving the drying unit, and also complicates the process of purification of exhaust gases.

Слив восстановленного конечного низкожелезистого шлака из плавильного агрегата в дуговую печь с углеродистой футеровкой ванны и получение из него при высокой температуре методом углетермического восстановления комплексного сплава Fe-Si-Al-Ti и алюмокальциевого шлака позволяют организовать безотходную переработку красного шлама с получением пользующихся спросом товарных продуктов: чугуна в плавильном агрегате, комплексного сплава Fe-Si-Al-Ti и алюмокальциевого шлака в дуговой печи. В этом случае при переработке красного шлама не производятся никакие вторичные промышленные отходы и существенно снижаются удельные эксплуатационные расходы на производство товарной продукции.The discharge of the reduced final low-iron slag from the smelting unit into an arc furnace with a carbon lining of the bath and the production of a complex Fe-Si-Al-Ti alloy and calcium-aluminum slag from it at high temperature by carbon thermal reduction allows for the waste-free processing of red mud to produce the most popular commodity products: cast iron in a smelting unit, a complex alloy of Fe-Si-Al-Ti and calcium-aluminum slag in an arc furnace. In this case, when processing red mud, no secondary industrial waste is produced and the unit operating costs for the production of marketable products are significantly reduced.

Сущность заявленного способа поясняется технологической схемой.The essence of the claimed method is illustrated by the technological scheme.

На фиг.1 приведена технологическая схема осуществления заявляемого способа пирометаллургической переработки красных шламов.Figure 1 shows the technological scheme of the proposed method of pyrometallurgical processing of red mud.

Способ пирометаллургической переработки красных шламов осуществляется следующим образом.The method of pyrometallurgical processing of red mud is as follows.

В сушильный агрегат 1 загружают красный шлам влажностью не более 25%, к которому добавлены отходы производства извести в количестве 3-5% от массы шлама. В плавильный агрегат 2 загружают через загрузочное отверстие 3 в корпусе легкоплавкие отходы черных металлов (чугунную и стальную стружку, чушковый чугун, мелкую стальную обрезь). Включают топливокислородные горелки 4 и наплавляют жидкую металлическую ванну, чтобы предохранить огнеупорную футеровку металлической ванны от разрушения перегретым шлаковым расплавом. В процессе наплавления металлической ванны отходящие через загрузочное отверстие 3 из плавильного агрегата с температурой 1750-1850°C газы проходят через сушильный агрегат, в результате влажность красного шлама снижается до 6-10%, в зоне высоких температур в сушильном агрегате СО отходящих газов производит частичное твердофазное восстановление железа. После наплавления металлической ванны герметичным дозирующим загрузочным устройством 5 высушенная шихта загружается в плавильный агрегат сначала на металлический, а затем и на образовавшийся шлаковый расплав со скоростью 1,2-1,4 т на 1 м2 зеркала расплава в час.Red sludge with a moisture content of not more than 25% is loaded into the drying unit 1, to which wastes of lime production in the amount of 3-5% by weight of the sludge are added. Low-melting waste of ferrous metals (cast iron and steel shavings, pig iron, small steel trimmings) is loaded into the melting unit 2 through the loading hole 3 in the housing. The fuel-oxygen burners 4 are turned on and a liquid metal bath is deposited in order to prevent the refractory lining of the metal bath from being destroyed by the overheated slag melt. During the deposition of a metal bath, the gases passing through the loading hole 3 from the melting unit with a temperature of 1750-1850 ° C pass through the drying unit, as a result, the moisture of the red mud is reduced to 6-10%, in the high temperature zone in the drying unit of the exhaust gas СО it produces partial solid-phase reduction of iron. After the metal bath is fused with a hermetic dosing charging device 5, the dried charge is loaded into the melting unit first on the metal and then on the formed slag melt at a speed of 1.2-1.4 tons per 1 m 2 of the melt mirror per hour.

