RU2757772C2 - Method for direct extraction of metals from oxide forms of metal-containing raw materials, various types of ores, man-made waste and a device for direct extraction of metals from various forms into metal or other oxide phases - Google Patents
Method for direct extraction of metals from oxide forms of metal-containing raw materials, various types of ores, man-made waste and a device for direct extraction of metals from various forms into metal or other oxide phases Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757772C2 RU2757772C2 RU2020103533A RU2020103533A RU2757772C2 RU 2757772 C2 RU2757772 C2 RU 2757772C2 RU 2020103533 A RU2020103533 A RU 2020103533A RU 2020103533 A RU2020103533 A RU 2020103533A RU 2757772 C2 RU2757772 C2 RU 2757772C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- raw materials
- containing raw
- metals
- oxide
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 105
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 105
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title abstract description 38
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title abstract description 35
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 19
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000004397 blinking Effects 0.000 abstract 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 11
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- -1 oxides Chemical class 0.000 description 5
- HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N scandium oxide Chemical compound O=[Sc]O[Sc]=O HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 3
- 239000003818 cinder Substances 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical group O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 2
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 2
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 2
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical class [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000863 Ferronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000628 Ferrovanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010792 electronic scrap Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/12—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in electric furnaces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, преимущественно к переработке металлосодержащего сырья, в частности к извлечению металлов из металлосодержащего сырья, различных видов руд, техногенных мелкодисперсных отходов оксидных, гидрооксидных, окисных и гидроокисных форм металлургических и других производств, в том числе «красных» шламов, пиритных огарков, отходов пылегазоочистки металлургических, медеплавильных, ферросплавных, сталелитейных производств, шлаков, шламов, кеков, клинкеров, отходов хромитовых песков, окалин, сплесов, скрапа, высевок и других подобных отходов.The invention relates to metallurgy, mainly to the processing of metal-containing raw materials, in particular to the extraction of metals from metal-containing raw materials, various types of ores, man-made fine waste oxide, hydroxide, oxide and hydroxide forms of metallurgical and other industries, including "red" mud, pyrite cinders , waste dust and gas cleaning of metallurgical, copper-smelting, ferroalloy, steel production, slag, sludge, cakes, clinkers, waste of chromite sands, scale, splashes, scrap, screenings and other similar waste.
Известен способ [1] переработки маслосодержащей прокатной окалины, включающий в себя сбор окалины, высокотемпературную обработку в проходных печах, в результате чего получают обезмасленную окалину, представляющую собой вторичное сырье, пригодное для получения ферросплавов, агломератов для доменного производства.The known method [1] of processing oil-containing mill scale, including the collection of scale, high-temperature treatment in continuous furnaces, resulting in an oil-free scale, which is a secondary raw material suitable for obtaining ferroalloys, agglomerates for blast furnace production.
Недостатком известного способа является то, что окалина не восстанавливается, а лишь обезмасливается.The disadvantage of this method is that the scale is not restored, but only de-oiled.
Известен способ [2] получения железа прямого восстановления в электродуговых печах и агрегатах восстановления по одностадийной технологии с использованием неокускованного железорудного сырья и углеродсодержащего материала.There is a method [2] of obtaining iron of direct reduction in electric arc furnaces and reduction units by one-stage technology using non-lumped iron ore raw materials and carbon-containing material.
Существенным недостатком известного способа является принудительный барботаж расплавленного металла в ванне пузырьками окислительного газа, вводимого в расплав, и низкий процент восстановленного железа.A significant disadvantage of the known method is the forced bubbling of the molten metal in the bath with bubbles of oxidizing gas introduced into the melt, and a low percentage of reduced iron.
Наиболее близким решением является способ [3, 4], в котором оксидное сырье, содержащее металлы группы железа, подвергают плавке в присутствии металлического расплава и углеродсодержащего восстановителя, процесс ведут в электродуговой печи постоянного тока, имеющей, по меньшей мере, один подовый электрод и один графитированный сводовый электрод, в которую загружают шихту, зажигают электрическую дугу между графитированным электродом и шихтой, причем электрическая цепь источника электропитания замыкается через графитированный электрод, шихту, электропроводную подину или подовые электроды. Для надежного электрического контакта между подиной и шихтой на подине оставляют часть расплава предыдущей плавки («болото»), на которую загружают шихту и оксидное сырье.The closest solution is the method [3, 4], in which the oxide raw material containing metals of the iron group is smelted in the presence of a metal melt and a carbon-containing reductant, the process is carried out in a direct current electric arc furnace having at least one bottom electrode and one the graphite arch electrode, into which the charge is loaded, an electric arc is ignited between the graphite electrode and the charge, and the electric circuit of the power supply is closed through the graphite electrode, charge, conductive hearth or bottom electrodes. For reliable electrical contact between the hearth and the charge, a part of the melt of the previous melting ("swamp") is left on the hearth, onto which the charge and oxide raw materials are loaded.
Существенным недостатком известного способа является малая скорость извлечения и неполное восстановление металлов из оксидного сырья, образование большого количества шлака, засоренного недовосстановленными металлами.A significant disadvantage of the known method is the low rate of extraction and incomplete reduction of metals from oxide raw materials, the formation of a large amount of slag clogged with underexposed metals.
Ближайшим прототипом является способ [5] прямого восстановления железа из дисперсного оксидного сырья, включающий возбуждение плазмы дугового разряда в восстановительном газе, вдув шихты тангенциально стенке цилиндрической плавильной камеры плазменной печи, ее расплавление, восстановление оксидной шихты, сбор и раздельный выпуск металла и шлака.The closest prototype is a method [5] for direct reduction of iron from dispersed oxide raw materials, including the excitation of an arc discharge plasma in a reducing gas, blowing a charge tangentially to the wall of a cylindrical melting chamber of a plasma furnace, melting it, reducing an oxide charge, collecting and separately tapping metal and slag.
Недостатком такого способа получения расплава шихты является нестабильность процесса восстановления, в результате чего трудно извлечь металлы.The disadvantage of this method of obtaining a melt of the charge is the instability of the reduction process, as a result of which it is difficult to extract metals.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является процесс восстановления расплавленных шлаков путем инжекции углерода в металлический расплав [6, 7].The closest in technical essence and the achieved result is the process of reduction of molten slag by injection of carbon into the metal melt [6, 7].
