Спосіб видалення міді з залізовуглецевого розплаву

Спосіб видалення міді з залізовуглецевого розплаву, одержаного плавленням металевої шихти, що включає наведення сульфідного шлаку на поверхні розплаву, розділення розплаву і сульфідного шлаку, введення в розплав присадки алюмінію, наступне розділення розплаву і шлаку, що утворився від присадки алюмінію, який відрізняється тим, що після розділення розплаву і шлаку, що утворився від присадки алюмінію, розплав фільтрують через керамічний фільтр. (19) (21) a200801293 (22) 01.02.2008 (24) 12.04.2010 (46) 12.04.2010, Бюл.№ 7, 2010 р. (72) КАРПОВ ВОЛОДИМИР ПЕТРОВИЧ, КОСТЕЦЬКИЙ ЮРІЙ ВІТАЛІЙОВИЧ, ОМЕЛЬЧЕНКО ВОЛОДИМИР ІВАНОВИЧ, МИРОНОВ ДЕНИС ЮРІЙОВИЧ, ТРОЯНСЬКИЙ ОЛЕКСАНДР АНАТОЛІЙОВИЧ (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "КОСТЯНТИНІВСЬКИЙ ЗАВОД "ВТОРМЕТ" (56) UA, 65346, A, 15.03.2004 RU, 2237733, C2, 10.10.2004 US, 3244574, 28.01.1969 3 90156 4 хунок додаткових витрат матеріалів, які утворюють якого включення сульфідної фази поступово сплишлак. вають на поверхню металу - великі швидше, дрібні Відомий також спосіб рафінування залізовугповільніше - з утвореннями на поверхні розплаву лецевих розплавів від міді, в якому метал, що місшару сульфідного шлаку. Далі, після витримки тить домішки міді, розплавляють у плавильному розплав і шлак, що утворився після присаджуванагрегаті і наводять на поверхні розплаву сульфідня алюмінію, розділяють. ний шлак, який утворений з сульфідів заліза і Спосіб-прототип забезпечує збільшення стуалюмінію. Після того, як надлишкова мідь перейде пені видалення міді із залізовуглецевого розплаву з розплаву до шлаку, розплав і шлак розділяють без зростання витрат речовин, що утворюють су(Copper Removal from Carbon-Saturated Molten Iron льфідний шлак. Але для виділення сульфідної with Al3S2-FeS Flux / R.Shirnpo, Y.Fukaya, фази (сульфіди алюмінію і заліза) із розплаву неT.Ishikawa, O.Ogawa. - Metallurgical and Materials обхідна тривала витримка розплаву після присадTransactions B. - №12. - V. 28B. - 1997. - P. 1029ки алюмінію, що істотно подовжує цикл рафіну1037). При необхідності збільшення ступеню рафівання. При цьому навіть тривала витримка нування від міді пропонується проводити рафінурозплаву не забезпечує повне виділення сульфідвання сульфідним шлаком у декілька стадій з розної фази із розплаву. Наприклад, під час рафінуділенням розплаву і шлаку на кожній стадії і вання 195 кілограмів залізовуглецевого розплаву в передачею шлаку з наступної стадії на попередню. тиглі індукційної печі для утворення сульфідного При цьому забезпечується більш раціональне вишлаку в металевий розплав було введено 6кг сукористання шлаку. Зазначений спосіб забезпечує міші з порошку сірки та сульфіду заліза. Матеріали видалення міді з залізовуглецевих розплавів завводили протягом 10 хвилин у струмі аргону. Після вдяки фізико-хімічній взаємодії сульфідного шлаку цього ще 5 хвилин витримували метал під шаром і розплаву. В процесі витримки розплаву під сульсульфідного шлаку, що утворився, і видаляли суфідним флюсом мідь переходить до шлаку за реальфідний шлак з поверхні металу протягом 2 хвикцією 2Cu+S=Cu2S. лин. Після повного очищення дзеркала металу від Загальними ознаками рішення, що заявляєтьсульфідного флюсу, відбирали пробу металу на ся, і аналога являються: спосіб видалення міді з хімічний аналіз та присаджували до розплаву залізовуглецевого розплаву, що включає плавленалюміній (до 1хв.). Далі витримували метал протяня металу, наведення сульфідного шлаку на повегом 10 хвилин до закінчення формування нового рхні розплаву, розділення розплаву і сульфідного шару сульфідної фази на його дзеркалі і потім шлаку. видаляли цей сульфідний шлак з поверхні металу. Кількість міді, що може бути видалена з розпПотім відбирали остаточну пробу металу для аналаву до шлаку залежить від хімічного складу шлалізу та здійснювали випуск розплаву у розливальку і його кількості. При використанні шлаку оптиний ківш. Таким чином, повний цикл обробки тримального складу збільшити вилучення міді з вав протягом приблизно 28 хвилин, з яких 10 залізовуглецевого розплаву можна лише за рахухвилин це витримка після присадки алюмінію. Понок збільшення кількості шлаку, тобто за рахунок чатковий вміст міді в розплавленому металі складодаткових витрат матеріалів, які утворюють дав 1,46мас.