RU2826667C1 - Получение оксидов активных металлов и концентратов из комплексных и трудно перерабатываемых железосодержащих руд селективным восстановлением элементов - Google Patents
Получение оксидов активных металлов и концентратов из комплексных и трудно перерабатываемых железосодержащих руд селективным восстановлением элементов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2826667C1 RU2826667C1 RU2024105988A RU2024105988A RU2826667C1 RU 2826667 C1 RU2826667 C1 RU 2826667C1 RU 2024105988 A RU2024105988 A RU 2024105988A RU 2024105988 A RU2024105988 A RU 2024105988A RU 2826667 C1 RU2826667 C1 RU 2826667C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- ores
- concentrates
- complex
- phase
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 107
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title abstract description 9
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 19
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 11
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims description 9
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract 3
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 10
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 7
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 7
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 6
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910021646 siderite Inorganic materials 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 4
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QHAASGKUXNPGQO-UHFFFAOYSA-L [Mg+2].[Fe+2].[O-]C([O-])=O Chemical compound [Mg+2].[Fe+2].[O-]C([O-])=O QHAASGKUXNPGQO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- -1 alkaline earth metal salts Chemical class 0.000 description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 3
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N oxomanganese Chemical compound [Mn]=O VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017061 Fe Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229960004424 carbon dioxide Drugs 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 229960005191 ferric oxide Drugs 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N hydrochloric acid Substances Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus hexaoxide Chemical compound O1P(O2)OP3OP1OP2O3 VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к получению оксидов активных металлов селективным восстановлением и извлечением железа из комплексных руд или их концентратов. Способ получения оксидов активных металлов и концентратов из комплексных и трудно перерабатываемых руд селективным восстановлением элементов включает восстановительный обжиг при температуре Тпл., равной 0,6-0,8 Тпл. самой тугоплавкой железосодержащей фазы для твердофазного восстановления железа перерабатываемой руды фракции 1-3 мм или 5-30 мм. Руду восстанавливают в потоке водорода в течение 30-60 мин. В процессе обжига контролируют состав отходящих газов, причем отношение объемных концентраций водорода и паров воды в отходящей смеси продуктов реакций для железа составляет не менее 10, для фосфора 105, для марганца 106. Полученный после обжига металлизованный материал помещают в плавильный агрегат, доводят до температуры плавления самой тугоплавкой металлосодержащей фазы и осуществляют его жидкофазное разделение на металлический полупродукт и шлак. Способ обеспечивает получение железа и ценных оксидных материалов. 4 табл., 4 пр.
Description
Изобретение относится к получению оксидов активных металлов методом селективного восстановления и извлечения железа из комплексных руд или их концентратов. В частности, предлагаемое изобретение относится к получению оксидов хрома, титана, магния, кремния, марганца из концентратов, руд или им подобных материалов. Обычно такие материалы перерабатываются в доменных или рудовосстановительных печах с получением металлосодержащих и оксидных продуктов.
Переработка железосодержащих руд с высоким содержанием оксидов активных металлов этими традиционными способами не всегда возможна или требует больших энергетических затрат, при этом со шлаком теряются ценные оксиды не восстановленных активных металлов.
Например, ферромарганец получают в доменных печах или рудовосстановительных электропечах. В качестве основных исходных материалов используют окисные марганцевые концентраты, содержащие в среднем 44,3% марганца, кокс и смесь известняка обычного или доломитизированного. С целью придания шлаку необходимых свойств в шихту присаживают плавиковый шпат в количестве 28-32 кг на 1 т сплава. В результате происходит образование большого количества шлака, с которым теряется и часть растворённых в шлаке оксидов марганца. (Гасик М.И., Емлин Б.И. Электрометаллургия ферросплавов: Учебник для вузов. Киев; Донецк: Вища школа. Головное изд-во, 1983. - 376 с.).
Марганцевые руды часто содержат большое количество ограничиваемой в металлическом сплаве примеси фосфора. В ферросплавной промышленности используется единственный способ глубокой дефосфорации марганцевых руд и концентратов - электроплавка с получением низкофосфористого марганецсодержащего шлака. При этом путем селективного восстановления отделяют не только железо, но и фосфор и увеличивают, тем самым, содержание оксидов марганца в шлаке. При этом в попутный фосфорсодержащий металл переходит до 15-20% марганца, содержащегося в шихте. (Гасик М.И., Лякишев Н.П. Физикохимия и технология электроферросплавов. Москва 2005 г.).
