Способ обработки железосодержащих шлаков

ОЛ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Со 1 оз СоветскнкСоцнапнстнческниРеспублик 1 в 881122ав делан кзобретеннй к еткрыткй(72) Авторы изобретения 13,;нов,1;,; н 1 р 1 А. И. Манохин, В. Д. Линев, А. Г. Зубарев С. П. Кормилицин, С. С. Волков, Г. С. Кол 10, А. Руднев и Л. С. Нечаев ение "Тулачермет Заявитель Научно-производственное объеди Побужский никелевый завод(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХШЛАКОВ печи с использо-.,восстановителя в дуговои электр ванием в качестве кремния 13.Недостатком та ется то, что полу ого способа я енный металл ля- меИзобретение относится к черной и цветной металлургии, а именно к ком плексной переработке шлаков, получаемых на заводах этих отраслей,Известен способ металлотермичесго восстановления железа из шлакает высокое содержание марганца и особенно фосфора (до 27) и, естественно, без дополнительного рафинирования не может быть использован.Известен также способ обработки железосодержащих шлаков , осуществляемый в элекропечи с использованием в качестве восстановителя твердого углерода 23Недостатком этого способа является то, что металл получают с содержанием углерода до 37 и хрома 3-3,5 Е. Кроме того, процесс протекает со значительным расходом электро.энергииПолученный таким способомметалл требует дальнейшей переработки для снижения содержания углеродаи хрома.Наиболее близким к предлагавмомупо техническому решению и достигаемому, результату является способ обработки сталеплавильных шлаков, осуществляемый в металлургическом агрегате или в ковше путем продувки шлакового расплава смесью техническогокислорода и природного газа в соотношении 1:1, при котором восстановление металла из окислов протекает за 15счет их взаимодействия с восстанови-,тельными газами СО и Н - продуктами разложения природного газа 13 .Однако данный способ .требует длительного времени протекания процесса 20восстановления, высокой температура:расплава, а также большого расходаприродного газа и кислорода. Длительность протекания восстановления яв8811 15 ляется основной причиной невозможности реализации этого способа в промшшленной практике.Цель изобретения - увеличение про изводительности процесса и повьппение качества получаемого металла.Поставленная цель достигается тем, что восстановление окислов производят металлическими восстановителями из расчета, сохранения в шлаке 10 5-10% железа в виде окислов, а продувку ведут инертным ганом, подаваемым снизу.В случае использования холодного шлака его предварительно расплавляют газокислородным дутьем, а с целью поглощения избытка тепла металлотермических реакций, при работе на жидком шлаке в расплав в процессе восстановления вводят холодный шлак.Сохранение окислов железа (5-10% ге ) в восстановленном шлаке обес печйвает его высокую окислительную и рафинирующую способность (следует учесть, что перерабатываемые шлаки 25 как правило содержат СаО и характеризуются высокой основностью). По этой причине восстановленный металл полу чается не только низкоуглеродистым, но и чистым по фосфору, сере. Ввиду неполного восстановления окислов желе". эа, не получает развития также вос- . становление хрома и марганца и металл получается чистым по содержанию этих элементов. При необходимости же по 35 лученный данным способом восстановлен. ный шлак после отделения кизкоуглеродистого металла можно подвергнуть дальнейшему восстановлению с получекием высокохромистого или высокомарганцовистого металла (полупродукта). При наличиии исходного шлака с высо" кой температурой в процессе металлотермического восстановления выделяется большое количество тепла, что45 неблагоприятно для футеровки конвертера, Для поглощения избытка теплаРв процессе вовстановления в расплав необходимо вводить холоднйй шлак, что помимо охлаждающего эффекта позволяет увеличить количество шлака, пере О рабатываемого в конвертере. По сравнению с известным предлагаемый способ обеспечивает высокую производительность, так как металлотермическое восстановление с интенсивным йеремешиванием расплава нейтральными газами эавершаетоя в течение 5-10 мин тогда как углетермическое требует 22 4нескольких часов. Процесс идет практически беэ затрат электроэнергии.П р и м е р 1 . По окончании окислительного рафинирования в 1 О-тонном конвертере с донными фурмами (102 т ферроникеля) полученный рафинированный Ферроникель сольют через летку в ковш, в конвертере оставят железистый рафинированный шлак5 т. Шлак содержит, %: СаО 23,10; 510.10 34 Ге 39 65 Сг 1 0 5 ф 20 А 1 тОЗ 2,12; МсуО Ф,80; й 1 О, 8; РО, 0,21;0,08, Количество окислов железа (пересчет Г ена Ге( щ) - 50,98. Посредством отмагничивания определяют, что в шлаке 15% металловключений (" корольки" ), по составу представляющих собой рафинированный ферроникель. После выпуска плавки приступают к обработке шлака, для чего через донные Фурмы подают парогазовое дутье. При этом расход пара по центральному каналу составляет 15 м/мин, расход газа (по периферийной щели) - 3,5 м/мин. При вертикальном положении конвертера в него загружают 800 кг 45%-ного ферросилиция крупностью до 50 мм и дают 1 т дробленого Мартеновского шлака для охлаждения плавки. Состав Мартеновского шлака,Х;,СаО 48,2; 510 18,4;ИпО 5,2; Ге 4,7. По истечении 7 мин продувки производят повалку кон-. вертера. Температура расплава после повалки составляет 1685 С. Содержиомое конвертера через