%. Після обробки сульфідним флюшлак. сом концентрація міді знизилась до 0,82мас.%, а Як прототип вибрано спосіб видалення міді з після присаджування алюмінію і витримки протязалізовуглецевого розплаву за патентом України гом 10 хвилин за результатами хімічного аналізу на винахід №65346, МПК С21С1/04 , дата подачі вміст міді зменшився до 0,73мас.%. Тобто загальзаявки 15.07.2003. ний ступінь рафінування склав (1,46Сутність способу полягає в тому, що в способі 0,73)/1,46*100%=50%. Ступінь рафінування за равидалення міді з залізовуглецевого розплаву, який хунок присаджування алюмінію до металевого включає плавлення металу, наведення сульфіднорозплаву, який насичений сіркою, склав (0,82го шлаку на поверхні розплаву, витримку розплаву 0,73)/0,82*100%=10,97%. Як показали результати під сульфідним шлаком, наступне розділення розметалографічних досліджень зразків металу, які плаву і сульфідного шлаку, після розділення розпбули відібрані разом з другою пробою на хімічний лаву і сульфідного шлаку в розплав присаджують аналіз, після 10 хвилинної витримки метал ще місалюміній з наступним розділенням розплаву і шлатить досить великі сульфідні неметалеві включенку, що утворився. ня, які насичені міддю. Так, на шліфі під мікроскоМеталеву шихту, що містить надлишкову кільпом на площі 0,12x0,16мм було зафіксовано 16 кість міді, плавлять в плавильному агрегаті з окремих сульфідних включень розміром від 6мкм отриманням залізовуглецевого розплаву. Після до 18мкм. Невисока швидкість розділення сульфіцього на поверхні розплаву наводять сульфідний дної і металевої фаз може бути пояснена значною шлак. При взаємодії сульфідного шлаку з розплаадгезією між ними (Вайсбург С.Е., "Физиковом створюються необхідні фізико-хімічні умови химические свойства и особенности строения судля протікання реакції (2Cu+S=Cu2S). Після вильфидных расплавов", Москва, "Металургія", 1996, тримки розплаву під сульфідним шлаком їх роздіс. 304). ляють. Після розділення металу і шлаку в розплав В основу винаходу поставлена задача удоскоприсаджують алюміній. Після присадки алюмінію в налення способу видалення міді з залізовуглецеоб'ємі металу утворюється значна кількість немевого розплаву, в якому за рахунок технологічних талевих включень у вигляді сульфідної фази на особливостей, забезпечується скорочення загальоснові сульфідів алюмінію і заліза, що насичена ної тривалості циклу рафінування за рахунок скоміддю. Розплав витримують певний час, протягом рочення витримки розплаву після присадки алюмі 5 90156 6 нію, а також більш повне розділення фаз розплаку і наведення свіжого шлаку. Таким способом ву. досягається підвищення кратності шлаку при раПоставлена задача вирішується тим, що в фінуванні. способі видалення міді з залізовуглецевого розпПісля остаточного (кінцевого) розділення мелаву, що включає плавлення металу, наведення талу і шлаку в розплав присаджують алюміній. Це сульфідного шлаку на поверхні розплаву, роздіпризводить до утворення в об'ємі розплаву, який лення розплаву і сульфідного шлаку, введення в насичений сіркою після взаємодії з сульфідним розплав присадки алюмінію, наступне розділення шлаком, часток сульфідної фази на основі сульфірозплаву і шлаку, що утворився від присадки алюдів алюмінію і заліза. Алюміній присаджують в ромінію, відповідно до винаходу, після розділення