Однако в этом процессе не достигаются необходимые для полного восстановления металлов из оксидной формы величины концентрации углерода.However, in this process, the values of carbon concentration necessary for the complete reduction of metals from the oxide form are not achieved.
Общими признаками известных способов, прототипов, устройств и предлагаемого изобретения для извлечения металлов из металлосодержащего сырья, различных видов руд, техногенных мелкодисперсных отходов оксидных форм являются: плавка металлосодержащего сырья оксидной формы в присутствии металлического расплава и углеродистого восстановителя, а процесс восстановления металлов идет в рабочем плавильном пространстве ванны электродуговых печей постоянного или переменного тока.The common features of the known methods, prototypes, devices and the invention for the extraction of metals from metal-containing raw materials, various types of ores, man-made fine waste of oxide forms are: melting of metal-containing raw materials of the oxide form in the presence of a metal melt and a carbonaceous reductant, and the process of metal recovery takes place in a working smelter. the bath space of DC or AC electric arc furnaces.
Сущность способа прямого извлечения металлов из металлосодержащего сырья, различных видов руд, техногенных отходов оксидных форм, позволяющего достичь положительного эффекта, минуя промежуточные окислительно-восстановительные процессы, в металлическую или другие оксидные фазы, заключается в использовании заявляемого изобретения, где совокупность всех отличительных существенных признаков обеспечивает максимально высокую степень и скорость извлечения металлов из оксидных и других форм металлосодержащего сырья, различных видов руд и техногенных отходов, за счет преобладания скорости прямого извлечения целевых металлов из оксидов, гидрооксидов, окислов, гидроокислов до исходного металла над скоростью их плавления при одновременном снижении удельных энергозатрат, снижения объема образующихся шлаков, низкого процента выноса мелкодисперсного сырья из рабочего плавильного пространства ванны устройства, выполненного в виде электродуговой печи постоянного тока и сконструированного таким образом, где в отличие от известных устройств [8], выбранных в качестве прототипа, электропитание заявляемого в изобретении устройства осуществляется через «короткую сеть», имеющую минимальную величину реактивного сопротивления, которая в сочетании с электропечным трансформатором устройства, позволяющим производить регулирование напряжения под нагрузкой в диапазоне рабочих напряжений при плавке в более низких областях, чем для процесса плавки во время работы классических электродуговых печей постоянного и переменного тока, гарантирует устойчивую, длительную, безаварийную работу с единичными перегрузками от 1,0 до 16,0 кило Ампер и более в течение 2 секунд и с пиковыми значениями тока до 100 килоАмпер и более на «короткой» дуге постоянного тока длиной от 0,5 до 10 миллиметров при низких рабочих выпрямленных напряжениях в диапазоне от 20 до 130 Вольт и большой силе выпрямленного тока от 1,0 до 100,0 килоАмпер и более, одновременно создавая повышенные значения коэффициента мощности до 0,999 и электрического коэффициента полезного действия устройства до 98%.The essence of the method for the direct extraction of metals from metal-containing raw materials, various types of ores, man-made waste of oxide forms, which makes it possible to achieve a positive effect, bypassing intermediate redox processes, into metal or other oxide phases, is to use the claimed invention, where the combination of all distinctive essential features provides the highest degree and rate of extraction of metals from oxide and other forms of metal-containing raw materials, various types of ores and industrial waste, due to the prevalence of the rate of direct extraction of target metals from oxides, hydroxides, oxides, hydroxides to the initial metal over the rate of their melting, while reducing specific energy consumption , a decrease in the volume of the formed slags, a low percentage of the removal of finely dispersed raw materials from the working melting space of the bath of the device, made in the form of a direct current electric arc furnace and designed in this way, where, in contrast to the known devices [8], selected as a prototype, the power supply of the device claimed in the invention is carried out through a "short network" having a minimum value of reactance, which, in combination with an electric furnace transformer of the device, makes it possible to regulate the voltage under load in the operating range melting voltages in lower regions than for the melting process during the operation of classic AC and DC electric arc furnaces, guarantees stable, long-term, trouble-free operation with single overloads from 1.0 to 16.0 kilo Amperes or more for 2 seconds and with peak current values of up to 100 kiloAmps and more on a "short" DC arc with a length of 0.5 to 10 millimeters at low operating rectified voltages in the range from 20 to 130 Volts and high rectified current strength from 1.0 to 100.0 kiloAmps and more, while simultaneously generating higher PF values of up to 0.999 and elec ctric efficiency of the device up to 98%.
Целью изобретения является: Способ прямого извлечения металлов из оксидных форм металлосодержащего сырья, различных видов руд, техногенных отходов и Устройство для прямого извлечения металлов из различных форм в металлическую или другие оксидные фазы, применением которого решается переработка металлосодержащего сырья, различных видов руд и глобальная проблема утилизации техногенных мелкодисперсных отходов металлосодержащего сырья, в частности отходов пылегазоочистного оборудования металлургических, медеплавильных, никелевых, сталеплавильных, ферросплавных производств, шлаков, шламов, кеков, клинкеров, отходов хромитовых песков, прокатных окалин, сплесов, скрапа, высевок, различных видов руд, минуя промежуточные формы восстановления, таких как губчатое железо, наиболее простым, надежным, позволяющим максимально полно, с наибольшей скоростью и максимально высокой степенью извлекать целевые металлы и ценные окислы металлов, с высокой производительностью и наиболее выгодным с точки зрения экономики процессом.The purpose of the invention is: A method for the direct extraction of metals from oxide forms of metal-containing raw materials, various types of ores, industrial waste and a Device for the direct extraction of metals from various forms into metallic or other oxide phases, the use of which solves the processing of metal-containing raw materials, various types of ores and the global problem of disposal man-made fine waste of metal-containing raw materials, in particular waste of dust and gas cleaning equipment of metallurgical, copper-smelting, nickel, steel-making, ferroalloy industries, slags, sludge, cakes, clinkers, waste of chromite sands, mill scale, splashes, scrap of various types, mines reduction, such as sponge iron, the simplest, most reliable, allowing the most complete, with the highest speed and the highest possible degree of extraction of target metals and valuable metal oxides, with high productivity and the most profitable from the point of view of economy process.