Для восстановления железа и его науглероживания из полученного шлакового расплава на шлак, нагретый до 1640-1680°C, через загрузочное отверстие 3 загружают углеродсодержащие материалы в таком количестве, чтобы содержание оксидов железа в восстановленном конечном шлаке находилось в пределах 3-5%. При необходимости содержание оксидов железа в восстановленном конечном шлаке корректируют при неизменном расходе углеродистого восстановителя, изменяя количество кислорода, подаваемого в топливокислородные горелки 4, капельки восстановленного железа оседают из шлакового расплава 6 в металлическую ванну 7, науглероживаясь в процессе прохождения через шлаковый расплав. При этом уровень металла в металлической ванне увеличивается. По мере накопления в плавильном агрегате полученный жидкий чугун и восстановленный конечный шлак раздельно сливают из плавильного агрегата через леточные устройства 8, 9 в чугуноразливочные 10 и шлакоразливочные ковши 11 с такой скоростью и в таком количестве, чтобы при этом уровень расплава в плавильном агрегате колебался не более чем на 200-300 мм. Это позволяет повысить стойкость огнеупорной футеровки металлической ванны, повысить производительность процесса переработки красного шлама.To restore iron and its carburization from the resulting slag melt, the slag heated to 1640-1680 ° C is charged through carbon feed inlet 3 with such an amount that the content of iron oxides in the reduced final slag is within 3-5%. If necessary, the content of iron oxides in the reduced final slag is adjusted at a constant flow rate of the carbon reducing agent, changing the amount of oxygen supplied to the fuel-oxygen burners 4, droplets of reduced iron are deposited from the slag melt 6 into the metal bath 7, carbonized during passage through the slag melt. In this case, the metal level in the metal bath increases. As accumulation in the melting unit, the resulting molten iron and the recovered final slag are separately poured from the melting unit through flight devices 8, 9 into cast iron 10 and slag pouring ladles 11 at such a speed and in such quantity that the melt level in the melting unit does not fluctuate no more than than 200-300 mm. This allows you to increase the resistance of the refractory lining of a metal bath, to increase the productivity of the process of processing red mud.

Часть или весь высушенный шлам может вдуваться в шлаковый расплав инжекторами 12, этими же инжекторами в расплав вдувается пыль, уловленная в газоочистке 13. Часть (30-45%) используемого углеродистого восстановителя может загружаться в сушильное устройство для ускорения сушки шихты и улучшения технико-экономических показателей процесса переработки красного шлама.Part or all of the dried sludge can be blown into the slag melt by injectors 12, the dust collected in the gas purification 13 is blown into the melt by the same injectors 13. A part (30-45%) of the used carbon reducing agent can be loaded into the drying device to accelerate the drying of the charge and improve the technical and economic indicators of the process of processing red mud.

Предлагаемый способ переработки красных шламов осуществляют в топливокислородном гарнисажном плавильном агрегате 2 непрерывного действия, корпус которого охлаждается жидкометаллическим теплоносителем с целью увеличения срока непрерывной работы плавильного агрегата и уменьшения расхода огнеупоров. При отсутствии природного газа плавление и нагрев шихтовых материалов, загружаемых в плавильный агрегат, осуществляют за счет тепла, получаемого при окислении твердых углеродсодержащих материалов, введенных через загрузочное отверстие 3, газообразным кислородом, вдуваемым в плавильный агрегат со сверхзвуковой скоростью водоохлаждаемыми фурмами 4.The proposed method for processing red sludge is carried out in a continuous fuel-oxygen skull melting unit 2, the body of which is cooled by a liquid metal coolant in order to increase the continuous operation of the melting unit and reduce the consumption of refractories. In the absence of natural gas, the melting and heating of the charge materials loaded into the melting unit is carried out due to the heat obtained during the oxidation of solid carbon-containing materials introduced through the loading hole 3 by gaseous oxygen injected into the melting unit at a supersonic speed by water-cooled tuyeres 4.

С целью улучшения экономических показателей процесса восстановленный конечный низкожелезистый шлак сливают из плавильного агрегата в дуговую печь с углеродистой футеровкой ванны и при высокой температуре методом углетермического восстановления получают из него комплексный сплав Fe-Si-Al-Ti и алюмокальциевый шлак.In order to improve the economic performance of the process, the recovered final low-iron slag is poured from the smelter into an arc furnace with a carbon lining of the bath and, at high temperature, the complex Fe-Si-Al-Ti alloy and calcium-aluminum slag are obtained from it by carbon thermal reduction.

