Спосіб видобування металевих елементів, зокрема металевого хрому, зі шлаків, що містять оксиди металів (варіанти)

1. Спосіб видобування металевих елементів, зокрема металевого хрому, зі шлаків, які містять оксиди металів, зокрема оксид хрому, в дуговій електропечі, що включає наступні етапи: a) подачу першої частини шихти в дугову електропіч, b) розплавлення цієї шихти з утворенням металевого розплаву і шлаку, c) випуск розплаву, залишаючи невідновлений шлак в печі, d) подачу наступної частини шихти, яка містить лом, а також відновник для шлаку, такий, як вуглець і/або кремній, і/або алюміній, e) розплавлення і пряме відновлення оксидів шлаку, зокрема оксиду хрому, використовуючи відновник із шихти в процесі плавлення, g) випуск розплаву і відновленого шлаку. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що здійснюють розплавлення первинної частини шихти на початку циклу плавки, частково випускають розплав на етапі с), залишаючи частини розплавленого металу в печі, подають наступну частин у ши хти на ванну розплавленого металу і шлаку, що залишилася, частково випускають розплавлений метал після розплавлення і відновлення шлаку, повторюють 2 (19) 1 3 82239 4 повторюють подачу і відновлення шлаку на кожній плавці циклу або закінчують цикл шляхом повного випуску Винахід стосується способу добування металевих елементів, зокрема металевого хрому, зі шлаків, які містять оксиди, зокрема оксиди хрому, в дуговій електропечі, конвертері, а також у ківшевій металургії. Під час плавлення металевого лому в дуговій електропечі відбуваються процеси окислення, причому металеві елементи розплаву реагують з утвореннями оксидів. У високоякісних сталях, таких, як хромові та хромонікелеві сталі, передусім буде окислюватися дорогий хром. Паралельно з цим оксиди знову відновлюються. У високохромистих сталях основним механізмом є відновлення оксиду хрому вуглецем. При цьому первинне окислення хрому одночасно компенсується відновленням розчиненим у розплаві вуглецем, що протікає паралельно. Ця реакція відбувається на поверхні бульбашок і біля межі поділу фаз метал/шлак. Продукт реакції, металевий хром, знову повертається у плавку. Утворюваний монооксид вуглецю після дифузії в бульбашках, на поверхні поділу відводиться в атмосферу печі. Протікають наступні реакції: {О2} = 2 [О] дисоціація (1) [С] + [О] = {СО} пряме зневуглецювання (2) 2[Сr] + 3 [О] - (Сr 2О3) окислення хрому (3) Реакції протікають при наступній термодинамічній рівновазі: передбачену дугову електропіч. Шляхом додавання вуглецю і кремнію з лому, завантаженого в дугову електропіч, і за необхідності, з домішкою пилоподібного матеріалу, залишкового припилу, у цьому випадку оксид хрому в шлаку в процесі розплавлення відновлюється безпосередньо до металевого хрому. Із [документа WO 02/33130 А1] відомо, що в металургійному агрегаті, в якому проводиться як процес плавки, так і продування киснем, зокрема, у способі фірми Соnаrс, добування металевого хрому досягають тим, що шлаки, які утворюються після першого процесу продування киснем, залишаються в агрегаті невідновленими. Шлаки нагрівають разом із наступним завантаженням у тому ж агрегаті, відновлюють і потім зливають. Потім проводиться наступний процес продування, причому шлаки, які утворюються, знову залишають в посудині. Виходячи з даного рівня техніки, в основі винаходу лежить завдання запропонувати економічно вигідний спосіб добування оксидів, зокрема, оксидів хрому, зі шлаку, який утворюється після процесу плавки в електродуговій печі. Це завдання вирішене в способі з відмітними ознаками пункту 1 формули винаходу, а також пункту 6. Переважні модифікації способу приведені в залежних пунктах. Основною ідеєю винаходу є відмова від узвичаєного досі відновлення шлаків після плавки під час першої плавки. Технологічний етап відновлення шлаків проводиться тільки під час другої або наступних плавок. Зокрема, здійснюються наступні етапи способу: завантаження порції лому в дугову електропіч і плавлення з утворенням розплавленого металу і шлаку. Звичайний етап відновлення шлаку не проводять. Плавку випускають, а шлаки з високим умістом хрому і насичені оксидами марганцю і заліза залишаються невідновленими в печі. На цей шлак подають потім наступне завантаження. Це завантаження включає лом, а також відновник для шлаків, зокрема, вуглець і/або кремній. Рекомендується додавати вуглець і/або кремній у вигляді збагачених вуглецем і кремнієм легуючи х матеріалів. Вуглець і кремній є, наприклад, у хромовій шихті, ферохромі або феронікелі. Вони забезпечують переважну частку відновлення. У певних випадках можуть додаватися додаткові вуглецеві і/або кремнієві добавки, такі, як феросиліцій або алюміній. Відновник може міститися також у доданому залишковому припилі. За допомогою цих відновників шлаки в процесі плавки під дією електричної енергії відновлюються напряму. В електропечі при атмосферному тиску 3 K(T ) = a2 pCO Cr a3 aCr2 O3 C Причому logK( T) = 40536 + 25,63 + p T (4) (5) де р є параметром. Через неповноту відновлення хрому вуглецем, частина оксиду хрому