С этой целью в заявляемом изобретении:To this end, in the claimed invention:
1. Для обеспечения начала эффективного протекания процесса прямого извлечения металлов при температурах 180,300,390°С с увеличением интенсивности извлечения металлов с 600,800°С, вплоть до достижения расплавом 1650°С внутреннее рабочее плавильное пространство ванны устройства выполняют огнеупорной футеровкой яйцеподобной формы в виде тупой части яйца.1. To ensure the beginning of the effective flow of the process of direct metal extraction at temperatures of 180,300,390 ° C with an increase in the intensity of metal extraction from 600,800 ° C, until the melt reaches 1650 ° C, the internal working melting space of the device bath is made with an egg-shaped refractory lining in the form of a blunt part of an egg.
2. Для обеспечения наибольших скоростей нагрева, производительности процесса и проведения прямых восстановительных плавок для полного прямого извлечения металлов из различных форм в металлическую или другие оксидные фазы, минуя промежуточные окислительно-восстановительные процессы, источник постоянного тока для электропитания устройства сконструирован и выполнен для создания стабильной, щеточной, короткой дуги постоянного тока длиной от 0,5 до 10 миллиметров с эффектом практически полного поглощения генерируемой омической энергии концентрически расходуемой посредством уникальной конструкции диодного выпрямителя, создающим электромагнитное перемешивание расплавленного металла непрерывными колебаниями электрического и электромагнитного полей, проходящими через весь объем загруженной ванны определенным силовым неравновесным температурным полем.2. To ensure the highest heating rates, process productivity and direct reduction melting for the complete direct extraction of metals from various forms into metal or other oxide phases, bypassing intermediate redox processes, the DC source for powering the device is designed and made to create a stable, brush, short DC arc with a length of 0.5 to 10 millimeters with the effect of almost complete absorption of the generated ohmic energy, concentrically consumed by the unique design of the diode rectifier, creating electromagnetic stirring of the molten metal by continuous oscillations of electric and electromagnetic fields passing through the entire volume of the loaded bath with a certain force non-equilibrium temperature field.
3. Прямое извлечение металлов из оксидных форм металлосодержащего сырья, различных видов руд, техногенных отходов, в том числе из оксидных, гидрооксидных, окисных и гидроокисных форм, пиритных огарков, шлаков, «красных» шламов, окалин, высевок, шламов и прочих пылевидных, мелкодисперсных и кусковых отходов, а также восстановления металлического кремния из кремнийсодержащих отходов без очистки от масел и органических примесей, без предварительного нагрева шихты и ее загрузки в устройство с допустимой до 20% влажности, производят за счет проходящих в неравновесном температурном поле рабочего плавильного пространства ванны устройства термодинамических взаимодействий в присутствии углерода из углеродсодержащей добавки в виде графитовой стружки, коксика, отходов угля, угольной пыли или других графитсодержащих отходов и добавок, вводимой в рабочее плавильное пространство ванны устройства одновременно с загрузкой металлосодержащего сырья оксидной или других форм в пропорции не менее 1:100 (10 килограмм углеродсодержащей добавки на 1000 килограмм шихты) или по необходимости в других пропорциях, но не более 6:10.3. Direct extraction of metals from oxide forms of metal-containing raw materials, various types of ores, man-made waste, including from oxide, hydroxide, oxide and hydroxide forms, pyrite cinders, slags, "red" sludge, scale, seedings, sludge and other dusty, finely dispersed and lumpy waste, as well as recovery of metallic silicon from silicon-containing waste without cleaning from oils and organic impurities, without preheating the charge and loading it into the device with a permissible humidity of up to 20%, are produced due to the device baths passing in the non-equilibrium temperature field of the working melting space of the device thermodynamic interactions in the presence of carbon from a carbon-containing additive in the form of graphite chips, coke, coal waste, coal dust or other graphite-containing wastes and additives introduced into the working melting space of the device bath simultaneously with loading metal-containing raw materials of oxide or other forms in a ratio of at least 1: 100 (ten kilogram of carbon-containing additive per 1000 kilogram of charge) or, if necessary, in other proportions, but not more than 6:10.
4. Для повышения степени чистоты извлекаемых металлов без продувки газами, а также снижение содержания углерода из расплава до 0,001%, проводят заданной по времени от 5 до 30 минут и температуре от 1450°С до 1650°С термовременной выдержкой жидкого расплава в неравновесном температурном поле рабочего плавильного пространства ванны заявленного в изобретении устройства.4. To increase the purity of the recovered metals without blowing gases, as well as to reduce the carbon content from the melt to 0.001%, carry out a given time from 5 to 30 minutes and a temperature from 1450 ° C to 1650 ° C by holding the liquid melt in a non-equilibrium temperature field. working melting space of the bath of the device claimed in the invention.
5. Для обеспечения высокой степени прямого извлечения металлов из металлосодержащего оксидного сырья с содержанием неметаллических включений до 70% и увеличения скорости прямого извлечения металлов электропечной трансформатор устройства выполняют с функцией регулировки напряжения под нагрузкой с расположением диапазона рабочих напряжений при плавках, в более низких областях от 20 до 130 Вольт, чем для процесса плавок во время работы классических электродуговых печей постоянного и переменного тока.5. To ensure a high degree of direct extraction of metals from metal-containing oxide raw materials with a content of non-metallic inclusions of up to 70% and an increase in the rate of direct extraction of metals, the electric furnace transformer of the device is performed with the function of voltage regulation under load with the location of the operating voltage range during melting, in lower regions from 20 up to 130 Volts than for the melting process during the operation of classic AC and DC electric arc furnaces.