Примеры конкретного осуществления, подтверждающие возможность внедрения в производство предложенного способаExamples of specific implementation, confirming the possibility of implementation of the proposed method

Пример 1Example 1

В нагревательную лабораторную печь ставили тигли с шихтой разного состава в соответствии с предложенным способом (по 300 г красного шлама влажностью 25% в составе шихты), делали выдержку 90 с, затем доставали тигли с шихтой из печи и определяли содержание влаги в шихте по убыли массы. Проводили по 3 опыта каждого варианта. Результаты лабораторных опытов приведены в таблице 1.Crucibles with a charge of different composition were placed in a heating laboratory furnace in accordance with the proposed method (300 g of red mud each with a moisture content of 25% in the charge), exposure was performed for 90 s, then crucibles with a charge were taken from the furnace and the moisture content in the charge was determined by weight loss . Conducted 3 experiments of each option. The results of laboratory experiments are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 Состав шихтыThe composition of the charge Температура в печи, °COven temperature, ° C Время выдержки тиглей, сCrucible holding time, s Конечное содержание влаги, %The final moisture content,% Красный шламRed mud 12001200 9090 10,810.8 Красный шлам и отходы производства известиRed mud and lime waste 12001200 9090 6,56.5 Красный шлам, отходы производства извести и часть углеродистого восстановителяRed mud, lime waste and part of a carbonaceous reducing agent 12001200 9090 6,16.1

Приведенные результаты свидетельствуют об ускорении процесса сушки шихты при добавке в красный шлам небольшого количества отходов производства извести или отходов производства извести и небольшого количества углеродистого восстановителя.The above results indicate an acceleration of the drying process of the charge when a small amount of lime production waste or lime production waste and a small amount of carbon reducing agent are added to the red mud.

Пример 2Example 2

В дуговой сталеплавильной печи ДС 1,5 вместимостью 1,5 т с диаметром ванны 1,5 м и площадью поверхности расплава 1,76 м2 проплавляли шихту, состоящую из сухого красного шлама (влажность 9,5%), добавок отходов извести и необходимого количества углеродистого восстановителя - коксика, одинакового для всех плавок. Плавки проводили с различной температурой расплава и разной скоростью загрузки шихты в печь.In an arc steelmaking furnace ДС 1.5 with a capacity of 1.5 t with a bath diameter of 1.5 m and a melt surface area of 1.76 m 2, a mixture consisting of dry red mud (humidity 9.5%), additives of lime waste and necessary the amount of carbonaceous reducing agent - coke, the same for all swimming trunks. Smelting was carried out with different melt temperatures and different rates of charge loading into the furnace.

Результаты опытных плавок приведены в таблице 2.The results of the experimental swimming trunks are shown in table 2.

Таблица 2table 2 № плавкиNo. of swimming trunks Температура расплава, °СMelt temperature, ° С Количество проплавленной шихтыThe amount of melted charge Скорость загрузки шихты, т/м2 зеркала расплава в часThe charge loading speed, t / m 2 of the melt mirror per hour Конечное содержание оксидов железа в шлаке, %The final content of iron oxides in the slag,% 1one 16001600 1,061.06 1,21,2 6,46.4 22 16001600 1,761.76 2,02.0 7,57.5 33 16801680 1,141.14 1,31.3 4,04.0 4four 16701670 1,761.76 2,02.0 6,16.1

Приведенные в таблице 2 результаты опытных плавок по переработке красного шлама подтверждают влияние температуры расплава и скорости загрузки шихты на скорость и полноту восстановления железа из красного шлама, а также эффективность параметров процесса, предложенного предлагаемым способом.The results of experimental swimming trunks for processing red mud presented in table 2 confirm the influence of the melt temperature and charge loading rate on the rate and completeness of reduction of iron from red mud, as well as the efficiency of the process parameters proposed by the proposed method.

