Способ переработки цинксодержащих пылей доменного и сталеплавильного производства

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯи ьвтоескомю айви етвльств Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2702,79 (21) 2730421/27-02с присоединением заявки Мф(51)М, Кл,С 22 В 7/02 Государственный комитет СССР но делам. изобретений и открытий(53) УДК 669. 004, .82 (088,8) Дата опубликования описания 231280 А,И.Окунев, И.Н.Танутров, М.Д.Галимов, Н.А. А.М.Плитанов, И.И.Ручкин, А.М.Горелов, В.Г. М.А.Третьяков, С.П.Киселев, Г.В.ГоПов, В.Ии Н.Н.Кочетов(72) Авторы изобретения Ватолин,Удовенко,вякова Институт металлургии Уральского научного ц Уральский научно-исследовательский и проек механической обработки и обогащения руд иметалл гический комбинат им. В.И,Ле а АН СССР,ный институт,ижнерТагильскийа Заявител 54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЕЙ ДОМЕННОГО И СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО НРОИЗВОДСТ 0 Изобретение относится к комплексному использованию сырья в черной ицветной металлургии, в частности кпереработке пылей и шламов доменногои сталеплавильного производства, содержащих цинк, серу и сопутствующиеметаллы.Известен способ переработки цинксодержащих пылей доменного и сталеплавильного производства восстановительной плавкой 1(.Недостатком известного способаявляется его многостадийность и загрязнение чугуна серой.Цель изобретения - упрощение получения металлического железа и исключение загрязнений его серой.Поставленная цель достигается тем,что восстановление ведут на поверхности железоуглеродистого расплавапри весовых отношениях цинка к серев пылях в пределах (2-20):1, пылейк железоуглеродистому расплаву впределах (0,01-0,1):1.и расплав про 25дувают газом в течение 1-5 мин,Способ осуществляется следующимобразом,Пыли (шламы) доменного и, стале-плавильного производства, содержа щие цинк и серу (или смесь пылей),приводят в контакт с горячим (13001700 С) железоуглеродистым расплавом путем загрузки их на поверхностьжелеэоуглеродистого расплава иливдувания пылей с помощью несущегогаза в массу расплава, При этом подбором пылей или их смешением по известному составу поддерживают весовоеотношение цинка к сере в пыли или всмеси пылей при их подаче в расплав.равным (2-20):1, Пыли перед подачейв расплав целесообразно подвергатьокусконанию для уменьшения их выноса.Общее количество вводимых в (на)расплав пылей должно быть таким, чтобы весовое отношение пылей к железоуглеродистому расплаву находилось впределах (0,01-0,1):1. Пыль расплавляется эа счет-.тепла большой массыжелезоуглеродистого расплава, на поверхности которого продолжается затемпроцесс восстановления. Желеэоуглеродистый расплав при этом кратковременно (1-5 мин) продувают газом, например воздухом, азотом. После завершения процессов восстановления окислов металлов полученный шлак удаляют,а металл подвергают дальнейшей доводке.В процессе плавки пылей в объеме. и на поверхности железоуглеродистого расплава компоненты пылей контактируют с желеэоуглеродистым расплавом, вследствие чего окислы цинка, железа и других элементов восстанавливаются растворенным в металле углеродом и металлическим железом. При этом процессы металлотермического восстановления цинка, свинца и редких элементов и восстановления окислов железа растворенным в металле углеродом протекают значительно быстрее, чем процесс восстановления твердым углеродом. Восстановленные цинк, свинец и редкие металлы удаляются в газовую фазу и при газо очистке улавливаются в виде обогащен ного продукта (возгонов), Окислы железа восстанавливаются, и в виде металла переходят непосредственно в железоуглеродистый расплав, поэтому; не требуется переплавка восстановленного железа на чугун или сталь. При восстановлении окислов металлов на поверхности железоуглеродистого расплава также не требуется дополнительного расхода твердого углеродистого или другого вида восстановителя.Весовое отношение пылей к железо- углеродистому расплаву определяется содержанием восстанавливаемых окислов железа и цинка в пылях, исходной концентрацией углерода в железоуглеродистом расплава и его температурой. Верхний предел этого отношения 0,1;1 обусловлен минимально необходи. мым количеством растворенного угле- З 5 рода в расплаве для восстановления окислов железа и цинка, а также допустимым снижением температуры железо углеродистого расплава.Нижний предел весового отношения 4 О пылей к железоуглеродистому расплаву не ограничен с точки зрения осуществления процессаоднако целесообразно поддерживать его не менее 0,01-1 ввиду получения бедных по цинку продуктов и роста потерь железа со шпаком.Сера,.содержащаяся в пылях,в присут- ствии цинка связывается в легколетучий сульфид цинка 3 ОСульфид цинка взаимодействует с окисью цинка, э связи с чем уско ряется возгонка цинка и удаление серы иэ расплава. Сульфатная сера в восстановительных условиях переходит в сульфидную форму и удаляется в газы по указанной выше схеме, Кратковременная продувка расплава газом, например кислородом, воздухом, азотом позволяет быстро удалятьсернистый гаэ и пары металлического 4 О цинка иэ расплава, вследствие чего сдвигается химическое равновесие процесса в сторону снижения концентраций серы и цинка в расплаве и достигается перемещение железоуглероди стого расплава и расплава пылей, при этом скорость возгонки цинка и обессеривания возрастает. Продувка расплава в процессе восстановления пылей свыше 1-5 мин нецелесообразна ввиду чрезмерного выгорания растворенного углерода и снижения степени восстановления окислов. Небольшая часть серы остается в шлаке.