SU1668438A1 - Способ регенерации сульфидного шлака - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, конкретно к технологии регенерации шлаков. Цель изобретени  - повышение эффективности процесса регенерации и улучшение экологической обстановки. В способе продувку шлакового расплава сначала ведут при парциальном давлении кислорода в газовой смеси PO₂ = 0,010 - 0,020 МПа с удельным расходом кислорода 0,19 - 0,28 нм³ на 1 кг сульфидного шлака, а затем при парциальном давлении кислорода в газовой смеси PO₂ = 0,001 - 0,009 МПа с удельным расходом кислорода 0,04 - 0,06 нм³ на 1 кг сульфидного шлака. Продувку шлакового расплава газовой смесью ведут до соотношени  масс оксидного и сульфидного расплавов 1,5 - 2,8. Способ позвол ет повысить эффективность регенерации сульфидного шлака от 35 - 55% до 57 - 72% при сохранении чистоты сульфатного сло  по содержанию в нем меди ( не более 0,3%) за счет сокращени  улета серосодержащих соединений натри  в газовую фазу, что улучшает экологию процесса. 1 з.п.ф-лы.

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , конкретно к технологии регенерации шлаков.

Цель изобретени  - повышение эффективности процесса регенерации и улучшение экологической обстановки.

Способ заключаетс  в том, что продувку шлакового расплава газокислородной смесью ведут сначала при парциальном давлении кислорода 0,010-0,020 МПа, с удельным расходом кислорода 0,19-0,28 нм3 на 1 кг сульфидного шлака, а затем при парциальном давлении кислорода в газовой смеси .О01-0,009 МПа с удельным расходом кислорода 0.04-0,06 нм3 на 1 кг сульфидного шлака. Продувку шлакового расплава газовой смесью ведут до достижени  соотношени  масс оксидного гл0 и сульфидного тс расплавов mo/mc 1,5-2,8.

Нижние границы за вленных интервалов парциальных давлений и удельного расхода кислорода на продувку, а также соотношени  mo/me соответствуют достижению минимально необходимой степени регенерации сульфида натри , при которой процесс удалени  меди из железоуглеродистых расплавов сульфидным шлаком будет экономически выгодным, При продувке шлакового расплава газокислородной смесью с меньшими парциальными давлени ми кислорода и с меньшим удельным расходом кислорода на продувку, а также при т0/тс.1,5 степень регенерации сульON О 00 -N CJ 00

фида натри  не обеспечивает достаточную эффективность процесса регенерации.

Верхние границы за вленных интервалов парциальных давлений и удельного расхода кислорода на продувку, а также соотношени  mo/mc соответствуют предельно допустимому насыщению сульфатного сло  соединени ми меди и марганца. При превышении за вленных пределов происходит значительное окисление сульфидов меди и марганца, содержащихс  в штейне, и переход сульфатов этих металлов в оксидный расплав. Содержание меди в оксидном расплаве при этом превышает 0,3%, что делает невозможным использование его в составе шлэкообрззующей смеси дл  удалени  меди из железоуглеродистого расплава, и регенераци  тер ет смысл

Фактором, по которому можно определ ть конец продувки,  вл етс  масса слива емого оксидного расплава. Попадание в требуемый интервал сходно по своей суги с попаданием в заданное содержание углерода в ходе конверторной плавки. На основании расчетов и производственного опыта определ етс  критерий (продолжительность и интенсивность продувки или расход кислорода или дуть ), по которому определ етс  момент конца продуаки шлакового расплава. Затем производитс  слив оксидного расплава и определение массы слитого расплава.

Из соотношени 

1.82т0 , ,. „ й 1.82М-т0 1 5 28

где М - масса исходного шлакового расплава , кг,

может быть рассчитана требуема  масса оксидного расплава т0, кг. Если масса слитого оксидного расплава оказываетс  меньше расчетной, производитс  додувка шлакового расплава в первой емкости и образовавшийс  новый оксидный расплав вновь сливаетс  и вновь взвешиваетс . Таким образом соотношение m0/mc может использоватьс  дл  управлени  эффективностью процесса и улучшени  экологической обстановки при осуществлении способа.

