Способ регенерации сульфидного шлака

(51)5 С 22 В 7/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Вгоччп В.Е., Маваг Н.Ч., 01 чйо В,1.Ре 1 п 1 п 9 Мо 1 теп гоп Ьу Яц 1 ббе - 1 ога 1 п 931 ацз апб СЫог 1 пабоп. Веаоча о 1 Соррег,Т 1 п апб ойег 1 арцгЮез. Верг. 1 пчезт. Вцг.Мцпез О.Я. Оер, пег. 1975, 8065-32 р,(54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ СУЛЬФИДНОГО ШЛАКА(57) Изобретение относится к металлургии,конкретно к технологии регенерации шлаков. Цель изобретения - повышение эффективности процесса регенерации и Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к технологии регенерации шлаков.Цель изобретения - повышение эффективности процесса регенерации и улучшение экологической обстановки.Способ заключается в том, что продувку шлакового расплава газокислородной смесью ведут сначала при парциальном давлении кислорода 0,010-0,020 МПа, с уздельным расходом кислорода 0,19-0,28 нм на 1 кг сульфидного шлака, а затем при парциальном давлении кислорода в газовой смеси РО 2 0,001-0,009 МПа с удельным расходом кислорода 0,04-0,06 нм на 1 кг сульфидного шлака, Продувку шлакового расплава газовой смесью ведут до достижеулучшения экологической обстановки, В способе продувку шлакового расплава сначала ведут при парциальном давлении кислорода в газовой сл 1 еси РО 2=0,010 - 0,020 МПа с удельным расходом кислорода 0,19 - 0,28 нм на 1 кг сульфидного шлака, а затем при парциальном давлении кислорода в газовой смеси РО 2 =0,001 - 0,009 МПа с удельными расходом кислорода 0,04-0,06 нм на3 1 кг сульфидного шлака. Продувку шлакового расплава газовой смесью ведут до соотношения масс оксидного и сульфидного, расплавов 1,5 - 2,8, Способ позволяет ловы- сить эффективность регенерации сул ьфидного шлака от 35 - 55; до 57 - 72% при сохранении чистоты сульфатного слоя по содержанию в нем меди (не более 0,3) за ф счет сокращения улета серусодержащих соединений натрия в газовую фазу, что улучшает экологию процесса. 1 з,п,ф-лы. ния соотношения масс оксидного а и сульфидного ас расплавоа ао/ас=1,5 - 2,8 0 с,Нижние границы заявленных интераа- СО лов парциальных давлений и удельного расхода кислорода на продувку, а также со- ( ) отношения а 0/а соответствуют достиже- р нию минимально необходимой степени регенерации сульфида натрия, при которой процесс удаления меди из железоуглероди- ф стых расплавов сульфидным шлаком будет ф экономически выгодным, При продувке шлакового расплава газокислородной смесью с меньшими парциальными давле. ниями кислорода и с меньшим удельным расходом кислорода на продувку, а также при ао/ас,1,5 степень регенерации суль 1668438может быть определена из выражения15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 Ю о 1,82 М - Гпфида натрия не обеспечивает достаточную эффективность процесса регенерации,Верхние границы заявленных интервалов парциальных давлений и удельного расхода кислорода на продувку, а также соотношения во/що соответствуют предельно допустимому насыщению сульфат- ного слоя соединениями меди и марганца. При превышении заявленных пределов происходит значительное окисление сульфидов меди и марганца, содержащихся 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 шлакообраэующей смеси для удаления меди из железоуглеродистога расплава, и регенерация теряет смысл.