6. Для обеспечения непрерывного процесса прямого извлечения металлов из металлосодержащего сырья, различных видов руд, техногенных отходов, в том числе «красных» шламов, пиритных огарков, отходов пылегазоочистного оборудования металлургических, медеплавильных, ферросплавных, сталелитейных производств, шлаков, шламов, кеков, клинкеров, отходов хромитовых песков, окалин, сплесов, скрапа, высевок и других подобных отходов до исходного металла, а также снижения негативного влияния работы устройства, выполненного в виде электродуговой печи постоянного тока (5), на питающую сеть, создания условий устойчивой, длительной, безаварийной работы с номинальным выпрямленным током от 1,0 до 10 килоАмпер и более, текущая подача которого поддерживается с уменьшенным мерцанием, с перегрузками от 6 до 16 килоАмпер и более в течение 2 секунд и с пиковыми значениями тока до 100 килоАмпер и более на стабильной, щеточной «короткой» дуге постоянного тока длиною от 0,5 до 10 миллиметров при низких, с функцией регулировки под нагрузкой выпрямленных рабочих напряжениях в диапазоне от 20 до 130 Вольт и большой силе выпрямленного тока от 1,0 до 100,0 килоАмпер и более, источник питания устройства, выполняют в комплекте, состоящем из двух сблокированных преобразовательных трансформаторов с уравнительным реактором (1), входного токоограничивающего реактора (2) и двух диодных выпрямителей (3), соединяемых параллельно и покомплектно в один или несколько рядов в количестве от одного и более комплектов в ряду в зависимости от мощности устройства и количества установленных сводовых графитированных электродов (4), количество которых зависит от емкости и тоннажа устройства: с одним сводовым графитированным электродом - при емкости устройства до 1 тонны - Фиг. 1 «Устройство емкостью до 1 тонны», трех и более сводовых графитированных электродов - при емкости до 200 тонн - Фиг. 2, 3 «Устройство емкостью до 200 тонн».6. To ensure a continuous process of direct extraction of metals from metal-containing raw materials, various types of ores, industrial waste, including "red" sludge, pyrite cinders, waste dust and gas cleaning equipment of metallurgical, copper smelting, ferroalloy, steel production, slag, sludge, cakes, clinkers waste of chromite sands, scale, splashes, scrap, sowing and other similar waste to the original metal, as well as reducing the negative impact of the operation of the device, made in the form of a DC electric arc furnace (5), on the supply network, creating conditions for a stable, long-term, trouble-free operation with a rated rectified current from 1.0 to 10 kiloAmps and more, the current supply of which is maintained with reduced flicker, with overloads from 6 to 16 kiloAmps or more for 2 seconds and with peak current values up to 100 kiloAmps or more on a stable, brushed "Short" DC arc with a length of 0.5 to 10 millimeters at low, with the function adjustment under load of rectified operating voltages in the range from 20 to 130 Volts and high rectified current strength from 1.0 to 100.0 kiloAmperes and more, the power supply of the device is performed in a set consisting of two interlocked converter transformers with a balancing reactor (1) , an input current-limiting reactor (2) and two diode rectifiers (3) connected in parallel and separately in one or more rows in the amount of one or more sets in a row, depending on the power of the device and the number of installed vaulted graphite electrodes (4), the number of which depends on the capacity and tonnage of the device: with one vaulted graphite electrode - with a device capacity of up to 1 ton - Fig. 1 "Device with a capacity of up to 1 ton", three or more vaulted graphite electrodes - with a capacity of up to 200 tons - Fig. 2, 3 "Device with a capacity of up to 200 tons."
7. Для снижения энергозатрат, обеспечения надежного контакта подовых электродов с шихтой во все периоды плавки, повышения скорости и степени извлечения металлов, подовый анодный подвод заявляемого устройства выполняют из меди в виде одного или нескольких подовых водоохлаждаемых электродов с центральной круглой стальной вставкой, имеющей выход в рабочее плавильное пространство ванны устройства одной центральной или тремя и более стальными самовосстанавливающимися пластинами, приваренными к вставке под углом 120 градусов и менее.7. To reduce energy consumption, ensure reliable contact of bottom electrodes with the charge during all periods of melting, increase the rate and degree of metal extraction, the bottom anode supply of the claimed device is made of copper in the form of one or more bottom water-cooled electrodes with a central round steel insert having an outlet to working melting space of the device bath with one central or three or more steel self-healing plates welded to the insert at an angle of 120 degrees or less.
8. Для наиболее выгодного дальнейшего применения извлеченных металлов из металлосодержащего сырья, различных видов руд, техногенных отходов, в частности из «красных» шламов, производят ввод в расплав извлеченного из металлосодержащего сырья железа, находящегося в рабочем плавильном пространстве ванны заявляемого в изобретении устройства, выполненного в виде электродуговой печи постоянного тока, процентнозаданного количества алюминия от 0,2 до 30 процентов от веса жидкого расплава в ванне устройства, что вызывает усиление электролитического воздействия дуги постоянного тока устройства, необходимого для получения товарной продукции из суперчугунов со стопроцентной перлитной или мартенситной матрицей или ферроалюминия.8. For the most beneficial further use of the recovered metals from metal-containing raw materials, various types of ores, industrial waste, in particular from "red" mud, the iron extracted from the metal-containing raw material, which is in the working melting space of the bath of the device claimed in the invention, is introduced into the melt. in the form of a direct current electric arc furnace, the percentage of a given amount of aluminum is from 0.2 to 30 percent of the weight of the liquid melt in the bath of the device, which causes an increase in the electrolytic effect of the direct current arc of the device, which is necessary to obtain marketable products from super cast irons with one hundred percent pearlite or martensitic matrix or ferroaluminum ...
9. Для создания условий преобладания скорости прямого извлечения металлов над скоростью плавления металлосодержащего сырья, различных видов руд, техногенных отходов, являющегося важнейшим условием для стопроцентного прямого извлечения целевых металлов из оксидов, гидрооксидов, окислов и гидроокислов, металлосодержащего сырья до исходного металла, «короткую сеть» предлагаемого в изобретении устройства выполняют с минимальной величиной реактивного сопротивления, что в сочетании с заданными характеристиками электропечного трансформатора устройства не только обеспечивает работу устройства на «короткой» дуге постоянного тока длиною от 0,5 до 10 миллиметров при низких выпрямленных напряжениях от 20 до 130 Вольт и большой силе выпрямленного тока от 1,0 до 100,0 килоАмпер и высокой от 10 до 15 метров в минуту для одного сводового графитированного электрода или автономно для каждого из трех и более в отдельности сводовых графитированных электродов скоростью перемещения сводовых графитированных электродов, но и повышает значения коэффициента мощности до 0,999 и электрического коэффициента полезного действия устройства до 98%.9. To create conditions for the prevalence of the rate of direct extraction of metals over the rate of melting of metal-containing raw materials, various types of ores, industrial waste, which is the most important condition for one hundred percent direct extraction of target metals from oxides, hydroxides, oxides and hydroxides, metal-containing raw materials to the initial metal, "a short network "The device proposed in the invention is made with a minimum value of reactance, which, in combination with the specified characteristics of the electric furnace transformer of the device, not only ensures the operation of the device on a" short "DC arc with a length of 0.5 to 10 millimeters at low rectified voltages from 20 to 130 Volts and a large rectified current from 1.0 to 100.0 kiloAmperes and a high one from 10 to 15 meters per minute for one vaulted graphite electrode or independently for each of three or more individually vaulted graphite electrodes by the speed of movement of vaulted graphite electrodes, but also increases the values of the power factor to 0.999 and the electrical efficiency of the device to 98%.