В качестве характеристики дутьевого режима вз т удельный расход кислорода. Он носит более универсальный характер при описании дутьевого режима, так как интенсивность и продолжительность продувки определ ютс  в общем случае конструктивными особенност ми агрегата, в котором может реализовыватьс  процесс регенерации сульфидных шлаков и технологическими особенност ми процесса в каждом конкретном случае.

Интенсивность подачи всей газовой смеси зависит от общего давлени  газовой

смеси, вдуваемой в расплав, а оно определ етс  услови ми продувки: глубиной шлаковой ванны, в зкостью и химическим составом шлакового расплава и т.д., и в каждом конкретном случае интенсивность подачи всей газовой смеси будет иметь различное значение.

При осуществлении способа на практике интенсивность г. подачи всей газовой смеси можег быть определена из выражени 

I.

02

.,

Ро2

где ро2 парциальное давление кислорода, Па;

Р - общее давление газовой смеси, Па;

io2 удельна  интенсивность ввода кислорода в шлаковый расплав, нм . Примеры реализации способа. Предлагаемый способ регенерации сульфидного шлака был осуществлен влабо- раторной печи, оборудованной шамотным

огнеупорным тиглем, устройствами дл  продувки шлака, контрол  температуры и параметров дуть . В качестве сульфидного шлака использовалс  конечный шлак процесса обезмеживани  синтетического чугуна . Исходный сульфидный шлак имел следующий химический состав, мас.%: NaaS 78; Cu2S3; MnS 1,4; FeS 17,6.

Порци  исходного шлака массой 1-2 кг нагревалась в печи до температуры плавлени  и продувалась газовой смесью азота с воздухом при различном парциальном давлении кислорода. Общее давление газовой смеси составл ло перед продувочным устройством 1,05 ат или 0,1064 МПа. При необходимости иметь Р02 0,020 МПа в газовой смеси вместо азота использовалс  технически чистый кислород. После окончани  продувки производилс  замер температуры шлакового расплава, затем после 5-7 мин

выдержки оксидный шлаковый расплав, наход щийс  после расслоени  шлаковой фазы над штейном, сливалс  в чистую чугунную изложницу. Расплавленный штейн выливалс  в Другую изложницу. После затвердевани  и

остывани  содержимое изложниц взвешивалось и анализировалось.

Пример 1. В лабораторную печь загрузили 1,5 кг исходного сульфидного шлака, После расплавлени  он был в течение 0,25 ч продут газовой смесью с парциальным давлением кислорода ,009 МПа. Давление газовой смеси на подводе к фурме составл ло 0,1064 МПа, интенсивность подачи газовой смеси составл ла 5,08 нм3/кг.ч, содержание кислорода в смеси 8,5 об.%, удельный расход кислорода составил 0,11 нм на 1 кг исходного шлака Затем в течение 0,10 ч шлаковый расплав продувалс  газовой азотно-кислородной смесью с парциальным давлением кислорода Р ,0005 МПа. Параметры продувки следующие: давление газовой смеси перед фурмой 0,1064 МПа, интенсивность продувки 42,6 нм3/кг-ч, содержание кислорода в смеси 0,5 об.%, удельный расход кислорода 0,02 нм на 1 кг исходного шлака.

Температура шлакового расплава поело продувки составила 875°С. Через 5 мин после окончани  продувки верхний оксидный слой был слит в чистую чугунную изложницу , а нижний сульфидный слой (штейн) - в другую.

Масса оксидного расплава составила 0,62 кг, штейна 1,10 кг отношение mo/mc 0,56. Содержание меди в оксидном расплаве было менее 0,1 %, a Na2S в штейне содержалось 70% Количество сульфида натри , перешедшего в газовую фазу, не превышало 5% от его содержани  в начальном шлаке Степень регенерации Na2S составила 29%, что ниже значений, достигнутых в известном способе (55%), и недостаточно дл  достижени  рентабельности процесса обезмеживани  синтетического чугуна.

