Способ получения синтетического железосодержащего шлака

ОПИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл.з С 21 С 5,Р 54 Государственный комитет овета Министров СССР ло делам изобретений и открытий) Приоритет 3) УДК 669.046( Опубликовано 30,11,76, Бюллетень44 Дата опубликования описания 13.01.77 72) Авторы изобретения А. Ф. Курочкин и И, И. Пензимон(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНТИЧЕСКОГО ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖ КА ГО и такого е контакта истемы меодит взаи(при изу- модействие 02, (4 изменение соаз (металла т искажает металл-шлак льтаты экспеже в шлаке агнетита 1 из. ва, которое(2), то для ебует ввода ителя углео или сульстаточно выдет разложе 5) 2 Рез 04 - э 6 РеО+02 1Изобретение относится к черной и цветнойметаллургии, а именно к способам получениясинтетических железосодержащих шлаков, иможет быть использовано главным образомв научно-исследовательской практике,В настоящее время синтетические железосодержащие шлаки получают путем предварительного сплавления оксидного железа(РезОз, Рез 04 и т. д.) с кремнеземом (%02)для получения фаялита (2 РеО 510,) и последующего сплавления фаялита с другими шлакообразующими окислами 1; или путем непосредственного сплавления шлакообразующих окислов (ЯОз, СаО, А 1 еОз и т. д,) с химическим соединением, содержащим закисноежелезо 12,При получении шлака указанными способами в нем, как правило, присутствует заметное количество магнетита (это прямо зависитот общего содержания железа в данном шлаке), который образуется за счет частичногоразложения фаялита (2 РеО ЯОз) по схеме2 РеО 310 з - -РеО+РеО ЯОз (1)при расплавлении шлака и последующего разложения свободной закиси железа согласноуравнению4 РеО-+Ре+ Ре,04 (2) при охлаждении и затвердевании шлаковограсплава,и обогащения АН Казахской СС При нагревании и расплавленишлака в ходе эксперимента в случего с металлом (при изучении сталл - шлак), как правило, происмодействие согласно реакцииМе+ Ре,04 = МеО+ЗРеО,а в случае контакта со штейномчении системы штейн - шлак), взапо схемеМе 5+2 Рез 04=Ме(МеО) +6 РеО+ Б что, как видимвлечет,за собойстава обеих контактирующих ф15 или штейна и шлака), а значиожидаемое поведение системыили штейн - шлак, конечные резуримента и выводы по ним, Еслиимеется избыточное количество м20 быточное против того количестможет образоваться по реакциисвоей нейтрализации оно потрспециальных добавок (восстановродсодержащего, металл ическог25 фидното) или нагревания до досоких температур, при которых иние магнетита согласно схеме Известные из научно-техническои и патентной литературы другие способы получения3синтетического железосодержащего шлака связаны в основном с использованием их в промышленности.Так, в способе уменьшения содержания магнетита в отвальном шлаке, получаемом при электроплавке обожженных медных концентратов, шихта плавится непрерывно с добавлением магнитной фракции от вельцклинкера, причем крупность магнитной фракции не превышает 16 мм с содержанием Сц 2%, С от 4 до 15 о/о, 5 от 5 до 10 о/о, Ге от 30 до 50/о, 510 от 10 до 20 о/о и благородные металлы. В этом случае магнетит отвального шлака нейтрализуется как за счет углерода (восстановление до ЕеО), так и за счет металлического железа по реакции (2) со сдвигом влево 1. Однако все это требует добавления к проплавляемой шихте ощутимого количества вельцклинкера (до 12% от веса шихты), что влечет за собой получение сверхнормативного количества отвальното шлака, а значит и увеличение потерь цветных металлов, увеличение расхода электроэнергии и средств на транспортировку шлака. Данный способ снижения содержания магнетита в шлаке неприменим в исследовательской практике вследствие того, что рекомендуемая добавка (вельцклинкер) является местным сырьем, а содержащиеся в ней примеси исключают чистоту эксперимента.Известен способ получения синтетических железосодержащих шлаков, заключающийся в сплавлении смеси шлакообразующих окислов и щавелевокислого закисного железа (ЕеС,О 4 2 НО), в стехиометрическом отношении, в восстановительной среде при 1300 - 1350 С, после чего расплав удаляют из нагретого пространства и быстро охлаждают 3.Однако существующий способ не позволяет предотвратить образование магнетита согласно реакции (2) и избавиться от магнетита согласно реакции (5), так как использование полученного,шлака предусматривается в основном в твердом и холодном виде, а для обеспечения однородности состава первично полученный шлак подвергают дополнительной обработке в измельчению и переплавке, Кроме того, этот способ предложен лишь для ограниченного диапазона составов по железу (от 0 до 55 вес,) и по кремнезему (от 0 до 60 вес. " ).