SU881122A1 - Способ обработки железосодержащих шлаков - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ

I

Изобретение относитс  к черНой и цветной металлургии, а именно к комплексной переработке шлаков, получаемых на заводах этих отраслей.

Известен способ металлотермического восстановлени  железа из шлака в дуговой электропечи с использо.. ванием в качестве восстановител  кремни  .

Недостатком такого способа  вл етс  то, что полученный металл имеет высокое содержание марганца и особенно фосфора (до 2%) и, естественно, без дополнительного рафинировани  не может быть использован.

Известен также способ обработки железосодержащих шлаков , осуществл емый в элекропечи с использованием в качестве восстановител  твердого углерода L2J.

Недостатком этого способа  вл етс  то. что металл получают с содержанием углерода до 3% и хрома 3-3,5%. Кроме того, процесс протекаёт со значительным расходом электроэнергии . Полученный таким способом металл требует дальнейшей переработки дл  снижени  содержани  углерода и хрома.

Наиболее близким к предлаганмому по техническому решению и достигаемому .результату  вл етс  способ обработки сталеплавильных шлаков, осуществл емый в металлургическом агрега10 те или в ковше путем продувки шлакового расплава смесью технического кислорода и природного газа в соотношении 1:1, при котором восстановление металла из окислов протекает за

IS счет их взаимодействи  с восстановит тельными газами СО и Н2 - продуктами разложени  природного газа| 3у .

Однако данный способ .требует тельного времени протекани  процесса

20 восстановлени , высокой температуры расплава, а также большого расхода природного газа и кислорода. Длитель-ность протекани  восстановлени   в3 л етс  основной причиной невозможности реализации этого способа в проммшленной практике. Цель изобретени  - увеличение проп изводительности процесса и повьппение качества получаемого металла. Поставленна  цель достигаетс  тем что восстановление окислов производ т металлическими восстановител ми из расчета, сохранени  в шлаке 5-10% железа в виде окислов, а продувку ведут инертным газом, подаваемым снизу. В случае использовани  холодного шлака его предварительно расплавл ют газокислородным дутьем, а с целью поглощени  избытка тепла металлотерми ческих реакций, при работе на жидком шлаке в расплав в процессе восстановлени  ввод т холодный шлак. Сохранение окислов железа (5-10% eeui в восстановленном -шлаке обес печивает его высокую окислительную и рафинирующую способность (следует учесть, что перерабатываемые шлаки как правило содержат СаО и характеризуютс  высокой основностью) . По этой причине восстановленный металл полу чаетс  нетолько низкоуглеродистым, но и чистым по фосфору, сере. Ввиду неполного восстановлени  окислов жел за, не получает развити  также воестановление хрома и марганца и металл получаетс  чистым по содержанию этих элементов. При необходимости же полученный данным способом восстановле ный шлак после отделени  низкоуглеродистого металла можно подвергнуть дальнейшему восстановлению с получением высокохромистого или высокомарганцовистого металла (полупродукта). При наличиии исходного шлака с высокой температурой в процессе металлотермического восстановлени  выдел етс  большое количество тепла, что неблагопри тно дл  футеровки конвертера . Дл  поглощени  избытка тепла в процессе воостановлени  в расплав необходимо вводить холодн шлак, что помимо охлаждаклцего эффекта позв л ет увеличить количество шлака, пер рабатываемого в конвертере. По сравнению с известным предлагаемый способ обеспечивает высокую производительность , так как металлотермическо восстановление с интенсивным йвремешиванием расплава нейтральными газами завершаетс  в течение 5-10 мин , тогда как углетермическое требует 2 4 нескольких часов. Процесс идет практически без затрат электроэнергии. П.р и м е р 1 .По окончании окислительного рафинировани  в iO-тонНом конвертере с донными фурмами (10|2 т ферроникел ) полученный рафинированный Ферроникель сольют через летку в ковш, в конвертере остав т железистый рафинированный шлак 5 т. Шлак содержит, %: СаО 23,10; SiOi10 ,34; Fe 39,65; Cr,0-5,20; AliOj 2,12; MqO,80; N1 0,08; S 0,08, Количество окислав железа (пересчет F %ц на ) - 50,98. Посредством отмагничивани  определ ют , что в шлаке 15% металловключений (корольки), по составу представл ющих собой рафинированный ферроникель . После выпуска плавки приступают к обработке шлака, дл  чего ч.ерез донные фурмз подают парогазовое дутье. При этом расход пара по центральному каналу составл ет 15 , расход газа (по периферийной щели) - 3,5 . При вертикальном положении конвертера в него загружают 800 кг 43%-ного ферросилици  крупностью до 50 мм и дают 1 т дробленого Мартеновского шлака дл  охлаждени  плавки. Состав Мартеновского шлака,%:,СаО 48,2; 18,4 ; МпО 5,2; ,7. По истечении 7 мин продувки производ т повалку конвертера . Температура расплава после повалки составл ет 1685 С. Содержимое конвертера через горловину сливают в разливочный ковш и полученный металл посредством стопора о.тливают в изложницы. В результате метаплотермического взаимодействи  содержа ние окислов железа в шлаке уменьшаетс . Конечный шлак имеет в своем составе , %: Feo,,42; или РеОовщ 12,12; СаО 30,72; SiOa 35,40; , 6,91; AljtOi 2,82; S 0,11: Р205 0,28. Состав металла, отлитого в изложницы,%: С 0,05; SI 0,03; Мп 0,02; , Сг 0,07;, 50,021; Р 0,008; N1 0,92. Вес металла - .2,5 т . Пример 2 . В 10-тонном конвертере посредством донного кислородно тошшвного лить  расплавл ют 6т шлака, доставленного с Побужског го никелевого завода (при установке на ПНЗ конвертеров с донным дутьем в них перерабатываютс  огненножидкие шлаки непосредственно после рафинировани  ферроникел ). Температура шлакового расплава перед вое5