попадає у шлак у вигляді різних шпінелей. Вміст оксиду хрому змінюється залежно від проведення процесу і складає вище за 5%. Економічність способу базується на тому, щоб відновити оксид хрому і добути металевий хром. Для цього звичайно в кінці плавки проводиться окреме відновлення шлаку високоактивним кремнієм у вигляді FeSi. Із [документа WO 00/79014 А1] відомо рішення, як зробити більш рентабельним процес добування металевого хрому зі шлаків конвертерного процесу або вакуумного процесу, які містять оксид хрому. Пропонується не проводити звичайного технологічного етапу відновлення шлаків. Шлаки, які є, наприклад, у конвертері після процесу продування киснем або в ковші, відділяються від розплавленого металу невідновленими і подаються в додатково кінцевого розплаву і шлаку. 5 82239 відбувається пряме відновлення оксиду хрому вуглецем або кремнієм. Окислення металу, що протікає в процесі розплавлення, компенсується (надмірно) таким чином шляхом реакцій відновлення, і регенерується металевий хром. Потім шлак видаляють. Аналогічний спосіб існує в ківшевій металургії, причому там метал уже знаходиться у вигляді розплаву. Здійснення способу в дуговій електропечі значно поліпшується тим, що спосіб здійснюють у режимі роботи з ванною розплавленого металу, що залишається. Завдяки ванні розплавленого металу якість відновлення шлаку суттєво підвищується. При цьому перша плавка випускається не повністю, а залишають частину ванни розплавленого металу в плавильній посудині. Це має ту перевагу, що шлаки залишаються в печі плаваючими на цій ванні розплавленого металу, і тим самим вони не можуть пристати або прилипнути до поду печі. Для цього сприятливого вдосконалення цикл плавки складається з фази початкової плавки, кінцевої плавки, а також повторюваної фази розплавлення і відновлення, що проходить між ними. На відміну від відомого способу в процесі фірми Соnаrс, який складається з розплавлення і продування киснем для отримання сталі, запропонований спосіб стосується добування хрому при плавці в дуговій електропечі, причому процес є порівняно простішим і коротшим. Також і вміст хрому є непорівнюваним: вміст хрому в шлаку при плавці нижчий і становить приблизно 14-15%. Пропонований спосіб застосовується, зокрема, для високоякісних сталей, що містять хром або нікель і хром. Залежно від загальної технології, тобто технології отримання високоякісної сталі без окремого етапу відновлення шлаку в дуговій електропечі, цей спосіб може бути здійснений оптимально за витратами і затратами енергії. Для способу несуттєво, чи знаходяться шлаки в твердому, рідкому або проміжному стані. Це має вплив тільки на час плавки або на витрату енергії в дуговій електропечі. Перемішування, необхідне для відновлення в процесі плавки, переважно здійснюється інертними газами, які вводяться в дугову електропіч через нижню продувальну пробку в дні і/або бічні сопла і/або через верхню фурму. Завдяки цьому збільшується реакційна поверхня між шлаком і металом. Загалом, запропонований спосіб має наступні переваги: - скорочення повного часу обробки розплаву на термін до 15хв. залежно від типу те хнології через те, що відмовляються від звичайного окремого ι етапу відновлення, - зниження витрати феросиліцію, - зниження витрати шлакоутворюючих, - високий вихід металу, - підвищений термін служби вогнетривких матеріалів печі, підвищений термін служби пробок стальковшів / продувальних пробок, - поліпшений енергетичний баланс дугової електропечі, 6 - підвищення ступеня чистоти металу. Окремі стадії способу будуть далі описані більш детально за допомогою єдиної фігури, яка у вигляді схеми послідовності операцій показує просування металу в EAF-процесі, тобто процесі з дуговою електропіччю. На першому етапі початкову плавку плавлять без «болота» із розплаву попередньої плавки. Для цього лом розплавляють з утворенням розплаву металу і шлаків. Розплав випускають частково, так що частина ванни розплавленого металу з плаваючим на ній шлаком залишається в печі. Шлаки не відновлені. Тепер на наступній фазі плавки і відновлення лом завантажують на цю залишенуванну розплавленого металу зі шлаком. Крім того, додають відновник для шлаків, такий, як вуглець і кремній. У процесі розплавлення шлак відновлюється. При цьому протікають реакції відновлення: (Сr2О3) + 3[С] = 2[Сr] + 3{СO} 2(Сr2О3) + 3[Si] = 4[Cr] + 3(SiO2) з вуглецем або кремнієм. При цьому вміст оксиду хрому в шлаку знижується до величини меншої, ніж початкове значення. Відновлені шлаки зливають. Далі випускають розплав, знову тільки частково, залишаючи ванну розплавленого металу на дні печі. На цю ванну розплавленого металу знову вводять металеву шихту. Шлаки, які знову утворюються під час розплавлення, знову відновлюються напряму. Ці етапи повторюють для кожної плавки одного циклу. Коли цикл закінчиться, проводять не частковий, а повний випуск плавки разом з «болотом» і шлаком. Даний спосіб може бути проведений у дуговій електропечі або інших плавильних печах, а також у ківшевій металургії або конвертерній металургії або інших металургійних агрегатах.