Известен способ дефосфорации марганцевых руд и концентратов путем селективного восстановления фосфора из оксидного расплава газообразным восстановителем - монооксидом углерода СО, который продувают через марганецсодержащий оксидный расплав в интервале температур 1000-1800°С. Повышение температуры расплава сопровождается значительным увеличением улета марганца, соединения которого обладают высокой упругостью пара, и повышением энергетических затрат на проведение процесса (Пат. 2594997 РФ. Способ дефосфорации марганцевых руд и концентратов / В.Я. Дашевский, Ю.С. Юсфин, Л.А. Полулях и др. Бюл. изобретений. 2016. № 23.).
Известны гидрометаллургические технологии удаления фосфора из железных руд. В одних предложениях используются растворы соды, в других – растворы минеральных щелочей, в третьих - соляная кислота. Испанские и французские исследователи рекомендуют выщелачивать фосфор серной кислотой при комнатной температуре. Основным недостатком этой технологии является большая длительность промывки (5-25 часов). Австралийские исследователи перед выщелачиванием фосфора рекомендуют предварительную термообработку при температуре 500-600°С в течение 1,0-1,5 часа с последующим выщелачиванием серной кислотой при температуре 60-80°С в течение 2-3 часов. Недостатком этой технологии является недостаточно полный переход фосфора в состав попутного сплава (Avstral. IMM, 5/97, с. 197-202).
Переработка в доменных печах комплексных титаномагнетитовых руд, например Медведёвского месторождения, приводит к образованию тугоплавких шлаков, вызывающих расстройство хода доменной плавки. Такие руды могут быть использованы лишь в ограниченных количествах в качестве добавки к традиционным рудам. В случае низкого содержания в рудах оксидов титана, как в рудах Качканарского месторождения, возможно использование доменного процесса, однако с потерей ценного титана с доменным шлаком.
Известен метод отделения железа от титанистой породы с применением обжига, магнитной сепарации и прямого получения железа. Этот процесс включает восстановление железа в горизонтальной вращающейся трубчатой печи. После дробления и магнитной сепарации продукта извлекается железо, а в хвостах остается высокотитанистый продукт. Улучшить отделение восстановленного железа от шлаков помогает введение в шихту соды или плавикового шпата, которые понижают температуру размягчения шлакообразующих шихты и способствуют укрупнению зерен металла. Добавка солей щелочных и щелочноземельных металлов в шихту также ускоряет процесс восстановления (Леонтьев Л.И. Пирометаллургическая переработка комплексных руд / Л.И. Леонтьев, Н.А. Ватолин, С.В. Шаврин, Н.С. Шумаков. - М: Металлургия. - 1997.-431 с).
Переработка в доменных печах сидеритовых руд с высоким содержанием оксида магния приводит к образованию тугоплавких шлаков, затрудняя их выход из печи. В связи с этим, в доменных процессах такие руды использует в ограниченных (до 13,5%) количествах в качестве добавки к другим рудам (Жунев А.Г., Шумаков Н.С., Братченко Л.Н. К вопросу об использовании бакальских сидеритов и их подготовке к доменной плавке. Сталь, 1966. №3. - С.137-139).
Существуют способы обогащения сидеритовых руд с помощью предварительного восстановления во вращающихся печах и последующим отделением пустой породы путем измельчения и магнитной сепарации или извлечением восстановленного железа при плавке в электрических рудовосстановительных печах. Однако высокая температура плавления оксида магния требует большого расхода электрической энергии, использования флюсующих добавок и ведет к потере ценного оксида магния со шлаком (Шумаков Н.С. Получение металлизованного концентрата из сидеритовых руд Бакальского месторождения. Комплексное использование минерального сырья. 1990;(4):52–55.).
В процессе получение хромсодержащих ферросплавов хром восстанавливают из комплексных оксидов, в которых он находятся в виде катионных растворов с магнием и алюминием. Однако высокая температура плавления шпинельного остатка в виде оксидов магния и алюминия требует больших затрат электрической энергии на их плавление. Для формирования шлака в электрических печах с целью снижения температуры плавления используют флюсующие добавки, которые растворяют тугоплавкую шпинельную фазу. В составе печного шлака тугоплавкая шпинельная фаза выбрасывается в шлаковые отвалы.