горловину сливают в разливочный ковш и полученный металл посредством стопора отливают в изложницы. В результате металло- термического взаимодействия содержа ние окислов железа в шлаке уменьшается, Конечный шлак имеет в своем составе, %: Ге, 9,42; или ГеОО 12,12; СаО 30,72; 10 35,40; Сг 0 6.91; А 10 2,82;0,11: Р 20 0,28, Состав металла, отлитого в изложницы,%: С 0,05; 1 0,03; Чп 0,02;, Сг 0,070,021; Р 0,008; Й 1 0,92. Вес металла - .2,5 тП р и м е р 2 . В 10-тонном конвертере посредством донного кислородно"топливного литья расплавляют 6 т шлака, доставленного с Побужско-. го никелевого завода (при установке на ПНЗ конвертеров с донным дутьем в них перерабатываются огненножидкие шлаки непосредственно после рафинирования ферроникеля). Температура шлакового расплава перед восЗО Из приведенных примеров видно, что предлагаемый способ позволяет извлекать из железистых шлаков до 85-90 Х содержащегося в них железа, благодаря чему обеспечивается комплексное использование сырья. При этом получается высококачественный низкоуглеродистый металл, чистый по вредным примесям. По содержанию их восстановленный металл сравним с высокочистым железом Армкс и пригоден для выплавки высококачественных сталей, в т.ч. прецезионных сплавов, При использовании шлаков ферроникелевого производства железо получается с повышенным содержанием никеля (17).Поступ 5 881 становлением 1470 оС. Состав шлака: СаО 18,53; 50 7,34; А 0 8,65; ГеО ц 56,40; 5 0,11; Р 10 р ОЙ 8; М 90 6,9. При продувке расплава донным парогазовым дутьем (пар м мин, природный газ - 4.0 м /мин) в конвертер в течение 3 мин загружают 1300 кг 453-ного ферросилиция и еще продувают 5 мин, Температура расплава после повалки конвертера составля О ет 1630 оС. В результате обработки получают 3,6 т мягкого железа, содержащего,Ж: С 0,04; 51 0,01; М и 002; Сг 005; 5 0015; Р 0007; й 1,06. В составе шлака имеем,7,: СаО 26,5; 5041.3; Геоа 5,2 (ГеОоащ 6,69); СггОЪ 12138 5 Оф 16 Р 1 ОРОЕ 26П р и м е р 3 , В 1 О-тонном конвертере посредством донного кислородно- топливного литья расплавляют 7 т шлака, образующегося при кислородно-конвертерной плавке. Температура шлакового расплава перед восстановлением 1510 С. Шлак имеет состав,7:оСаО 45,4; 5 10 15,6; ГеО 29, 7; 25 Сг 0 0,7; М п 0 4,8; 190 1,9; 5 0,12; Р 2 0 0,37, Для восстановления в конвертер загружают 700 кг 453-ного ферросилиция и перемешивание производят аргоном, подаваемым через донные фурмы (аргон поступает по центральному и перефирийному каналам фурм, общий расход аргона - 10 м /мин). По истечении 6 мин перемешивания конвертер повалят. Температура при повалке составляет 1650 С. Конечный35 шлак имеет состав, 7: СаО 50,6;5 0 28,4; Ге(щ 7,2 ( ГеОоащ 9,3); Сг 203 Оф 8; МпО 5,3; МоО 7,5; 5 0,07; РО 0,39. В результате обработки40 получают 2,3 т металла, содержащего, Ж: С 0,015; 5 0,01; Чи 0,03; Сг 0,02; Сц 0,01; 5 0,012; Р 0,005. 22 6ление никеля обусловлено коллективи рованием в металлическом расплаве "корольков" ферроникеля, а такжедовосстановлением никеля из шлака. Таким образом, наряду с восста" новлением железа обеспечивается уменьшение потерь никеля в процессе производства. Ввиду повышенного содержания никеля такой металл целесообраз- но использовать для выплавки никелевых и хромоникелевых сталей или в тех случаях. когде не ограничивается вер- хний предел по содержанию никеля. Использование полученного металла в качестве шихтовой заготовки при выплавке никельсодержащих сталей обеспечивает значительную экономию никеля (электролитического или огневого) Металл, восстановленный из сталеплавильных шлаков, представляет собой особо чистое железо (в т.ч. и его содержание газовых примесей). Для обеспечения чистоты металла по примесям и газам продувку расплава в ходе восстановления производят аргоиом. Слиток металла имеет плотную структуру.Исключениеже продувки природным газом, позволяет также снизить содержание углерода в металле. Указаннымспособом могут перерабатываться такжешлаки медеплавильных, цинковых и олововыплавляющих заводов.Экономическая эффективность пред" лагаемого способа определяется 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,формула изобретения1. Способ обработки железосодержащих шлаков, включающий восстанов"ление окислов железа в ходе продувки газом, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения про"изводительности процесса и повыше"ния качества получаемого металла,восстановление окислов производятметаллотермическими восстановителями из расчета сохранения в шлаке5-1 ОХ железа в виде окислов, а продувку ведут инертным газом, подаваемым снизу,2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в случае исполь881122 Составитель А. ПруссТехред,А,Бабинец Корректор М. Демчик Редактор Н. Минка Заказ 9873/42 Тираж 621 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и Открытий113035. Москва,Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зования холодного шлака его предварительно расплавляют газокислородным дутьем.3. Способ по п.1. о т л и ч а ющ М й ся тем, что. с целью погло щения избытка тепла металлотермичес;: ких реакций, в шлаковый расплав вводят в процессе восстановления холод" ный шлак,8Источники информации,принятые во внимание при экспертиэе1 Никулин Л. Б. и др. Шлаки черной.металлургии. Труды УНИИЧМ, Свердловск, 1977, т. 29, с. 37-39.2. Патент франции В 2121603,кл. С 21. В 11/00, 1973.3. Патент США У 4009024.кл, 75-30, 1974.