Пример 2. В лабораторную печь загрузили 1,75 кг исходного шлака После расплавлени  шлак был продут в течение 0,33 ч азотно-кислородной газовой смесью с интенсивностью 6,1 нм3/кг-ч и содержанием кислорода 9,4 об.%. Парциальное давление кислорода составл ло 0,01 МПа. общее давление газа перед фурмой 0,1064 МПа, удельный расход кислорода составил 0,19 нм на 1 кг исходного шлака Загем в течение 0,17 ч шлаковый расплав продувалс  газовой смесью со следующими параметрами . Интенсивность продувки 25,5 нм3/кг-ч, содержание кислорода 0,95 об.%, парциальное давление кислорода 0,001 МПа, давление газа перед фурмой 0,1064 МПа, удельный расход кислорода 0,04 нм3 на 1 кг исходного шлака.

Температура шлакового расплава в конце продувки составила 905° С. Масса оксидного расплава после отделени  его от штейна оказалась равной 1,39 кг, масса штейна 0,91 кг, соотношение гпо/тс 1,5. Содержание меди а оксидном расплаве быnj ,u 18° 0 ( с- NvS о ш-ойне 58% Коли- « С посу оф| -,а нат,эич перешедшего а га- гсп/о Q t33v составило 6% о массы . з i лаке Стег епь реген рац и и СУ . ia чатри  составил 57% что нескол no чем ь известном способе , и минимально необходимой величиной т -лос.н гсчич рентабельности процесса у чтени  из синтетического

чугуна

П р и м е р 3 В паЬораторную печь загрузи HI 1 6 кг  .одного шлака Образо- рл шиГ1с  илзкевьы расплав в течение 0,33 ч продувал/ ГЯЗОРО.: с содержанием

кислорода 14,1 об % при давлении 0,1064 МПа Интенсивности продувки составила 5,1 им кг ч ,iap {кчль i давление кислорода 0,015 МПа удельный расход кислорода 0,4 нм Н2 1 NT исходною шлака.

20 Яртем в течение О

лла.чОвый расплав

пргыувг с  газовой смесь-о содержащей 4 i со Y. слобода чр I давлении газа пе- I од фурмой OJ06 1 МПа Интенсивность п, оцунки состаопо 5 8 им /кг-ч паоциаль5 not- давлэние кислорода 0,005 МПа удельный р,1сход кислорода 0,046 нм на 1 кг исходною шлака

Гемиерзтура шлакового распл та в конце (.оодувч- была 920° Г масса оксидно;о

0 сгоп составил 1 35 кг п иыечна 072 м. . 0 Co pvaHvie меди о с С ч-м1 расплаве Сч io 0 % a в штеиье 50% o.uweciBO сульфидп натои , перешедшего в гасоп ю фазу соступило 7%

5 о McicrLi исло ,,ою с ьфида Степей - регенераи,1. - -;S достигла 63 8% что существенно з е чом в известьом способа Дс тпгнуг-э таьа эффективность регене i3 основном за счет сокращени  улета

0 серосодерАаши соединений натри  в газовую фазу что } экологию процесса.

П р и г р л Посла расплавлени  в лабораторной печи i 55 кг сульфидного шла а распла п течение 0 35 ч продували

5 газовой cvecbnj содержащей 18,8об % кис- лорот,а 1,ри давлении 0 1064 МПа Интён- составита 43 нм°/кг-ч, парциан ное а-.лени кислорода 0,020 МПа удечьньи- расход кислорода составил

0 0,28 HMJ на 1 кг исходного шлака Затем в (е -емие 0 20 ч продувалс  газовой смесью, содержащей 8 5 об % кислорода при давлении 0 1064 МПа Интенсивность продувки составлчла 36 ч./кг-ч, парци5 альное даслемие кислорода 0 009 МПа, уде .ьпый рэс чсд кистооэда 0 06 нм на 1 кг исхомного шла, а

Темпзрату) э злакового расплава к концу iipozi1. о i составил ч

- 090° С оксидного расплава 1,56 кг, штейна 0,55 кг, Отношение mo/mc 2,8. Содержание меди s оксидном расплаве было 0,25%, а №28 в штейне 38%. Количество сульфида натри , перешедшее в газовую фазу, составило 10% от массы исходного N32S в шлаке. Степень регенерации сульфида натри  72%. При этом получен оксидный расплав, пригодный дл  повторного использовани  в процессе удалени  меди из синтетического чугуна с точки зрени  содержани  в нем меди. Загр знение атмосферы соединени ми натри  и серы в 1,5 раза меньше, чем в известном способе.