Цель изобретения - получение синтетического железосодержащего шлака, практически свободного от магнетита и однородного по составу,Достигается это тем, что в известном способе получения таких шлаков, включающем расплавление смеси соответствующих шлакообразующих окислов, шлаковый расплав в зависимости от состава и точки плавления шлака перегревают на 200 - 250 С и выдерживают в течение 1 - 1,5 час в токе инертного газа.Перегрев расплавленного шлака на 200 - 250 С в токе инертного газа, с одной стороны, 4предотвращает образование магнетита за счет разложения свободного закисного железа, а с другой стороны, обеспечивает разложение возможного избытка магнетита с об разованием закиси железа, выделением и удалением кислорода, Выдержка шлакового расплава при конечной температуре перегрева в течение 1 - 1,5 час обеспечивает наряду с завершением полезных реакций, выравнива нием его состава в термическом, химическоми вещественно-структурном отношении.Способ проверен в лабораторном масштабена трех железосодержащих шлаках (см.табл. 1)15 Таблица 1 Состав шлака вес. 00 Шлак, Ме Ре общееСаО ЯО А 1 гОз 20 13,42 26,52 39,57 16,82 17,07 11,50 14,21 8,71 6,96 51,70 40,10 30,60 25 В холодном шлаке содержание магнетитаопределяют стандартным способом.Результаты проверки способа на системе 45 медь - шлак при 1350 С и выдержке приэтой температуре в течение 1 час шлака3 и в течение 1,5 час шлака1 приведены в табл. 2.Пробные опыты со снижением температу ры до 1300 С при соответствующих выдержках дают увеличение содержания магнетита в шлаке1 до 0,410/о, т. е. в 2,1 раза, а в шлаке3 до 1,18 о/о, т. е. в 1,8 раза. Уменьшение выдержки при температуре 1350 С на 55 30 мин приводит к увеличению содержаниямагнетита в шлаке1 до 0,320 , т, е. в 1,6 раза, в шлаке3 до 1,140/о, т, е. в 1,74 раза. Соответственное увеличение продолжительности выдержки на 30 мин при той же 60 тематературе позволяет снизить содержаниемагнетита в шлаке1 лишь на 6 о/о, а в шлаке3 - на 8,5%Повторение некоторых из указанных опытов на воздухе не дало положительных ре зультатов. Точка плавления шлака1-1100 С, ашлака3-1150 С.Опыты проводят в токе инертного газа (аргона) при температуре 1350 С, которая на 30 250 С превышает точку плавления высокожелезистого шлака3 и на 200 С - точку плавления низкожелезистого шлака1, обеспечивая достаточную жидкотекучесть обоих шлаков и более быстрое разложение магне тита согласно реакции (5). Магнетит в расплавленном шлаке определяют по количеству окисленной меди в шлаке путем совместной плавки шлака с металлической медью в соответствии с реакцией:40 Гез 04+2 Сц=31 еО+СцлО537117 Таблица 2 Состав шлаков, вес, % в расплавленном шлаке в холодном шлаке плавка с наложением холодного шлака на металлплавка по предлагаемому способу Шлак,е+3Ре,04 Ге,о Ге,о,0,535 1,027 1,582 0,200 0,383 0,656 0,096 0,185 0,316 1,11 2,13 3,28 3,92 7,38 10,72 13,42 26,52 39,57 189 3,56 5,17 Составитель А. Кондратьев Техред М. Семенов Корректор Л. Орлова Редактор Е. Дайч Заказ 2767/7 Изд.1849 Тираж 654 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 Как видно из приведенных данных, для ходового в цветной металлургии диапазона состава шлаков наиболее выгодным температурным интервалом перегрева шлакового расплава является 200 - 250 С, а наиболее эффективная продолжительность выдержки при этом, в зависимости от состава шлака, составляет 1 - 1,5 часа.Использование способа получения синтетического шлака, содержащего железо, обеспечивает практически полное устранение магнетита и предотвращение его образования в расплавленном шлаке; химическую и вещественную однородность состава шлакового расплава; повышение точности экспериментальных данных при исследовании систем металл - шлак и штейн - шлак; возможность использования для получения металлургических шлаков, содержащих от 0 до 100 закиси железа. Формула изобретенияСпособ получения синтетического железосодержащего шлака, заключающийся в расплавлении смеси шлакообразующих окислов, отличающийся тем, что, с целью предотвращения образования магнетита в расплавленном шлаке, его перегревают на 200 - 250 С 5 выше температуры плавления и выдерживаютпри этой температуре в течение 1 - 1,5 час в токе инертного газа,Источники информации, принятые во вни 10 мание при экспертизе: 1. Дадабаев А. Ю., Окаев И. А. Вязкостьи другие свойства шлаков цветной металлургии. - Труды Института металлургии и обо гашения АН Казахской ССР. 1959, т. 1. 2. Степанов Б, П., Шпейзман В. М. Вязкость шлаков в системе ЯОг - СаО - геО. - Металлург, 1937, М 6.203. Курочкин А, Ф., Окаев И, А. Прямойспособ получения синтетических шлаков. - Труды Института металлургии и обогащения АН Казахской ССР, 1967, т, 24.