В литературных источниках не рассматривается способ пирометаллургического обогащения тугоплавкой оксидной фазы комплексных руд, остающейся после восстановления и извлечения из нее железа. Например, получения оксида магния после извлечения железа из сидеритовых руд, оксида марганца после извлечения железа из железомарганцевых руд, шпинельного остатка из оксидов магния и алюминия после извлечения железа и хрома из хромовых руд, оксидов титана после извлечения железа из титаномагнетита и ильменита титаномагнетитовых и ильменитовых руд. Эти оксидные остатки являются вторым ценным компонентом комплексных руд, который может быть использован для различных целей. В существующих способах переработки перечисленных выше комплексных руд оксидный остаток (шлак) не обогащают, а разбавляют флюсующими добавками, понижающими температуру плавления и способствующими образованию легкоплавкого шлака, или теряют с попутным металлом.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ, описанный в RU2507277, C1С22B 5/02, заявл. 07.12.2012 г., опубл. 20.02.2014 г. и выбранный в качестве прототипа. Способ относится к переработке комплексных оксидных сырьевых материалов, таких как природные руды, рудные концентраты и подобные материалы, в которых извлекаемые металлы входят в состав оксидных твердых растворов или оксидных химических соединений с тугоплавкими оксидами других невосстанавливаемых металлов. В частности, к переработке хромовых, титаномагнетитовых, ильменитовых, сидеритовых и других руд, их концентратов и им подобных материалов.
Недостатком прототипа является использование в качестве восстановителя твердого углерода и монооксида углерода. При использовании в качестве восстановителя углеродсодержащих материалов в результате растворения углерода в восстановленном железе образуется чугун. Это не позволяет полностью удалить углерод из продуктов восстановления и исключить восстановление углеродом активных металлов, образование их карбидов, следовательно, исключить потери активных металлов, например, титана на дальнейших стадиях передела продуктов восстановления. Недостатком является также сложность технологии, обусловленная тем, что после восстановительного обжига продукты восстановления разделяют с помощью ситового рассева для отделения от золы и остатков не прореагировавшего восстановителя. Измельчение руды на дисковом истирателе до размеров 1 мм и менее, разделения при помощи магнита на магнитную и немагнитную фракции, это не позволяет полностью разделить из продуктов восстановления металл, например, часть оксидов марганца также переходит на магнитную фракцию.
Существенным недостатком известного способа, принятого в качестве прототипа, является потеря оксидов активных металлов со шлаком на стадиях передела восстановленного полупродукта, поскольку вопрос получения концентрата оксидов активных металлов вообще не рассматривается.
Технической задачей и результатом предлагаемого способа является получение из комплексных и трудно перерабатываемых железосодержащих руд железа и ценных оксидных материалов.
Техническая задача достигается тем, что способ получения оксидов активных металлов и концентратов из комплексных и трудно перерабатываемых руд селективным восстановлением элементов, заключающийся в том, что указанную руду фракции 1…3 мм или 5…30 мм подвергают восстановительному обжигу при температуре Тпл., равной 0,6…0,8 Тпл, самой тугоплавкой железосодержащей фазы для твердофазного восстановления железа, согласно изобретения, руду восстанавливают в потоке водорода в течение 30…60 минут, в процессе обжига контролируют состав отходящих газов, причем отношение объемных концентраций водорода и паров воды в отходящий смеси продуктов реакций для железа должно быть не менее 10, для фосфора 105, для марганца 106, полученный после обжига металлизованный материал помещают в плавильный агрегат, доводят до температуры плавления самой тугоплавкой металлосодержащей фазы и осуществляют его жидкофазное разделение на металлический полупродукт и шлак.
Суть заявляемого способа заключается в получении из комплексных и трудно перерабатываемых железосодержащих руд двух продуктов – железа (металлического полупродукта) и ценных оксидных материалов (шлаков или оксидных концентратов).
Заявляемый способ заключается в получении оксидных материалов (шлаков или оксидных концентратов) и железа (металлического полупродукта) после селективного восстановления железа из руд или концентратов. В частности, предлагаемое изобретение относится к получению оксидов хрома, титана, магния, кремния и марганца из концентратов, руд или им подобных материалов.
Для этого комплексную руду восстанавливают водородом при разных температурах в зависимости от температуры плавления руд.
