Спосіб виплавлення лігатури на основі заліза з постадійним вилученням сірки, цинку, свинцю з відходів металургійного виробництва, пилу

Спосіб виплавлення лігатури на основі заліза з постадійним вилученням сірки, цинку, свинцю з відходів металургійного виробництва, пилу, який включає завантаження у піч шихти, що містить відходи металургійного виробництва, пил, енергоносій та залишки кінцевого розплаву з попередньої плавки, нагрівання шихти у печі енергоносієм до її розплавлення з використанням кінцевого розплаву на основі, який відрізняється тим, що як енергоносій використовують вугілля, яке змішують з шихтою у співвідношенні 1: (0,3-1), відповідно, та стадійно її нагрівають до температури 700 °С з вилученням летких і лугів, потім в інтервалі температур 800-1000 °С вилучають сірку, потім вилучають цинк при нагріванні в інтервалі температур 1000-1500 °С конденсацією з вихідних газів на водоохолоджувальних сталевому та цинковому піддонах, відповідно, які розташовують у лежаку печі, при нагріванні до 900-1000 °С вилучають свинець шляхом його зливання крізь льотку печі до плавлення шихти, а при нагріванні до температури 1500-1600 °С одержують решту кінцевого сплаву на основі заліза. (19) UA (11) (21) a200904693 (22) 12.05.2009 (24) 11.04.2011 (46) 11.04.2011, Бюл.№ 7, 2011 р. (72) КАПЕЛЯНОВ ВОЛОДИМИР ЯКОВИЧ, БОЙЧЕНКО БОРИС МИХАЙЛОВИЧ, КУЛІШ СЕРГІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, НІЗЯЄВ КОНСТЯНТИН ГЕОРГІЄВИЧ, ЄРАК ВОЛОДИМИР МИКОЛАЙОВИЧ, КУЛІШ АНДРІЙ МИКОЛАЙОВИЧ (73) КАПЕЛЯНОВ ВОЛОДИМИР ЯКОВИЧ, БОЙЧЕНКО БОРИС МИХАЙЛОВИЧ, КУЛІШ СЕРГІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, НІЗЯЄВ КОНСТЯНТИН ГЕОРГІЄВИЧ, ЄРАК ВОЛОДИМИР МИКОЛАЙОВИЧ, КУЛІШ АНДРІЙ МИКОЛАЙОВИЧ (56) SU 1 629 341 A1, 23.02.1991 UA 25 195 A, 25.12.1998 UA 62 334 A, 15.12.2003 RU 2 154 119 C1, 10.08.2000 Заявка RU 2001103526, A, 27.10.2002 RU 2 336 355 C2, 10.02.2008 FR 2 414 558 A1, 10.08.1977 EP 0 115 928 A2, 15.08.1984 AU 199741916 B2, 05.05.1998 WO 2006/110117 A2, 19.10.2006 JP 2003-286549 A, 10.10.2003 C2 2 94120 1 3 лювачем у вигляді руди, її розплавленні, скачуванні шлаку і розливанні. При цьому розчин продувається газоподібним киснем. Недоліком цього способу є те, що плавка проводиться при значно високій температурі, що підвищує втрати енергоносіїв та елементів шихти, таких як Fe, Cr, Ni. Задачею запропонованого способу є роз'єднання елементів забруднених матеріалів з шихти, вилучення з них важких металів та виплавляння з них лігатур, отримання Zn, S, Р, Рb та розширення шихтової бази для виробництва цієї продукції. Задача вирішується тим, що на відміну від відомомого способу як енергоносій використовують вугілля, яке змішують у співвідношенні 1:(0,3-1), відповідно, та стадійно нагрівають її спочатку до температури 700 С, вилучають леткі та луги, потім в температурному інтервалі 800-1000 °С вилучають сірку конденсацією її на водоохолоджуваних піддонах, вмонтованих в лежаку відхідних газів, тим же чином у діапазоні 1000-1500 С вилучають Zn, при температурі 1300-1350 С випускають з льотки рідкий Рb з часткою розплаву, а при температурі 1500-1600 ºС решту кінцевого розплаву. Цей інтервал залежить від складу тяжких металів в шихті. Річ у тому, що в металургійному виробництві у вторинній сировині є цілий комплекс якісних та брудних для сталі елементів, які разом використовувати неможливо, так як Zn не тільки забруднює сплав, але також руйнує футерівку печі, Рb руйнує під печі, S є шкідливим елементом для всіх сплавів. Конденсація шкідливих речовин із вторинної сировини можлива тільки з відновлених елементів, а не з оксидів, тому перед завантаженням в піч сировина змішується з вугіллям у співвідношенні 1:(0,3-1,0), відповідно, в залежності від співвідношення відповідних елементів та оксидів. При цьому при співвідношенні більше за 1:0,3 вугілля не вистачає для створення у печі відновлювального середовища, а при співвідношенні менше ніж 1:1 значна частка вуглецю буде згоряти при розлитті розплаву з печі. При плавці пилу у печі спостерігається значний його виліт з відхідними газами. Для зменшення втрат сировини, шихта покривається кінцевим розплавом з попередньої плавки. Найдоцільнішим є використання залишків рідкого кінцевого розплаву у ковші. Враховуємо діапазон 10-20 мас. % залишків металу до маси шихти, якщо більше за 20 мас. % - зменшується виробництво, якщо менше 10 мас. % - не вистачає розплаву для стабілізації шихти. Як енергоносій доцільно використовувати колошниковий газ феросплавного виробництва, який має у своєму об'ємі до 90 % CO, який сприяє відновленню оксидів сировини і який має нижчу вартість. До температури 700 °С всі леткі та луги вилучаються з шихти. У температурному інтервалі 800-1000 °С доцільно конденсувати сірку. При температурі менше 800 та більше 1000 °С вона відкладається разом з іншими елементами і вилучення її у концентрованому вигляді утруднюється. 