Совокупность представленных существенных отличий предлагаемого изобретения по технической сущности и достигаемому результату позволяют максимально полно, с наибольшей скоростью, высокой степенью извлечения и наиболее выгодно извлекать металлы из металлосодержащего сырья любой оксидной, гидрооксидной, окисловой, гидроокисловой и других форм в металлическую или другие оксидные фазы, обеспечивая при этом высокую производительность процесса утилизации техногенных отходов и переработки различных видов руд с экономическим эффектом.The set of the presented significant differences of the proposed invention in terms of the technical essence and the achieved result allow the most complete, with the highest speed, high degree of extraction and the most advantageous extraction of metals from metal-containing raw materials of any oxide, hydroxide, oxide, hydroxide and other forms into the metal or other oxide phases, providing at the same time, high productivity of the process of utilization of industrial waste and processing of various types of ores with an economic effect.
Пример осуществления предлагаемого изобретения: «Способ прямого извлечения металлов из оксидных форм из металлосодержащего сырья, различных видов руд, техногенных отходов и Устройство для прямого извлечения металлов из различных форм в металлическую или другие оксидные фазы», в частности восстановления железа и оксида скандия из железосодержащих отходов алюминиевого производства - «красных» шламов.An example of the implementation of the proposed invention: "Method for the direct extraction of metals from oxide forms from metal-containing raw materials, various types of ores, industrial waste and a Device for the direct extraction of metals from various forms into metal or other oxide phases", in particular the reduction of iron and scandium oxide from iron-containing waste aluminum production - "red" sludge.
В устройство, выполненное в виде электродуговой печи постоянного тока емкостью 1 тонна, с зафутерованным внутренним рабочим плавильным пространством ванны в виде тупой части яйца (яйцеподобной), с одним сводовым графитированным электродом, с одним подовым медным водоохлаждаемым электродом с центральным круглым стальным стержнем с выходом в рабочее плавильное пространство ванны круглой стальной частью, имеющим «короткую сеть» с минимальной величиной реактивного сопротивления в паре с электропечным трансформатором, позволяющим регулировать напряжение под нагрузкой с диапазоном рабочих напряжений в низких областях, обеспечивающими длительную работу устройства на «короткой» дуге при низких выпрямленных напряжениях и большой силе выпрямленного тока, создающими при этом повышенные значения коэффициента мощности и электрического коэффициента полезного действия устройства, а также созданной за счет перечисленных отличий дуги постоянного тока, обеспечивающей непрерывные колебания электрического и электромагнитного полей, проходящих через весь объем рабочего плавильного загруженного пространства ванны устройства определенным силовым неравновесным температурным полем, усиливающим термодинамические и электролитические взаимодействия с присутствием углерода из углеродсодержащей добавки в виде угольной пыли, приводящие в результативной совокупности к преобладанию скорости извлечения целевых металлов из оксидов, гидрооксидов, окислов и гидроокислов металлосодержащего сырья, различных видов руд, техногенных отходов до исходного металла над скоростью их плавления, загружают шихту (металлосодержащее сырье), зажигают электрическую «короткую» дугу между графитированным электродом и шихтой, при этом электрическая цепь источника электропитания устройства замыкается через графитированный электрод, шихту и подовый электрод. Для обеспечения в дальнейшем надежного электрического контакта между подиной и шихтой на подине оставляют часть расплава предыдущей плавки («болото») в количестве до 10-20% от массы загружаемой в печь шихты, на которую в дальнейшем загружают основную часть оксидного сырья, в частности «красный» шлам, смешанный с мелким углем в пропорции 100:1. Загруженную порцию металлической шихты весом 100 килограмм полностью расплавляют для создания «болота», после чего сверху загружают основную часть «красного» шлама весом 1000 килограмм, смешанного с углем в пропорции 100:1, между которой и ранее расплавленной шихтой формируется обширная область электрического контакта, обеспечивающего всей совокупностью представленных существенных отличий заявляемого изобретения, полное прямое извлечение железа и оксида скандия из «красного» шлама. Процесс прямого извлечения железа в основном, заканчивается по получению жидкого расплава, после чего делают термовыдержку в течение 10 минут для стопроцентного извлечения железа, а полученный расплав сливают в формы. При этом из одной тонны «красного» шлама извлечено 334,66 килограмм товарной продукции в виде круга из суперчугуна со стопроцентной перлитной структурой с гарантированным химическим составом чугуна и 338,2 килограмма металлургического шлака с содержанием 0,45% оксида скандия [Фиг. 4, 5].Into a device made in the form of a direct current electric arc furnace with a capacity of 1 ton, with a lined internal working melting bath space in the form of a blunt part of an egg (egg-like), with one vaulted graphite electrode, with one bottom water-cooled copper electrode with a central round steel rod with an outlet to working melting chamber of the bath with a round steel part having a "short network" with a minimum value of reactance paired with an electric furnace transformer, which allows to regulate the voltage under load with a range of operating voltages in low regions, ensuring long-term operation of the device on a "short" arc at low rectified voltages and a large rectified current strength, thereby creating increased values of the power factor and electrical efficiency of the device, as well as the DC arc created due to the listed differences, providing continuous oscillations of the electrical and electromagnetic fields passing through the entire volume of the working melting loaded space of the device bath with a certain power nonequilibrium temperature field, which enhances thermodynamic and electrolytic interactions with the presence of carbon from a carbon-containing additive in the form of coal dust, leading, in the aggregate, to the prevalence of the rate of extraction of target metals from oxides, hydroxides , oxides and hydroxides of metal-containing raw materials, various types of ores, industrial waste to the initial metal above the rate of their melting, charge the charge (metal-containing raw materials), ignite an electric "short" arc between the graphite electrode and the charge, while the electrical circuit of the power supply of the device is closed through the graphite electrode, charge and bottom electrode. To ensure further reliable electrical contact between the hearth and the charge, a part of the melt of the previous melting ("swamp") is left on the hearth in an amount of up to 10-20% of the weight of the charge loaded into the furnace, onto which the main part of the oxide raw material is subsequently loaded, in particular " red "mud mixed with fine coal in a ratio of 100: 1. The loaded portion of the metal charge weighing 100 kilograms is completely melted to create a "swamp", after which the main part of the "red" sludge weighing 1000 kilograms, mixed with coal in a ratio of 100: 1, is loaded from above, between which a vast area of electrical contact is formed with the previously melted charge, providing the totality of the presented significant differences of the claimed invention, complete direct extraction of iron and scandium oxide from the "red" mud. The process of direct extraction of iron basically ends when a liquid melt is obtained, after which a thermal soak is performed for 10 minutes for one hundred percent extraction of iron, and the resulting melt is poured into molds. At the same time, 334.66 kilograms of marketable products were extracted from one ton of "red" sludge in the form of a circle of super cast iron with a 100% pearlite structure with a guaranteed chemical composition of cast iron and 338.2 kilograms of metallurgical slag with a content of 0.45% of scandium oxide [Fig. 4, 5].