Пример 3Example 3

Возможность нагрева и расплавления шихты за счет тепла, выделяющегося при окислении углеродистых материалов, загружаемых в плавильный агрегат, газообразным кислородом, вводимым в рабочее пространство водоохлаждаемыми фурмами, подтверждена результатами полупромышленных и промышленных экспериментов, описанными в [10, 11].The possibility of heating and melting the mixture due to the heat released during the oxidation of carbon materials loaded into the melting unit with gaseous oxygen introduced into the working space by water-cooled tuyeres is confirmed by the results of semi-industrial and industrial experiments described in [10, 11].

ЛитератураLiterature

1. Л.И.Леонтьев, Н.А.Ватолин, С.В.Шаврин, Н.С.Шумаков. Пирометаллургическая переработка комплексных руд. - М.: «Металлургия». 1997. - 432 с.1. L.I. Leontiev, N.A. Vatolin, S.V. Shavrin, N.S. Shumakov. Pyrometallurgical processing of complex ores. - M.: “Metallurgy”. 1997 .-- 432 p.

2. АС СССР SU 1770412 A1. Заявитель: Запорожский индустриальный институт. Авторы: А.И.Амосенок, Н.Ф.Колесник, С.С.Кудиевский.2. USSR AS SU 1770412 A1. Applicant: Zaporizhzhya Industrial Institute. Authors: A.I. Amosenok, N.F. Kolesnik, S.S. Kudievsky.

3. Патент RU 2016099 C1. Способ получения железорудного агломерата. Авторы: Петров С.И., Утков В.А., Быткин В.Н., Крымов Г.П., Бастрыга И.М., Николаев С.А. Патентообладатель: ОАО «Всероссийский алюминиево-магниевый институт».3. Patent RU 2016099 C1. A method of producing iron ore sinter. Authors: Petrov S.I., Utkov V.A., Bytkin V.N., Krymov G.P., Bastryga I.M., Nikolaev S.A. Patent holder: OJSC All-Russian Aluminum and Magnesium Institute.

4. АС СССР SU A1. Заявитель: Институт металлургии Уральского научного центра АН СССР. Авторы: В.А.Киселев, Л.И.Леонтьев, Г.Н.Кожевников, Л.И.Пермякова.4. AU USSR SU A1. Applicant: Institute of Metallurgy, Ural Scientific Center, USSR Academy of Sciences. Authors: V.A. Kiselev, L.I. Leontiev, G.N. Kozhevnikov, L.I. Permyakova.

5. Патент RU 2086659 C1. Способ переработки железоглиноземистого сырья. Авторы: Буркин С.П., Логинов Ю.Н., Коршунов Е.А., Жуков С.С., Щипанов А.А., Налесник В.М. Патентообладатель: Акционерное общество закрытого типа «Белый соболь».5. Patent RU 2086659 C1. A method of processing iron-alumina raw materials. Authors: Burkin S.P., Loginov Yu.N., Korshunov E.A., Zhukov S.S., Schipanov A.A., Nalesnik V.M. Patent holder: Closed Joint-Stock Company White Sable.

6. Патент RU 2179590 C1. Способ утилизации красного шлама - отхода глиноземного производства. Автор: Щукин B.C. Патентообладатель: Щукин B.C.6. Patent RU 2179590 C1. The method of disposal of red mud - waste of alumina production. Author: Schukin B.C. Patentee: Schukin B.C.

7. Патент RU 2165461 C2. Способ производства чугуна и шлака. Авторы: Коршунов Е.А., Смирнов Л.А., Буркин С.П., Тарасов А.Г., Логинов Ю.Н., Сарапулов Ф.Н. Патентообладатель: ОАО «Уральский институт металлов».7. Patent RU 2165461 C2. Method for the production of pig iron and slag. Authors: Korshunov E.A., Smirnov L.A., Burkin S.P., Tarasov A.G., Loginov Yu.N., Sarapulov F.N. Patent holder: OJSC Ural Institute of Metals.

8. Патент RU 2245371 C2. Способ переработки красного шлама глиноземного производства. Авторы: Коршунов Е.А., Буркин С.П., Логинов Ю.Н., Логинова И.В., Андрюкова Е.А., Третьяков B.C. Патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью Фирма «ДАТА-ЦЕНТР».8. Patent RU 2245371 C2. A method of processing red mud of alumina production. Authors: Korshunov EA, Burkin SP, Loginov Yu.N., Loginova IV, Andryukova EA, Tretyakov B.C. Patent holder: Limited Liability Company “DATA-CENTER”.