Температура железоуглеродистого расплава в процессе обработки пылей может снижаться на 50-100 С. Затрать тепла на восстановление окислов металлов могут быть при необходимости компенсированы кислородно-воздушной продувкой желеэоуглеродистого расплава. Температуру железоуглеродистого расплава желательно поддерживать не менее 1300 С во избежание опасности его затвердевания при обработке пылей.Повышение температуры свыше 1700 С нецелесообразно ввиду снижения стойкости футеровки и повышения степени перехода серы в металл,Процесс может быть осуществлен в известных металлургических аппаратах, например в конвертере, ковше, миксере, электропечи. В качестве железоуглеродистого расплава может быть использован чугун перед продУвкой или во время продувки его на сталь, Предпочтительнее процесс обработки пыли в окускованном виде вести в кислородном конвертере, э период между продувками чугуна кислородом, при этом перерабатываемая пыль одновременно выполняет полезную роль охлаждающего агента, а железо из пылей извлекается непосредственно в сталь, повышая выход товарной продукцииеПлавке подвергают брикеты, приготовленные из смесей доменных и конвертерных пылей. В электропечи расплавляют чугун в количестве 30-35 кг, На поверхность железоуглеродистого расплава загружают брикеты при температуре 1500-1550 С, Брикеты расплавляют и выдерживают в контакте с расплавом чугуна в течение времени, необходимого для завершения процессов восстановления, затем шлак снимают. В процессе восстановления расплав кратковременно продувают кислородом. Возгоны улавливают в рукавном фильтре. Плавки ведут беэ добавок углеродистого или другого вида восстановителя. В испытаниях контролируют вйход металла, шлака, возгонов и их состав.П р и м е р 1. Плавке подвергают брикетированные пыли. Весовое отношение пылей к исходному чугуну составляет 0,1:1, цинка к сере в пылях - 12:1, Время продувки расплава 5 мин. В результате плавки получают от веса исходного чугуна, % шлака 4,06, возгонов 0,79; желеэоугле789619 Формула изобретения Составитель А.КальницкийРедактор Т.Кугрышева Техред Т,Маточка Корректор М. Каста Заказ 9005/31 Тираж 694 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 родистого расплава 100,9. Содержа- .ние серы в металле составляет 0,0085,цинка в возгонах - 52,4. Прямоеизвлечение железа из пылей в металлсоставляет 74,3, цинка в возгоны 96,7. Распределение серы, поступающей с пылями, сжедующее: н газах79,6," в шлаке 17,8; в возгонах2,6. Содержание серы а металле .неповышается.П р и м е р 2. Плавке подвер-.гают брикетированную смесь пылей.Весовое отношение пылей к исходномучугуну составляет 0,05;1, цинка ксере в пылях - 20:1. Время продувкирасплава 3 мин. В результате плавки получают от веса исходного чугуна, ; шлака 1,24 возгонов 0,61,железоуглеродистого расплава 99,57.Содержание серы в металле (чугуне)0,007, цинка в воэгонах 46,8. Прямое извлечение железа иэ пылей нметалл составляет 81,2, цинка ввозгоны - 98,6. Распределение серы,поступающей с пылями: в газах 64,4в шлаке 31,7.; в возгонах 3,7.П р и м е р 3. Плавке подвергаютбрикетированную смесь пылей. Весовоеотношение пылей к исходному чугунусоставляет 0,01;1, цинка к сере в пылях 2:1. Время продувки расплава1 мин. В результате плавки получаютот веса исходного чугуна, : шлака0,5, нозгонов 0,03; металла 98,40.Содержание серы в металле 0,0085,цинка в возгонах - 27,2. Прямоеизвлечение железа из пылей в металлсоставляет 64,6; цинка в воэгоны -93,3. Распределение серы, поступающей с пыпями: в шлаке 11,4; в нозгонах 0,7, в газах 81,1; в металле 6,8,П р и м е р 4. Плавке подвергаютбрикеты пылей. Весовое отношение пылей к исходному чугуну составляет0,115:1 (т.е. больше верхнего предела), цинка к сере н пылях 1,2;1(т.е. меньше нижнего предела), Расплав не продувают газам. В результатеплавки получают ат веса исходногочугуна, : шлака 9,6; нозганов 0,19;металла 98,6. Содержание серы вметалле 0,021, цинка н нозгонах36,7, Прямое извлечение железа вмегалл снизилось до 21,3) цинка ввозгоны - до 65,7. Распределениесеры, поступающей с пылями, н шлаке65,1; в газах 9,6, н ноэгонах 0,7,в металле 24,6.Предлагаемый способ позволяет 15 извлекать железа из пылей непосредственно н металл (сталь),предотвращать загрязнение металла серой йвместе с тем получать назганы, при;годные для последующего извлечения 2 О цинка,Способ переработки цинксодержа 2 эщих пылей доменного и сталепланильного производства восстановительнойплавкой, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью упрощения получения металлического железа иисключения загрязнения ега серой, ЗО восстановление ведут на пбнерхностижелезоуглеродистого расплава прн ве.соных отношениях цинка к сере в пылях н пределах (2-20):1, пылей к желеэоуглеро(истому расплану в пределах З 5 (0,01"0,1):1 и расплав продуваютгазом в течение 1-5 мин. Источники инФормации,принятые но внимание при экспертизе 40 1. Авторское свидетельство СССР Р 322385, кл. С 22 В 5/00, 1970.