В представленных существенных отличиях, заявляемое изобретение по востребованности на внутреннем и внешнем рынках соответствует всем критериям патентоспособности. Изобретение обладает новизной, так как на настоящий момент заявителем не обнаружено ни одного известного из мирового уровня техники решения, характеризующегося такой же совокупностью существенных признаков, как в предлагаемом для патентной экспертизы изобретения. Это подтверждает проведенный заявителем патентный поиск.In the presented significant differences, the claimed invention meets all the criteria of patentability in terms of demand in the domestic and foreign markets. The invention has a novelty, since at the moment the applicant has not found a single solution known from the world level of technology, characterized by the same set of essential features as in the invention proposed for patent examination. This is confirmed by the patent search carried out by the applicant.
Заявляемое изобретение: «Способ прямого извлечения металлов из оксидных форм металлосодержащего сырья, различных видов руд, техногенных отходов и Устройство для прямого извлечения металлов из различных форм в металлическую или другие оксидные фазы» имеет изобретательный уровень, так как заявителем не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками. Более того, потребность в предлагаемом изобретении, способном перерабатывать металлосодержащее сырье, различные виды руд и утилизировать техногенные мелкодисперсные металлосодержащие отходы оксидных, гидрооксидных, окисных и гидроокисных форм с экономическим эффектом, в том числе маслосодержащие отходы и отходы с содержанием до 70% неметаллических включений и 20% влажности, очень велика в количественном выражении, так как решает проблему получения из техногенных отходов высокоценного вторичного сырья для металлургических и первичных заготовок смежных металлообрабатывающих производств; исключения сброса окалин и отходов пылегазоочисток в отвалы и возможности перерабатывать то, что уже накоплено в отвалах трубопрокатных и листопрокатных производств; улучшения экологической ситуации в местах расположения металлургических и прокатных производств и исключения выплаты штрафов за загрязнение окружающей среды токсичными веществами.The claimed invention: "A method for the direct extraction of metals from oxide forms of metal-containing raw materials, various types of ores, industrial waste and a device for the direct extraction of metals from various forms into metal or other oxide phases" has an inventive level, since the applicant has not identified solutions that have signs, coinciding with its distinctive features. Moreover, the need for the proposed invention capable of processing metal-containing raw materials, various types of ores and utilizing technogenic fine-dispersed metal-containing wastes of oxide, hydroxide, oxide and hydroxide forms with an economic effect, including oil-containing waste and waste containing up to 70% non-metallic inclusions and 20 % humidity is very large in quantitative terms, since it solves the problem of obtaining high-value secondary raw materials from man-made waste for metallurgical and primary blanks of adjacent metalworking industries; elimination of dumping of scale and waste of dust and gas cleaning into dumps and the ability to recycle what has already been accumulated in the dumps of pipe-rolling and sheet-rolling industries; improving the environmental situation in the locations of metallurgical and rolling industries and eliminating the payment of fines for environmental pollution with toxic substances.
Проблема утилизации техногенных мелкодисперсных металлосодержащих отходов, в том числе «красных» шламов, глобальна и по настоящее время не существовало способа и устройства, позволяющих их утилизировать с экономическим эффектом, получая товарную продукцию в виде слитков извлеченного железа и металлургического шлака с высоким содержанием высокоценных оксидов, в частности оксида скандия.The problem of utilization of technogenic finely dispersed metal-containing wastes, including "red" mud, is global and until now there was no method and device that would allow them to be utilized with an economic effect, obtaining marketable products in the form of ingots of extracted iron and metallurgical slag with a high content of high-value oxides, in particular scandium oxide.
Предлагаемое изобретение решает эту проблему, так 12-ти тонное устройство по предлагаемому изобретению способно за год работы извлечь железо из «красных» шламов в количестве 11 тысяч тонн в виде стальных или чугунных заготовок в процессе утилизации 36 тысяч тонн «красных» шламов, а их скопилось сотни миллионов тонн и продолжает накапливаться.The proposed invention solves this problem, since the 12-ton device according to the invention is capable of extracting 11 thousand tons of iron from the "red" mud in the amount of 11 thousand tons in the form of steel or accumulated hundreds of millions of tons and continues to accumulate.