Способ включает восстановительный обжиг комплексной и трудно перерабатываемой руды фракции 1…3 мм или 5…30 мм, которую помещают в печь или обжиговую камеру, обжигают при температуре, равной (0,6-0,8)Тплавления самой тугоплавкой железосодержащей фазы для твердофазного восстановления железа в течение 30…60 минут. Затем металлизованный материал после восстановительного обжига помещают в плавильный агрегат, доводят до температуры плавления самой тугоплавкой металлосодержащей фазы и осуществляют его жидкофазное разделение на металлический полупродукт и шлак (оксидный концентрат). Металлический полупродукт используют для переработки в сталь, а шлак поступает на дальнейшую переработку.
Способ отличается тем, что исходные материалы восстанавливают в потоке восстановительных газов, например водорода, при этом в процессе обжига контролируют состав отходящих газов, причем, как установлено ране (Михайлов Г. Г., Леонович Б. И., Кузнецов Ю. С. Термодинамика металлургических процессов и систем. - 2009) для восстановления определенного элемента отношение объемных концентраций водорода и паров воды в отходящей смеси продуктов реакций должно составлять не менее: для восстановления железа 10, для фосфора 105, для марганца 106, соответственно, при этом получают металлизованный материал, не содержащий углерод и карбиды активных металлов, сохраняя их в оксидном концентрате.
Ниже приведены примеры конкретного осуществления заявляемого способа.
Пример 1. Получение из комплексных и трудно перерабатываемых железомарганцевых руд железа с высоким содержанием фосфора и оксида марганца.
Железомарганцевую руду массы 100 г фракции 1…3мм, помещают в реактор вертикальной печи фирмы «RB Automazione» MM 6000, восстанавливают в потоке водорода с расходом 5л/мин при температуре до 900°С в течение 30 минут. Для совместного восстановления железа и фосфора отношение объемных концентраций водорода и паров воды должно составлять 105. При температуре 900ºС в металлическую часть переходят железо и фосфор, высшие оксиды марганца восстанавливаются до монооксида марганца и сохраняются в оксидной фазе.
Затем производят жидкофазное разделение полученного металлизованного материала в печи Таммана при температуре 1650°С в корундовом тигле. При этом получают шлак с высоким (35масс.%) содержанием марганца, и металл содержанием железа 96,2 масс.%, легированный фосфором, кобальтом, медью и никелем. Химический состав металла и шлака представлен в табл. 1.
Таблица 1 – Состав металла и шлака (масс. %) из руды Селезеньского месторождения после разделительной плавки
| Фаза | О | Si | Al | Р | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Ba | К |
| Металл | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,9 | 0,5 | 96,2 | 1,1 | 0,4 | 0,9 | 0,0 | 0,0 |
| Шлак | 37,1 | 5,7 | 12,3 | 0,0 | 35,3 | 5,8 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 2,2 | 1,1 |
Пример 2. Получение из сидероплезитовой руды железа и оксида магния.
100 г. сидероплезитовой руды Бакальского месторождения фракцией 5…30 мм помещают в реактор вертикальной печи фирмы «RB Automazione» MM 6000, восстанавливают в потоке водорода с расходом 5л/мин при температуре до 1100°С в течение 30 минут. Для восстановления железа отношение объемных концентраций водорода и паров воды должно быть не менее 10. При температуре 900ºС в металлическую фазу переходит железо и в небольшом количестве марганец. Оксиды магния и другие оксиды не восстанавливаются и сохраняются в оксидной фазе.
Затем производят жидкофазное разделение полученного металлизованного материала в печи Таммана при температуре 1650°С в корундовом тигле. При этом получают шлак с высоким (более 55 масс. %) содержанием оксида магния, и металл, содержащий железо (более 99 масс.%). Химический состав металла и шлака представлен в табл. 2
Таблица 2 – Состав металла и шлака (масс. %) из сидероплезитовой руды Бакальского месторождения после разделительной плавки
| Фаза | О | Si | Al | Mn | Mg | Fe |
| Металл | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,1 | 0,0 | 99,9 |
| Шлак | 33,6 | 12,6 | 3,7 | 5,4 | 35,6 | 9,1 |
Пример 3. Получение из комплексных и трудно перерабатываемых ильменитовых концентратов железа и оксида титана.