становлением . Состав шлака СаО 18,53; ,34; AliOj 8,65; РеОь«щ56,40; S 0,11; 0,18; ИдО 6,9. При продувке расплава донным парогазовым дутьем (пар- 15 мум н природный газ - 4,0 ) в конвертер в течение 3 мин загружают 1300 кг 45%-ного ферросилици  и еще продувают 5 мин. Температура расплава после повалки конвертера составл ет . В результате обработки получают 3,6 т м гкого железа, содержащего , %: С 0,04; Si 0,01; Мп 0,02; Сг 0,05; S 0,015; Р 0,007; Ni 1,06. В составе шлака имеем,%: СаО 26,5; ,3; ,2 (РеОовш, 6,69); ,38; 50,16; Pi050,26.

ПримерЗ . В 10-тонном конвертере посредством донного кислороднотопливного лить  расплавл ют 7 т шлака , образующегос  при кислородно-конвертерной плавке. Температура шлакового расплава перед восстановлением 1510с. Шлак имеет состав,%: СаО 45,4; 15,6; ,7; 0,7; MnO 4,8; М gO 1 ,9; S 0,12; 0,37, Дл  восстановлени  в конвертер загружают 700 кг 45%-ного фесросилици  и перемешивание производ т аргоном, подаваемым через донные фурмы (аргон поступает по центральному и перефирийному каналам фурм, общий расход аргона - 10 м /мин). По истечении 6 мин перемешивани  конвертер повал т. Температура при повалке составл ет 1650°С. Конечный шлак имеет состав, %: СаО 50,6; Si 02 28,4; ,2 ( feOoB, СгаОз 0,8; MnO 5,3; MqO 7,5; S 0,07; PjOs 0,39. В результате обработки получают 2,3 т металла, содержащего, %: С 0,015; S 0,01; Мп 0,03; Сг 0.02; Си 0,01; S 0,012; Р 0,005.

Из приведенных примеров видно что предлагаемый способ позвол ет извлекать из железистых шлаков до 85-90 % содержащегос  в них железа, благодар  чему обеспечиваетс  комплексное использование сырь . При этом получаетс  высококачественный низкоуглеродистый металл, чистый по вредным примес м . По содержанию их восстановленный металл сравним с высокочистым железом Армкс и пригоден дл  выплавки высококачественных сталей, в т.ч. прецезионных сплавов. При использовании шлаков ферроникелевого производства железо получаетс  с повьшенным содержанием никел  (1%).Поступ26

ление никел  обусловлено коллективи рованием в металлическом расплаве корольков ферроникел , а также довосстановлением никел  из ишака . Таким образом, нар ду с восстановлением железа обеспечиваетс  уменьшение потерь никел  в процессе производства . Ввиду повышенного содержани  никел  такой металл целесообразно использовать дл  вьшлавкн никелевых и хромоникелевых сталей или в тех случа х, когде не ограничиваетс  верг. хний предел по содержанию никел . Использование полученного металла в качестве шихтовой заготовки при выплавке никельсодержащих сталей обеспечивает значительную экономию никел  (электролитического или огневого) Металл, восстановленный из сталеплавильных шлаков, представл ет собой особо чистое железо (в т.ч. и его содержание газовых примесей). Дл  обеспечени  чистоты металла по примес м и газам продувку расплава в ходе восстановлени  производ т аргоном . Слиток металла имеет плотную структуру.Исключение же продувки при-родным газом, позвол ет также снизить содержание углерода в металле.Указанным способом могут перерабатыватьс  также шлаки медеплавильных, цинковых и олововыплавл юшзих заводов.

Экономическа  эффективность предлагаемого способа определ етс  более высоким извлечением рудного железа в товарную продукцию, стоимость 1 т чистого железа, полученного этим способом, в 6-8 раз ниже стоимости тонны такого железа, получаемого в дуговых электропечах.

Claims (3)

1. Способ обработки железосодер жащих шлаков, включанлций восстановление окислов железа в ходе продувки газом, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  производительности процесса и повышени  качества получаемого металла, восстановление окислов производ т металлотермическими восстановител ми из расчета сохранени  в шлаке 5-10% железа в виде окислов, а продувку ведут инертным газом, подаваемым снизу.

2. Способ по п. 1, отлича щ и и с   тем. что в случае исполэовани  холодного пшака его предварительно расплавл ют газокислород вз1М дутьем.

. 3. Способ по П.1. от л и ч а ющ И и с   тем, что. с целью поглощени  избытка тепла металлотермичесг: ких реакций, в шлаковый расплав ввод т в процессе восстановлени  хойодный шлак.

811228

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Никулин Л. Б. и др. Шлаки черно и. металлургии. Труды УНИИЧМ, Свердловск, 1977, т. 29, с. 37-39.

2. Патент Франции № 2121603, кл, С 21. В 11/00, 1973.

3. Патент США №4009024. кл. 75-30, 1974.