Фактором, по которому можно определять конец продувки, является масса сливаемого оксидного расплава. Попадание в требуемый интервал сходно по своей сути с попаданием в заданное содержание углерода в ходе конверторной плавки. На основании расчетов и производственного опыта определяется критерий (продолжительность и интенсивность продувки или расход кислорода или дутья), по которому определяется момент конца продувки шлакового расплава, Затем производится слив оксидного расплава и определение массы слитого расплава,Из соотношения где М - масса исходного шлакового расплава, кг,может быть рассчитана требуемая масса оксидного расплава гло, кг. Если масса слитого оксидного расплава оказывается меньше расчетной, производится додувка шлакового расплава в первой емкости и образовавшийся новый оксидный расплав вновь сливается и вновь взвешивается. Таким образом соотношение и о/вс может использоваться для управления эффективностью процесса и улучшения экологической обстановки при осуществлении способа.В качестве характеристики дутьевого режима вэят удельный расход кислорода, Он носит более универсальный характер при описании дутьевого режима, так как интенсивность и продолжительность продувки определяются в общем случае конструктивными особенностями агрегата, в котором может реализовываться процесс регенерации сульфидных шлаков и технологическими особенностями процесса в каждом конкретном случае. Интенсивность подачи всей газовой смеси зависит от общего давления газовой смеси, вдуваемой в расплав, а оно определяется условиями продувки: глубиной шлаковой ванны, вязкостью и химическим составом шлакового расплава и т,д., и в каждом конкретном случае интенсивность подачи всей газовой смеси будет иметьразличное значение. При осуществлении способа на практикеинтенсивностью подачи всей газовой смеси Ре Ро 2у о 2 Р +1Ро 2 где рог - парциальное давление кислорода. Па;Р - общее давление газовой смеси, Па;о 2 - удельная интенсивность ввода кислорода в шлаковый расплав, нм /кг ч.Примеры реализации способа.Предлагаемый способ регенерации сульфидного шлака был осуществлен влабораторной печи, оборудованной шамотным огнеупорным тиглем. устройствами для продувки шлака, контроля температуры и параметров дутья. В качестве сульфидного шлака использовался конечный шлак процесса обеэмеживания синтетического чугуна. Исходный сульфидный шлак имел следующий химический состав, мас,: Йа 23 78: Со 25 3; МпЯ 1,4; Ре 5 17,6.Порция исходного шлака массой 1-2 кг нагревалась в печи до температуры плавления и продувалась газовой смесью азота с воздухом при различном парциальном давлении кислорода. Общее давление газовой смеси составляло перед продувочным устройством 1,05 ат или 0,1064 МПа. При необходимости иметь Ро0,020 МПа в газовой смеси вместо азота использовался технически чистый кислород, После окончания продувки производился замер температуры шлакового расплава, затем после 5 - 7 мин выдержки оксидный шлаковый расплав, находящийся после расслоения шлаковой фазы над штейном, сливался в чистую чугунную изложницу. Расплавленный штейн выливался в другую изложницу, После затвердевания и остывания содержимое изложниц взвешивалось и анализировалось.П р и м е р 1. В лабораторную печь загрузили 1,5 кг исходного сульфидного шлака, После расплавления он был в течение 0,25 ч продут газовой смесью с парци 1668438альным давлением кислорода Р 2=0,009МПа, Давление газовой смеси нд подводе кфурме составляло 0,1064 МПа, интенсивность подачи газовой смеси составляла 5,08нм /кг.ч, содеожание кислорода в смеси 8,5 5об,%, удзельньй расход кислорода составил .0,11 нм на 1 кг исходного шлака. Затем втечение 0,10 ч шлаковый расплав продувался газовой азотно-кислородной смесью спарциальным давлением кислорода 1 ОР 02=0,0005 МПа. Параметры продувки следующие; давление газовой смеси передфурмой 0,1064 МПа, интенсивность продувки 42,6 нм /кг ч, содержание кислорода всмеси 0 5 об,%, удельный расход кислорода0,02 нм на 1 кг исходного шлака.