Из ильменитового концентрата массы 100 г фракции 150…300 мкм, изготавливали брикеты методом жесткой вакуумной экструзии с получением цилиндрических брикетов диаметром 10 мм и длиной 30-40 мм. Брикеты из ильменитового концентрата помещают в реактор вертикальной печи сопротивления фирмы «RB Automazione» MM 6000, и восстанавливают в потоке водорода с расходом 5 л/мин при температуре до 900°С в течение 60 минут для восстановления железа. Отношение объемных концентраций водорода и паров воды на выходе из печи составляло 10. При температуре 900ºС процесс восстановления сопровождается выделением металлической фазы, которая состоит только из железа, а оксид титана выделяется в виде отдельной фазы TiO2. После завершения процесса получается маталлизованный материал, состоящий нерастворимых друг в друге фаз железа и диоксида титана.
Затем производили жидкофазное разделение полученного металлизованного материала в печи Таммана при температуре 1700°С в тигле из диоксида титана. При этом получают шлак, содержащий 94.9 масс.% диоксида титана и примесей оксидов алюминия, кремния и железа, и металл, состоящий из чистого железа. Химический состав металла и шлака представлен в табл. 3.
Таблица 3 – Состав металла и шлака (масс.%), полученного из ильменитового концентрата после разделительной плавки
| Фаза | О | Si | Al | Ti | Fe |
| Металл | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 100,0 |
| Шлак | 39.4 | 1,3 | 0,7 | 56,9 | 1,7 |
Пример 4. Получение из комплексных и трудно перерабатываемых оолитовых железных руд железа и оксида фосфора.
Трудно перерабатываемую оолитовую железную руду с высоким содержанием фосфора (0,3%) фракции 0,1…1 мм с добавлением CaO для доведения основности (CaO/SiO2) до 1…2 окомковывают в брикеты размером 10 мм с использованием в качестве связующего воду и обжигают в окислительной атмосфере до 1200°С в течение 60 минут. Офлюсованные брикеты обжигают в потоке водорода с расходом 5 л/мин при температуре до 900°С в течение 60 минут в реакторе вертикальной печи фирмы «RB Automazione» MM 6000.
Жидкофазное разделение металлизованного материала происходит в печи Таммана при температуре 1550°С в корундовом тигле, где происходит жидкофазное разделение на металл (металлический полупродукт) с 99,1 масс.% содержанием железа и шлак (оксидный концентрат) с 0,3 масс.% содержанием фосфора в оксиде.
Химический состав металла и шлака представлен в табл. 4.
Таблица 4 – Состав металла и шлака (масс. %) из оолитовой руды Аятского месторождения после разделительной плавки
| Фаза | O | Mg | Al | Si | P | S | Mn | Fe |
| Металл | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,9 | 0,0 | 99,1 |
| Шлак | 12,9 | 0,8 | 11,7 | 14,1 | 0,3 | 1,0 | 0,5 | 33,4 |
Таким образом, как показано в примерах 1-4, в результате выполнения предлагаемого способа получают металлический полупродукт с высоким содержанием железа и ценный оксидный концентрат.