На Фиг. 6, 7, 8, 9, 10 показаны примеры применения предлагаемого изобретения «Способ прямого извлечения металлов из оксидных форм металлосодержащего сырья, различных видов руд, техногенных отходов и Устройство для прямого извлечения металлов из различных форм в металлическую или другие оксидные фазы»: Фиг. 6 - Акт №1 промышленной апробации технологии комплексного, экономически выгодного и экологически безопасного процесса утилизации «красных» шламов путем прямого восстановления железа из оксидов железа и получения товарной продукции - слитков на дуговых печах постоянного тока изготовления ООО «ТМ», Россия, г. Набережные Челны., Фиг. 7 - Акт №2 промышленной апробации технологии комплексного, экономически выгодного и экологически безопасного способа утилизации «красных» шламов путем прямого восстановления железа из оксидов железа и получения товарной продукции -ферроалюминия марки ФА10 на дуговых печах постоянного тока изготовления ООО «ТМ», Россия, г. Набережные Челны., Фиг. 8 - Акт №3 промышленной апробации технологии комплексного, экономически выгодного и экологически безопасного способа утилизации ванадийсодержащих отходов (отработанных катализаторов) путем прямого восстановления ванадия из оксидов ванадия и получения товарной продукции - феррованадия на дуговых печах постоянного тока изготовления ООО «ТМ», Россия, г. Набережные Челны., Фиг. 9 - Акт №4 промышленной апробации технологии комплексного, экономически выгодного и экологически безопасного способа утилизации медьсодержащих отходов (шлаки, окалины, шламы, высевки) путем прямого восстановления меди, бронз, латуней из оксидов меди и получения паспортной товарной продукции с марочным химическим составом - слитки, круги, отливки на дуговых печах постоянного тока изготовления ООО «ТМ», Россия, г. Набережные Челны, Фиг. 10 - Акт промышленного применения способа прямого получения железа из железосодержащих отходов металлургического производства, в частности из прокатной окалины в печах постоянного тока изготовления ООО «ТМ» г. Набережные Челны, Россия. Плавка произведена 05.06.2018 г. на ПДППТ-0,09А1/315.FIG. 6, 7, 8, 9, 10 show examples of the application of the proposed invention "Method for the direct extraction of metals from oxide forms of metal-containing raw materials, various types of ores, industrial waste and a Device for the direct extraction of metals from various forms into metal or other oxide phases": FIG. 6 - Act No. 1 of industrial approbation of the technology of an integrated, economically profitable and environmentally friendly process of utilization of "red" mud by direct reduction of iron from iron oxides and obtaining marketable products - ingots on DC arc furnaces manufactured by TM LLC, Russia, Naberezhnye Chelny., Fig. 7 - Act No. 2 of industrial approbation of the technology of an integrated, economically profitable and environmentally friendly method of disposal of "red" mud by direct reduction of iron from iron oxides and obtaining commercial products - ferroaluminium of the FA10 grade on DC arc furnaces manufactured by TM LLC, Russia, g . Naberezhnye Chelny., Fig. 8 - Act No. 3 of industrial approbation of the technology of an integrated, economically profitable and environmentally friendly method of utilization of vanadium-containing waste (spent catalysts) by direct reduction of vanadium from vanadium oxides and obtaining a commercial product - ferrovanadium in DC arc furnaces manufactured by TM LLC, Russia, . Naberezhnye Chelny., Fig. 9 - Act No. 4 of industrial approbation of the technology of an integrated, economically profitable and environmentally friendly method of disposal of copper-containing waste (slag, scale, sludge, sowing) by direct reduction of copper, bronze, brass from copper oxides and obtaining a passport product with a branded chemical composition - ingots , circles, castings on DC arc furnaces manufactured by OOO TM, Russia, Naberezhnye Chelny, Fig. 10 - Act of industrial application of the method for direct production of iron from iron-containing wastes of metallurgical production, in particular from mill scale in DC furnaces manufactured by OOO TM, Naberezhnye Chelny, Russia. Melting was carried out on 05.06.2018 on PDPPT-0.09A1 / 315.
Предлагаемое изобретение промышленно применимо, так как совокупность существенных признаков и каждая отличительная особенность заявляемого изобретения в отдельности не вызывает сомнения в их воспроизводимости. Вся совокупность существенных признаков заявляемого изобретения и каждый его признак в отдельности направлены на достижение технического и технологического результата по прямому извлечению металлов из оксидов, окислов, гидроокислов, гидрооксидов и других форм металлосодержащего сырья в металлическую или другие оксидные фазы, в том числе с содержанием керамики до 70%, с различным фракционным составом от 0 мм до 1000 см, с влажностью до 20%, а вместе с ними и экономического результата.The proposed invention is industrially applicable, since the set of essential features and each distinctive feature of the claimed invention individually does not raise doubts about their reproducibility. The entire set of essential features of the claimed invention and each of its features individually are aimed at achieving a technical and technological result for the direct extraction of metals from oxides, oxides, hydroxides, hydroxides and other forms of metal-containing raw materials into metal or other oxide phases, including those containing up to 70%, with a different fractional composition from 0 mm to 1000 cm, with a moisture content of up to 20%, and with them the economic result.
Использование заявленного изобретения для прямого извлечения металлов в металлическую и другие оксидные фазы из металлосодержащих отходов металлургического, ферросплавного, глиноземного, гальванического и других производств, а также отходов и шламов после абразивной очистки и обработки поковок, заточки инструмента, отходов пылегазоочистки сталеплавильных печей, стружки, с влажностью до 20%, отходов катализаторов, конденсаторов, электронного лома, аккумуляторов, руд и прочего сырья, с содержанием неметаллических включений до 70% исключает загрязнение окружающей среды, уменьшает затраты и удешевляет продукцию металлургических заводов.The use of the claimed invention for the direct extraction of metals into the metal and other oxide phases from metal-containing waste of metallurgical, ferroalloy, alumina, galvanic and other industries, as well as waste and sludge after abrasive cleaning and processing of forgings, tool sharpening, dust and gas cleaning waste of steel-making furnaces, shavings, humidity up to 20%, waste catalysts, capacitors, electronic scrap, batteries, ores and other raw materials, with a content of non-metallic inclusions up to 70% eliminates environmental pollution, reduces costs and reduces the cost of products of metallurgical plants.
Получение товарной продукции из извлеченных металлов из металлосодержащего сырья, различных видов руд, техногенных отходов по заявленному изобретению в виде оксидов особо ценных металлов, ферроалюминия, ферроникеля, слитков и заготовок из меди, стали, суперчугунов с мартенситной или перлитной матрицей, пригодных для дальнейшего использования в металлургии или смежных металлообрабатывающих производств, соответствует критерию «изобретательский уровень».Obtaining marketable products from extracted metals from metal-containing raw materials, various types of ores, industrial waste according to the claimed invention in the form of oxides of especially valuable metals, ferroaluminum, ferronickel, ingots and billets from copper, steel, super cast irons with a martensitic or perlite matrix, suitable for further use in metallurgy or related metalworking industries, meets the criterion of "inventive step".
Источники информацииSources of information
1. Патент Германии №4008027, Кл. С22В 1/00, 1/20, 1990 г. 1. German patent No. 4008027, Cl.
2. Патент РФ №2511519, Кл. С21В 1/00,2012 г.2. RF patent No. 2511519, CL.
3. Окороков Г.Н., Донец А.И. и др. Нагрев стали разрядом постоянного тока на установке выпечной обработки. 1 №0038920Х, Сталь, №5,1994, с. 38.3. Okorokov G.N., Donets A.I. and others. Heating of steel by a direct current discharge in a baking processing unit. 1 No. 0038920X, Steel, No. 5.1994, p. 38.