9. Патент RU 2356955 C2. Авторы: Первушин Н.Г., Первушина В.П. Патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный технический университет - УПИ имени Б.Н.Ельцина».9. Patent RU 2356955 C2. Authors: Pervushin N.G., Pervushina V.P. Patent holder: State educational institution of higher professional education “Ural State Technical University - UPI named after B.N. Yeltsin”.

10. В.А.Кудрин. Теория и технология производства стали. М.: «Мир». 2003-528 с.10. V.A. Kudrin. Theory and technology of steel production. M .: "World". 2003-528 s.

11. Процесс РОМЕЛТ. Под редакцией В.А.Роменца. М.: «МИСиС». Издательский дом «Руда и металлы» 2005. 400 с.11. The ROMELT process. Edited by V.A. Romenets. M .: MISiS. Publishing House "Ore and Metals" 2005. 400 p.

Claims (8)

1. Способ пирометаллургической переработки красных шламов, включающий плавление красного шлама в топливокислородном гарнисажном плавильном агрегате, восстановление железа углеродистым восстановителем, раздельный выпуск полученных металла и шлака, отличающийся тем, что шлам дополнительно нагревают и сушат до влажности 6-10% теплом отходящих из плавильного агрегата газов с температурой 1750-1850°C, перед сушкой в сушильное устройство к влажному шламу добавляют 3-6% от массы шлама отходы производства извести, содержащие, %:
CaO 12-15 SiO2 15-19 Al2O3 4-5 Fe2O3 1,5-2,0 CaCO3 56-62

высушенный шлам герметичным загрузочным устройством загружают из сушильного устройства на расплавленный шлак, полученный при переработке шлама, нагретый до 1640-1680°C, со скоростью 1,2-1,4 т на 1 м2 зеркала расплавленного шлака в час, восстановление железа из расплавленной шихты производят углеродсодержащими материалами, загружаемыми на шлак в количестве, обеспечивающем содержание оксидов железа в восстановленном конечном шлаке в пределах 3-5%, раздельный слив продуктов плавки осуществляют непрерывно или периодически, поддерживая колебания уровня расплава в плавильном агрегате не более чем на 200-300 мм путем изменения скорости слива и количества продуктов плавки.
1. The method of pyrometallurgical processing of red mud, including the melting of red mud in a fuel-oxygen skull melting unit, the reduction of iron with a carbon reducing agent, the separate release of the obtained metal and slag, characterized in that the mud is additionally heated and dried to a moisture content of 6-10% by heat from the melting unit gases with a temperature of 1750-1850 ° C, before drying, 3-6% of the mass of sludge of lime production, containing,%:
Cao 12-15 SiO 2 15-19 Al 2 O 3 4-5 Fe 2 O 3 1.5-2.0 CaCO 3 56-62