Температура шлакового расплава послепродувки составила 875 С. Через 5 мин после окончания продувки верхний аксидныйслой был слит в чистую чугунную изложницу, а нижний сульфидпьй слой ,штейн) - вдругую,Масса оксидного расплава составила0,62 кг, штейна 1,10 кг, отношениегп 0/ас=0,56. Содержание меди в оксидномрасплаве было менее 0,1%, а Ма 28 в штейнесодержалось 70% . Количество сульфиданатрия. перешедшего в газовую фазу, непревышало 5% от его содержания в начальном шлаке. Степень регенерации Кд 23 составила 29%, что ниже значений,достигнутых в известномспособе 55%), инедостаточно для достижения рентабельности процесса обезмеживдния синтетического чугуна.П р и м е р 2, В лабораторную печьзагрузили 1,75 кг исходнога шлака, Послерасплавления шлак был продут в течение0,33 ч азотно-кислородной газовой смесьюс интенсивностью 6,1 нм /кг ч и содержанием кислорода 9,4 об,%. Парциальное давление кислорода составляла 0,01 МПа,общее давление газа перед фурмай 0,1064МПа. удельный расход кислорода составил0,19 нм на 1 кг исходного шлака. Затем втечение 0,17 ч шлаковый расплав продувался газовой смесью со следуащими параметрами. Интенсивность продувки 25,5нм /кг ч, содержание кислорода 0,95 об,%,3парциальное давление кислорода 0,001МПа, давление газа перед фурмой 0,1064МПа, удельный расход кислорода 0,04 нмна 1 кг исходного шлака.Температура шлакового расплава в конце продувки составила 905 С. Масса оксидного расплава после отделения его отштейна оказалась равной 1,39 кг, массаштейна 0,91 кг, соотношение щ 0/вс=1,5.Содержание меди в оксидном расплаве была ле:ее 0.1"., д Ыд;ь в ь-.еие 58%. (Оличеслва су:;ьфд натрия. перешедшего а газаву;а фазу составила 6% От мдссы исха;,-,га,дЯ в :лаке С;е.аь регенерации су 1 дд натрия састдвилд 57%, та нес,алька больша, чем в известном способе, и явлстся минимальна наабхадилай величиной;.-я даст 1 ж"ия рентдбелыастипроцесса удаления .ди из синтетическогочугуд.П р и м е р 3, В лабораторную печьзагрузили 1,6 кг исхаднага шлака, Образовавшийся шлаковый ргсплав в течение 0,33ч продували гдзаван слесьо с содержаниемкислорода 14,1 аб,% при давлении 0,1064МПд, Интенсьвгаст ь 1 радувки састдвилд,3 /5,", нм, кг ч, пдрцигььчае давление кислорода 0,015 МПд. удельны 1 расход кислородасоставил 0,24 нм" нд 1 кг исходаго шлака.Затем в течение О,7 ч шлдкавьй расплавпра;увд:ся газовой смесью, содержащей4,7 аб,% кислорода, пр:.1 давлении газа пе;ед фурмай О, 064 МПд. Интенсивностьи, Одувки саставилд 5,8 м/кг ч, парциальае давление кислорода 0,005 МПд, удельный рдсхад кислорода 0,046 нм" нд 1 кгисходОГО шлака.Темгердтура шлакового расплава в конце продувки была 920" С, масса аксидногаслоя состав 1 лд 1,45 кг, д цгейна 0,72 кг.Оташе;, лр/ :;, - 2,0.Одеждне леди вОксиднэ1 .дсгл.ве О аО,, д МдЗ вштейне 50% ,аличества суьфидд натаия,перешедшего о газовую фазу, составила 7ат массы исход; ага суль 1 дд натрия, Стеген, регенсрдц;11 гд Я даст 1 глд 63,8%чтаСУЩЕСТСЕННО В.Л, Е" 1 Б ИЗГЕСТО 1 СПОСООд. Даст гнугд такая эффективность регенерации в аснавнил 1 за счет сокращения улетасерасодер;":;ащ,.х саед 1;-ен 1 й натрия в газовую фазу, чта улучшает экологию процесса.П р и л. е р 4. Посла расплавления влабораторной печи ,55 кг сульфиднагошлака рд;плдв в течение 0,35 ч продувалигазовой сл 1 есью, содержащей 18,8 аб,% кислорода, при давлении 0,1064 МПд, 1 нтенси вн Ость п падуеи састдвилд 4,3 нлl кг ч,пдрцидльнае ласление кислорода 0,020МПд, удельный расход кислорода составил0,28 нм на 1 кг исходного шлака, Затем в-ечение 0,20 ч рд плав прадувдлся.