4. Шалимов А.Г. Современные тенденции использования электропечей постоянного тока для выплавки стали за рубежом. 1 №0038-9201, Сталь, 35, 1994, с. 40-42.4. Shalimov A.G. Current trends in the use of direct current electric furnaces for steel smelting abroad. 1 No. 0038-9201, Steel, 35, 1994, p. 40-42.
5. Патент Франция №2663723, МКИ С21С 5/52; С22В9/16; F27B 3/08; F27D 3/16; 27.12.91 г.5. Patent France No. 2663723,
6. Патент USA №4002466, С22В 4/00; С21В 5/00; Н05Н 1/26; Н05Н 1/34; С21С 005/52; кл. 75/10-12,65ЕВ, 1977 г.6. USA patent No. 4002466,
7. А.с. СССР, №1608225, кл.С21В 13/00, 1990 г.7.A.S. USSR, No. 1608225,
8. Патент США, №4110107, С22В 7/04; С21В 3/00; С21В 3/04; С21В 003/04; С22В 007/04; кл. 75/24; 21, 72, 74, 82;40; 1978 г.8. US Patent No. 4110107, C22B 7/04; C21B 3/00; C21B 3/04; C21B 003/04; C22B 007/04; cl. 75/24; 21, 72, 74, 82; 40; 1978 year
9. Полупроводниковые выпрямители./ Под редакцией Ф.И. Ковалева, Г.П. Мостковой. М: Энергия, 1979 г.9. Semiconductor rectifiers. / Edited by F.I. Kovaleva, G.P. Mostkova. M: Energy, 1979
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020103533A RU2757772C2 (en) | 2020-01-27 | 2020-01-27 | Method for direct extraction of metals from oxide forms of metal-containing raw materials, various types of ores, man-made waste and a device for direct extraction of metals from various forms into metal or other oxide phases |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020103533A RU2757772C2 (en) | 2020-01-27 | 2020-01-27 | Method for direct extraction of metals from oxide forms of metal-containing raw materials, various types of ores, man-made waste and a device for direct extraction of metals from various forms into metal or other oxide phases |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020103533A RU2020103533A (en) | 2021-07-27 |
| RU2020103533A3 RU2020103533A3 (en) | 2021-07-27 |
| RU2757772C2 true RU2757772C2 (en) | 2021-10-21 |
Family
ID=76989004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020103533A RU2757772C2 (en) | 2020-01-27 | 2020-01-27 | Method for direct extraction of metals from oxide forms of metal-containing raw materials, various types of ores, man-made waste and a device for direct extraction of metals from various forms into metal or other oxide phases |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2757772C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1455221A (en) * | 1973-03-30 | 1976-11-10 | Asea Ab | Method of melt reduction |
| EP1025267B1 (en) * | 1997-10-07 | 2001-11-28 | mg technologies ag | Method for smelting fine grained direct reduced iron in an electric arc furnace |
| RU2511419C2 (en) * | 2012-08-21 | 2014-04-10 | Генрих Алексеевич Дорофеев | Method for liquid-phase obtaining of direct-reduced iron |
| RU2612330C2 (en) * | 2014-12-30 | 2017-03-07 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники" (ОАО "ВНИИМТ") | Method of direct reduction of materials containing metal oxides to produce melt metal and device for carrying out method |
-
2020
- 2020-01-27 RU RU2020103533A patent/RU2757772C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1455221A (en) * | 1973-03-30 | 1976-11-10 | Asea Ab | Method of melt reduction |
| EP1025267B1 (en) * | 1997-10-07 | 2001-11-28 | mg technologies ag | Method for smelting fine grained direct reduced iron in an electric arc furnace |
| RU2511419C2 (en) * | 2012-08-21 | 2014-04-10 | Генрих Алексеевич Дорофеев | Method for liquid-phase obtaining of direct-reduced iron |
| RU2612330C2 (en) * | 2014-12-30 | 2017-03-07 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники" (ОАО "ВНИИМТ") | Method of direct reduction of materials containing metal oxides to produce melt metal and device for carrying out method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2020103533A (en) | 2021-07-27 |
| RU2020103533A3 (en) | 2021-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100270635B1 (en) | Process for producing foudry iron | |
| Doronin et al. | Commercial methods of recycling dust from steelmaking | |
| US20220389529A1 (en) | Direct current electric arc furnace | |
| CN210048827U (en) | Short-process copper smelting system | |
| JPS58177421A (en) | Recovery of metal from molten slag | |
| Jones et al. | Recovery of cobalt, nickel, and copper from slags, using DC-arc furnace technology | |
| JP2012092417A (en) | Treatment method of converter slag, and method for smelting copper | |
| CN105087864A (en) | Method for directly producing titanium carbide from vanadium titano-magnetite | |
| Roth et al. | PRIMUS, a new process for recycling by-products and producing virgin iron | |
| CN206956120U (en) | Short route copper metallurgy system | |
| RU2757772C2 (en) | Method for direct extraction of metals from oxide forms of metal-containing raw materials, various types of ores, man-made waste and a device for direct extraction of metals from various forms into metal or other oxide phases | |
| JP2012082505A (en) | Method for treating converter slag and method for smelting copper | |
| JPS58221241A (en) | Smelting method in flash smelting furnace using coke breeze | |
| KR20140115762A (en) | System for Recovering Valuable Metal | |
| Nekhamin et al. | Dc arc melting furnaces. | |
| Blacha et al. | Research on the reduction of cooper slag using an alternative coal range | |
| Hancock | Energy requirements for manufacture of some non-ferrous metals | |
| CN105907988A (en) | Device for lead and zinc ore smelting | |
| CN112813278A (en) | Recovery processing method of copper dross | |
| NL2034822B1 (en) | Novel process for the smelting of a metalliferous feedstock material yielding reduced carbon emissions | |
| WO1997000333A1 (en) | The processing of zinc bearing materials in a dc arc furnace | |
| CN216558251U (en) | Zinc-containing solid waste treatment system | |
| RU2766937C2 (en) | Method for melting converter sludge in dc arc furnace | |
| RU2476599C2 (en) | Method for electric-arc liquid-phase carbon thermal reduction of iron from oxide raw material, and device for its implementation | |
| HK40073297A (en) | Direct current electric arc furnace |