94120 4 Відносно цинку необхідно знати, що переважною формою включень цинкув залізовмісних відходах є ферит цинку. Активна взаємодія оксиду цинку з монооксидом заліза починається при температурі 1380 °С. Процес протікає до утворення магнетиту та металевого цинку у температурному діапазоні до 1500 °С. Вище цієї температури вести процес не доцільно внаслідок збільшення втрат енергоносіїв та незначного додатку Zn. З температури 1000 °С з вторинної сировини можлива конденсація металевого цинку, який був відновлений. Що стосується свинцю, то його температура плавлення дорівнює 327 °С. Пружність пари РbО в інтервалі температур 900-1300 °С дорівнює 10-30 мм. рт. ст., а металевого - ще нижче. В процесі нагрівання до температури 1300 °С звітрювання парів Рb не відбувається і його вилучають крізь льотку печі з частиною розплаву при температурі 1300-1350 С. Решту розплаву випускають з печі при температурі 1500 °С у вигляді конгломерату, який вміщує як металеву складову Fe, Cr, Ni, Mn, так і ці елементи в оксидній формі. Цей конгломерат доцільно переробляти у рудовідновлювальній печі з одержанням ферохромнікелевої або феромарганцевої лігатури. Приклад 1. В шахтну піч ємністю 1 т після випуску розплаву було завантаженню 800 кг суміші аспіраторного пилу мартенівської печі та антрацитового штибу у співвідношенні 1:1. Склад аспіраторного пилу, мас %: 56,0 Fe, 7,0 CaO, 8 SiO, 1,2 Cr, 0,8 Ni, 4,1 S, 2,5 HO,6,3 Zn, 4,2 Pb, 3 C, 2,4 KO+NaO. Склад антрацитового штибу, використаного в дослідах, мас.%: зола АР - 22,9, волога WР - 8,5, вуглець СР - 63,8, леткі VГ -9,0 при теплотворній спроможності :22,5/5390 МДж/кг / Ккал/кг. В піч після завантаження суміші пилу та антрацитового штибу злили 100 кг залишків рідкого кінцевого розплаву. Розігрів вели газом з 90 % СО. Температуру шихти контролювали вольфрамренієвою термопарою, вмонтованою у футерівку печі. До температури 700 °С з суміші були вилучені леткі. В лежаку печі по черзі вмонтовувались водоохолоджувальні піддони для конденсації S в температурному інтервалі 800-1000 °С та Zn в інтервалі 1000-1500 °С. Маса сірки становила 13 кг, цинку 19 кг. При температурі 1350 °С з льотки печі вилучили 12 кг Pb. Льотку зачинили масою глинки та коксу, а при температурі 1500 °С злили решту розплаву в кількості 286,5 кг, який мав такий склад сплаву мас.%: 94,7 Fe, 1,7 Cr, 0,9 Ni, 2,4 С та шлаку 24,0 SiO, 4,3 AlO, 12,0 СаО та інших оксидів. Цей сплав може бути використаним як шихта для виплавки хромонікелевої лігатури. Приклад 2. В шахтну піч ємністю 1 т було завантажено 800 кг аспіраторного пилу печей виплавки марганцевих феросплавів, залізної руди та антрацитового штибу у співвідношенні 1:0,2:0,3 відповідно. 5 94120 Склад аспіраторного пилу, мас. %: 30,0 Мn; 18,0 СаО; 2,0 Fе2О3; 18,0 SiO2; 2,3 АІ2Oз; 3,1 К2O + Na2O; 6 С; 0,2 S; 0,4 P; 20,0 летких. Склад антрацитового штибу використаного в P P дослідах мас. %: зола А - 22,9; волога W - 8,5; P г вуглець С - 63,8; леткі V - 9,0, при теплотворній спроможності: 22,5/5390 МДж/кг/ккал/кг. В піч після завантаження суміші злили 100 кг залишків рідкого кінцевого розплаву. Далі розігрів вели колошниковим газом з печей для виплавки феросиліцію, який мав у своєму складі до 90 % СО. Температуру садки контролювали вольфрамренієвою термопарою, вмонтованою у футерівку Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 печі. При температурі 1380 °С з печі злили розплав металу - 60 кг та шлаку 370 кг. Склад металу, мас. %: 94,1 Fe; 3,4 С; 2,5 Mn; 3,1 P. Склад шлаку, мас. %: 54,3 MnO; 20,1 СаО; 5,6 FeO; 14 SiO2; 3,5 АІ2О3; 0,05 P; 0,2 S та інші домішки. Такий марганцевий шлак може бути використаний як шихта для виплавки марганцевих феросплавів. Таким чином запропонований спосіб дозволяє розширити шихтову базу сировини для отримання ферохромонікелевої лігатури, феромарганцевих сплавів, Zn, S, P, Pb. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601