dried sludge is sealed by a loading device from the drying device onto molten slag obtained by processing sludge heated to 1640-1680 ° C, at a speed of 1.2-1.4 tons per 1 m 2 of molten slag mirror per hour, iron recovery from molten the charges are produced with carbon-containing materials loaded onto the slag in an amount that ensures the content of iron oxides in the reduced final slag within 3-5%, the separate smelting products are carried out continuously or periodically, maintaining fluctuations match the melt in the melting aggregate is not more than 200-300 mm by changing the speed of discharge and the amount of melting products.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что монооксид углерода CO отходящих из плавильного агрегата газов используют для частичного твердофазного восстановления железа.2. The method according to claim 1, characterized in that the carbon monoxide CO of the exhaust gases from the smelter is used for partial solid-state reduction of iron. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что корректируют содержание оксидов железа в восстановленном шлаке путем изменения количества газообразного кислорода, подаваемого в топливокислородные горелки при неизменном расходе углеродистого восстановителя.3. The method according to claim 1, characterized in that the content of iron oxides in the reduced slag is adjusted by changing the amount of gaseous oxygen supplied to the fuel-oxygen burners at a constant flow rate of the carbon reducing agent. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев и плавление шихтовых материалов, загружаемых в плавильный агрегат, осуществляют теплом, получаемым при окислении введенных в необходимом количестве углеродистых материалов газообразным кислородом, вдуваемым в плавильный агрегат со сверхзвуковой скоростью водоохлаждаемыми фурмами.4. The method according to claim 1, characterized in that the heating and melting of the charge materials loaded into the melting unit is carried out by the heat obtained by oxidizing the carbon materials introduced in the required amount with gaseous oxygen, blown into the melting unit with supersonic speed by water-cooled tuyeres. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что высушенный шлам вдувают инжекторами в расплав, находящийся в плавильном агрегате.5. The method according to claim 1, characterized in that the dried sludge is injected with injectors into the melt located in the melting unit. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что переработку шламов ведут в топливокислородном гарнисажном плавильном агрегате непрерывного действия с охлаждением металлического корпуса агрегата жидкометаллическим теплоносителем.6. The method according to claim 1, characterized in that the processing of sludge is carried out in a continuous fuel-oxygen skull melting unit with cooling of the metal case of the unit with a liquid metal coolant. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что 35-45% используемого углеродистого восстановителя загружают в сушильный агрегат вместе со шламом.7. The method according to claim 1, characterized in that 35-45% of the carbonaceous reducing agent used is loaded into the drying unit together with the sludge. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановленный низкожелезистый шлак сливают из плавильного агрегата в дуговую печь с углеродистой футеровкой ванны и методом углетермического восстановления получают из него комплексный сплав Fe-Si-Al-Ti и алюмокальциевый шлак. 8. The method according to claim 1, characterized in that the recovered low-iron slag is poured from the smelter into an arc furnace with a carbon lining of the bath and a complex alloy Fe-Si-Al-Ti and calcium-aluminum slag are obtained from it by carbon thermal reduction.
RU2011145140/02A 2011-11-07 2011-11-07 Red sludge pyrometallurgical processing method RU2479648C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011145140/02A RU2479648C1 (en) 2011-11-07 2011-11-07 Red sludge pyrometallurgical processing method
IN1026MUN2014 IN2014MN01026A (en) 2011-11-07 2012-11-16
PCT/RU2012/000946 WO2013070121A1 (en) 2011-11-07 2012-11-16 Pyrometallurgical red mud processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011145140/02A RU2479648C1 (en) 2011-11-07 2011-11-07 Red sludge pyrometallurgical processing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2479648C1 true RU2479648C1 (en) 2013-04-20

Family

ID=48290367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011145140/02A RU2479648C1 (en) 2011-11-07 2011-11-07 Red sludge pyrometallurgical processing method

Country Status (3)

Country Link
IN (1) IN2014MN01026A (en)
RU (1) RU2479648C1 (en)
WO (1) WO2013070121A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2589948C1 (en) * 2014-12-26 2016-07-10 Александр Васильевич Петров Method of producing cast iron sintegal from red mud
RU2619406C2 (en) * 2014-12-26 2017-05-15 Александр Васильевич Петров Method for complex processing of red and nepheline sludges
RU2734423C1 (en) * 2019-12-17 2020-10-16 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Red mud processing method
WO2022115512A1 (en) * 2020-11-25 2022-06-02 Red Mud Enterprises Llc System for processing red mud and method of processing red mud
US12365954B2 (en) 2019-08-06 2025-07-22 Red Mud Enterprises Llc System for processing red mud and method of processing red mud

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2634106C1 (en) * 2016-12-22 2017-10-23 Вячеслав Константинович Селиверстов Method of processing red mud
RU2697539C1 (en) * 2019-04-09 2019-08-15 Борис Николаевич Улько Method of complex processing of fine-dispersed metal-containing wastes
CN115029559A (en) * 2022-04-14 2022-09-09 青岛森江冶金新材料有限公司 Method for producing deoxidized alloy by utilizing red mud
CN120400523A (en) * 2025-04-25 2025-08-01 北京金泰瑞和工程科技有限公司 A red mud resource treatment process