Пример 5, В лабораторной печи расплавили 1,6 кг сульфидного шлака. Образовавшийс  расплав в течение 0,40 ч продували газовой смесью, содержащей 32,9 об.% кислорода, при давлении 0,1064 МПа. Интенсивность продувки составл ла 3,04 нм3/кг ч, парциальное давление кислорода 0,035 МПа, удельный расход кислорода 0,40 нм3 на 1 кг исходного шлака. Затем в течение 0,23 ч шлаковый расплав продували газовой смесью, содержащей 11,3 об.% кислорода, при давлении 0,1064 МПа. Интенсивность продувки составл ла 3,1 нм3/кг-ч, парциальное давление кислорода 0,012 МПа, удельный расход кислорода 0,08 им3 на 1 кг исходного шлака.

Температура шлакового расплава по окончании продувки была 1110° С, масса оксидного расплава составила 1,72 кг, штейна 0,50 кг. Отношение rn0/nic 3,4. Содержание меди в оксидном расплаве достигло 0,55%, NaaS в штейне 25%.- В газовую фазу перешло не менее 16% NaaS, содержавшегос  в исходном шлаке. Несмотр  на то, что степень регенерации сульфида натри  составила 75%, высокое содержание меди в оксидном расплаве делает полученный регенерированный шлак непригодным дл  использовани  в процессах удалени  меди из железоуглеродистых расплавов, следовательно , регенераци  тер ет смысл. Велико в этом случае и загр знение атмосферы натриевыми соединени ми.

Из полученных результатов видно, что при регенерации сульфидных шлаков процесса удалени  меди предлагаемым способом при продувке шлакового расплава газокислородной смесью сначала при парциальном давлении кислорода 0,010-0,020 МПа с удельным расходом кислорода 0,190 ,27- нм на 1 кг исходного шлака, а затем при парциальном давлении кислорода 0,001-0,009 МПа с удельным расходом кислорода 0,04-0,06 нм на 1 кг исходного шлака и при прекращении продувки при достижении соотношени  m0/mc величины 1,5-2,8, достигаетс  наибольша  эффективность регенерации сульфидного шлака. Степень регенерации при этом повышаетс 

с 35-55% до 57-72% при сохранении, чистоты оксидного расплава по содержанию в нем меди (не более 0,3%),

Способ позвол ет существенно повысить эффективность регенерации сульфидных шлаков на основе сульфида натри  и улучшить экологию этого процесса за счет снижени  перехода соединений натри  и серы в газовую фазу. Способ не требует дл  своего осуществлени  сложного и дорогосто щего оборудовани , так как реализуетс  при атмосферном давлении и относительно низкой температуре и может быть осуществлен непрерывно или полунепрерывно . Все это ведет к снижению

затрат на удаление меди из железоуглеродистых расплавов сульфидными шлаками.

Claims (2)

1. Способ регенерации сульфидного шлака, включающий продувку шлакового расплава кислородсодержащей газовой смесью при 900-1100° С. разделение сульфидного и оксидного расплавов, отличающ и и с   тем, что, с целью повышени  эффективности процесса регенерации и улучшени  экологической обстановки, продувку шлакового расплава ведут сначала при парциальном давлении кислорода в газовой смеси ,010-0,020 МПа с удельным расходом кислорода 0,19-0,28 нм3 на 1 кг сульфидного шлака, а затем при парциальном давлении кислорода в газовой смеси ,001-0,009 МПа с удельным расходом

кислорода 0,04-0,06 нм3на 1 кг сульфидного шлака.

2. Способ по п.1,отличающийс  тем, что продувку шлакового расплава газовой смесью ведут до достижени  соотношени  масс оксидного то и сульфидного тс

расплавов, равного -- 1,5-2,8.

ГПс