газовойсмесью, содержащей 8,5 Об,% кислорода,при давлении 0,1064 МПд, Итенсивостьпродувки саставлялд 3,6 нл 13/кг ч, пдрциальнае давление кислорода О,ООЭ ЫПд,10 15 20 25 30 35 40 45 50 сидного расплава 1.56 кг, штейна 0,55 кг, Отношение гпо/вам=2,8, Содержание меди в оксидном расплаве было 0,25%, а йа 23 в штейне 38. Количество сульфида натрия, перешедшее в газовую фазу, составило 10 от массы исходного ЙагЯ в шлаке, Степень регенерации сульфида натрия 720 , При этом получен оксидный расплав, пригодный для повторного использования в процессе удаления меди из синтетического чугуна с точки зрения содержания в нем меди. Загрязнение атмосферы соединениями натрия и серы в 1,5 раза меньше, чем в известном способе.П р и м е р 5, В лабораторной печи расплавили 1,6 кг сульфидного шлака, Образовавшийся расплав в течение 0,40 ч продували газовой смесью, содержащей 32,9 об.кислорода, при давлении 0,1064 МПа. Интенсивность продувки составляла 3,04 нм /кг ч, парциальное давление кислорода 0,035 МПа, удельный расход кислорода 0,40 нм 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 составляла 3,1 нм/кг ч, парциальное давление кислорода30,012 МПа, удельный расходкислорода 0,08. нм 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 гл 0/в,=3,4, Содержание меди в оксидном расплаве достигло 0,550 , Иа 25 в штейне 25),: В газовую фазу перешло не менее 16 Ма 2 Я, содержавшегося в исходном шлаке. Несмотря на то, что степень регенерации сульфида натрия составила 75%, высокое содержание меди в оксидном расплаве делает полученный регенерированный шлак непригодным для использования в процессах удаления меди иэ железоуглеродистых рас плавов, следовательно, регенерация теряет смысл. Велико в этом случае и загрязнение атмосферы натриевыми соединениями,Из полученных оезультатов видно, что при регенерации сульфидных шлаков процесса удаления меди предлагаемым способом при продувке шлакового расплава газокислородной смесью сначала при парциальном давлении кислорода 0,01.0-0,020 МПа с удельным расходом кислорода 0,190,27 нм на 1 кг исходного шлака, а затемзпри парциальном давлении кислорода 0,001-0,009 МПа с уздельным расходом кислорода 0,04 - 0,06 нм на 1 кг исходного шлака и при прекращении продувки при достижении соотношения п/щс величины 1,5 - 2,8, достигается наибольшая эффективность ре енерации сульфидного шлака. Степень регенерации при этом повышается с 35 - 550 до 57 - 72% при сохранении чистоты оксидного расплава по содержанию в нем меди (не более 0,3%),Способ позволяет существенно повысить эффективность регенерации сульфидных шлаков на основе сульфида натрия и улучшить экологию этого процесса за счет снижения перехода соединений натрия и серы в газовую фазу. Способ не требуетдля своего осуществления сложного и дорогостоящего оборудования, так как реализуется 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. Формула изобретения 1. Способ регенерации сульфидного шлака, включающий продувку шлакового расплава кислородсодержащей газовой смесью при 900-1100 С, разделение сульфидного и оксидного расплавов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса регенерации и улучшения экологической обстановки, продувку шлакового расплава ведут сначала при парциальном давлении кислорода в газовой смеси Р 0=0,010-0,020 МПа с удельным расходом кислорода 0.19-0,28 нм на 1 кг сульфидного шлака, а затем при парциальном давлении кислорода в газовой смеси Р 0=0,001-0,009 МПа с удельным расходом кислорода 0,04 - 0,06 нм на 1 кгсульфидного3шлака. 2, Способ по и 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что продувку шлакового расплава газовой смесью ведут до достижения соотношения масс оксидного ео и сульфидного п 1 сП 1 орасплавов, равного - =1,5-2,8.яс