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3989513A (en) * 1972-06-06 1976-11-02 Magyar Aluminiumipari Troszt Method for the treatment of red mud
RU2245371C2 (en) * 2003-02-03 2005-01-27 Общество с ограниченной ответственностью Фирма "Дата-Центр" Method of reworking red mud of alumina production process
RU2009122595A (en) * 2009-06-11 2010-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университе METHOD FOR PROCESSING RED Sludge

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006020841A1 (en) * 2006-05-04 2007-11-08 Krause-Röhm-Systeme Ag Process for recovering valuable materials

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3989513A (en) * 1972-06-06 1976-11-02 Magyar Aluminiumipari Troszt Method for the treatment of red mud
RU2245371C2 (en) * 2003-02-03 2005-01-27 Общество с ограниченной ответственностью Фирма "Дата-Центр" Method of reworking red mud of alumina production process
RU2009122595A (en) * 2009-06-11 2010-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университе METHOD FOR PROCESSING RED Sludge
RU2428490C2 (en) * 2009-06-11 2011-09-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина" Procedure for red mud processing

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2589948C1 (en) * 2014-12-26 2016-07-10 Александр Васильевич Петров Method of producing cast iron sintegal from red mud
RU2619406C2 (en) * 2014-12-26 2017-05-15 Александр Васильевич Петров Method for complex processing of red and nepheline sludges
US12365954B2 (en) 2019-08-06 2025-07-22 Red Mud Enterprises Llc System for processing red mud and method of processing red mud
RU2734423C1 (en) * 2019-12-17 2020-10-16 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Red mud processing method
WO2022115512A1 (en) * 2020-11-25 2022-06-02 Red Mud Enterprises Llc System for processing red mud and method of processing red mud

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013070121A1 (en) 2013-05-16
IN2014MN01026A (en) 2015-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2479648C1 (en) Red sludge pyrometallurgical processing method
CN103468961B (en) A kind of airtight cupola furnace process Steel Plant are containing zinc, lead powder dirt processing method
CN106191344B (en) A kind of method for mixing the production of slag melting and reducing and modifier treatment
CN106048109B (en) A kind of method for mixing the recycling of slag melting and reducing and modifier treatment
CN102816880B (en) Ironmaking and aluminum extraction comprehensive utilization method of high-iron red mud
CN114672643B (en) Method for synergistically utilizing high-iron red mud and molten steel slag
JP5071770B2 (en) Method and apparatus for recovering non-ferrous metals from zinc residues
CN108676942A (en) The materials such as a kind of iron content and/or zinc lead bronze tin cooperate with processing recovery method with molten steel slag
KR930001334B1 (en) Application method of metallic dust and sludge containing zinc
Holtzer et al. The recycling of materials containing iron and zinc in the OxyCup process
KiranKumar et al. A review on processing of electric arc furnace dust (EAFD) by pyro-metallurgical processes
CN105838838B (en) Method for preparing pure steel by coal gas direct reduction one-step method
CN103451451A (en) Ferro-nickel alloy production technology with laterite nickel ore processed through oxygen enrichment hot air shaft furnace
WO1999036581A1 (en) Sustainable steelmaking by efficient direct reduction of iron oxide and solid waste minimisation
CZ200975A3 (en) Refining technology of metalline zinc-containing waste in revolving furnace
EA036823B1 (en) Recovery of metals from calcium-rich materials
CN117441031A (en) Method for generating slag with desired properties
CN115261540A (en) Method for recovering iron and tailings in red mud
RU2449031C2 (en) Method for obtaining dephosphorised concentrate of oolitic iron ores
RU2245371C2 (en) Method of reworking red mud of alumina production process
RU2003103262A (en) METHOD FOR PROCESSING RED SLUDGE OF ALUMINUM PRODUCTION
RU2347764C2 (en) Method of producing portland cement clinker from industrial wastes
CN111850304B (en) A system and method for treating copper slag
RU2344179C2 (en) Method of continuous processing iron oxide containing materials and device for implementation of this method
CN108558244B (en) Device and preparation method for preparing cement mixture by using hot converter slag

Legal Events

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

Effective date: 20181108