Claims (1)
- Способ получения оксидов активных металлов и концентратов из комплексных и трудно перерабатываемых руд селективным восстановлением элементов, включающий восстановительный обжиг при температуре Тпл., равной 0,6-0,8 Тпл. самой тугоплавкой железосодержащей фазы для твердофазного восстановления железа перерабатываемой руды фракции 1-3 мм или 5-30 мм, отличающийся тем, что руду восстанавливают в потоке водорода в течение 30-60 мин, в процессе обжига контролируют состав отходящих газов, причем отношение объемных концентраций водорода и паров воды в отходящей смеси продуктов реакций для железа составляет не менее 10, для фосфора 105, для марганца 106, полученный после обжига металлизованный материал помещают в плавильный агрегат, доводят до температуры плавления самой тугоплавкой металлосодержащей фазы и осуществляют его жидкофазное разделение на металлический полупродукт и шлак.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2826667C1 true RU2826667C1 (ru) | 2024-09-16 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1802531A1 (ru) * | 1991-04-26 | 1996-09-27 | Московский институт стали и сплавов | Способ жидкофазного восстановления железосодержащих материалов с примесями цветных металлов |
| GB2422146A (en) * | 2003-10-28 | 2006-07-19 | Vale Do Rio Doce Co | A process to obtain titanium concentrates with high contents of tio2 and low contents of radionuclide elements from anatase mechanical concentrates |
| KZ20625A (en) * | 2006-03-01 | 2009-01-15 | Method for processing of ferriferous manganese ore | |
| RU2507277C1 (ru) * | 2012-12-07 | 2014-02-20 | Антон Васильевич Рощин | Способ селективного извлечения металлов из комплексных руд, образованных твердыми оксидными растворами или оксидными химическими соединениями |
| RU2525394C1 (ru) * | 2013-06-26 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Способ переработки оксидных железосодержащих материалов |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1802531A1 (ru) * | 1991-04-26 | 1996-09-27 | Московский институт стали и сплавов | Способ жидкофазного восстановления железосодержащих материалов с примесями цветных металлов |
| GB2422146A (en) * | 2003-10-28 | 2006-07-19 | Vale Do Rio Doce Co | A process to obtain titanium concentrates with high contents of tio2 and low contents of radionuclide elements from anatase mechanical concentrates |
| KZ20625A (en) * | 2006-03-01 | 2009-01-15 | Method for processing of ferriferous manganese ore | |
| RU2507277C1 (ru) * | 2012-12-07 | 2014-02-20 | Антон Васильевич Рощин | Способ селективного извлечения металлов из комплексных руд, образованных твердыми оксидными растворами или оксидными химическими соединениями |
| RU2525394C1 (ru) * | 2013-06-26 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Способ переработки оксидных железосодержащих материалов |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SANCHEZ-SEGADO S. et al. Reclamation of reactive metal oxides from complex minerals using alkali roasting and leaching - an improved approach to process engineering., Green Chem., 2015, 17, p.2059-2080. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7585350B2 (en) | Production of ferronickel | |
| KR101145957B1 (ko) | 아연 잔류물로부터 비철 금속의 회수 방법 및 장치 | |
| CN115404339B (zh) | 一种开发利用鲕状高磷铁矿的方法 | |
| US20070283785A1 (en) | Process for recovery of iron from copper slag | |
| Zulhan et al. | Evolution of ferronickel particles during the reduction of low-grade saprolitic laterite nickel ore by coal in the temperature range of 900–1250° C with the addition of CaO-CaF2-H3BO3 | |
| CN108823425A (zh) | 一种难处理金矿熔融萃取富集提金的方法 | |
| US3929461A (en) | Fusion-oxidation process for recovering vanadium and titanium from iron ores | |
| AU674107B2 (en) | Method for producing high-grade nickel matte from at least partly pyrometallurgically refined nickel-bearing raw materials | |
| RU2826667C1 (ru) | Получение оксидов активных металлов и концентратов из комплексных и трудно перерабатываемых железосодержащих руд селективным восстановлением элементов | |
| CN111621650B (zh) | 一种从红土镍矿中提取金属镍的方法 | |
| CN110106307A (zh) | 采用钠盐处理含钒铁水的提钒方法 | |
| JP3305674B2 (ja) | 鉄族金属を含む鉱石の湿式精錬法 | |
| JP2010522824A (ja) | 金属溶融物の製造のための溶融冶金法及びそれに用いる遷移金属含有添加材料 | |
| CN111635997B (zh) | 氢气直接还原熔炼红土镍矿冶炼镍铁合金的方法 | |
| US3933477A (en) | Method of producing ferro-nickel or metallic nickel | |
| CN113667786A (zh) | 一种钙法提钒尾渣中有价元素钒和铁的零排放生产方法 | |
| RU2359047C2 (ru) | Способ переработки медно-кобальтового окисленного сырья с получением черновой меди и сплава на основе кобальта | |
| US3508909A (en) | Tin smelting | |
| US210020A (en) | Improvement in working nickel ores and manufacture of nickel | |
| US2879158A (en) | Method for the separation of impurities from cobalt-containing materials | |
| US6402807B1 (en) | Method for wet smelting of iron family metal bearing ores | |
| US3077396A (en) | Method of feni alloy production from nickel bearing iron ores | |
| US3155492A (en) | Metallurigical process | |
| Nohrina et al. | Preparation and Usage of High Quality Manganese-Containing Materials from Ferroalloy Production Waste | |
| US2535217A (en) | Treatment of materials containing tungsten compounds |