зплав після остаточного розділення розплаву і розплаву і шлаку, що утворився від присадки алюсульфідного шлаку. Якщо присаджувати алюміній мінію, розплав фільтрують через керамічний в розплав до розділення металу і шлаку, то це фільтр. призведе до зменшення ступеню видалення міді з Зазначені ознаки складають сутність винахорозплаву та додаткових витрат матеріалів, що ду. утворюють шлак. Присаджений алюміній розподіІстотні ознаки винаходу знаходяться в причинляється між металом і шлаком та порушує фізиконо-наслідковому зв'язку з технічним результатом, хімічну рівновагу між ними, що призводить до що досягається. втрати оптимального для видалення міді складу Так, спосіб видалення міді з залізовуглецевого шлаку, що в свою чергу спричиняє зменшення розплаву, що включає плавлення металу, навекоефіцієнту розподілу міді між металом і шлаком і дення сульфідного шлаку на поверхні розплаву, відповідно знижує ступінь видалення міді. Частинрозділення розплаву і сульфідного шлаку, введенки сульфідів алюмінію і заліза, що утворилися, ня в розплав присадки алюмінію, наступне роздіпоглинають мідь з розплаву, що забезпечує зменлення розплаву і шлаку, що утворився від присадшення концентрації міді в ньому. ки алюмінію, фільтрування розплаву через Далі розплав і утворений після присадки алюкерамічний фільтр після розділення розплаву і мінію шлак знову розділяють (наприклад, шляхом шлаку, що утворився від присадки алюмінію, замеханічного скачування шлаку гребком). Якщо не безпечує скорочення витримки розплаву після розділяти розплав і шлак, що утворився після приприсадки алюмінію, а також більш повне розділенсаджування алюмінію, це призведе до зменшення ня фаз розплаву. ступеню видалення міді з розплаву, так як під час Пояснюється це тим, що відмітні ознаки споподальших дій по доведенню металу до заданого собу (після розділення розплаву і шлаку, що утвохімічного складу мідь, що перейшла до цього шларився від присадки алюмінію, розплав фільтрують ку повернеться до розплаву і відповідно зменшить через керамічний фільтр) в сукупності з істотними досягнуту ступінь видалення міді. ознаками, спільними з прототипом, забезпечують Після розділення розплаву і шлаку, що утвонаступні особливості способу. рився від присадки алюмінію, розплав фільтрують - видалення сульфідних включень, що утричерез керамічний фільтр без тривалої витримки мують мідь, виконують фільтрацією розплаву; розплаву. В якості керамічного фільтра можуть - видалення сульфідних включень фільтрацією бути, наприклад, використані фільтри типу розплаву не вимагає тривалої витримки розплаву Vukopor НТХ або Vukopor НТ, виробництва фірми (не чекають поки спливуть всі сульфідні включенLANIK, Чеська Республіка. В процесі фільтрування ня); з розплаву видаляються сульфідні включення, що - тривалість циклу рафінування скорочується; утримують мідь. - досягається більш повне розділення фаз роНа цьому процес видалення міді з залізовугзплаву (більш повне видалення сульфідних вклюлецевого розплаву (процес рафінування) закінчучень, що утримують мідь). ється. Нижче приведений докладний опис способу, Конкретні приклади реалізації способу видащо заявляється, і приклади його реалізації. лення міді з залізовуглецевого розплаву, що заявМеталеву шихту, що містить надлишкову кільляється. кість міді, плавлять в плавильному агрегаті (наЧавун розплавляли у індукційний плавильній приклад, в індукційній печі), щоб отримати залізопечі ємністю 200кг. Після розплавлення шихти і вуглецевий розплав. Після цього на поверхні утворення залізовуглецевого розплаву відбирали розплаву наводять сульфідний шлак. Під час взапробу металу на хімічний аналіз. ємодії сульфідного шлаку з розплавом останній Після цього на поверхні розплаву наводили насичується сіркою і створюються необхідні фізисульфідний шлак. Для наведення сульфідного ко-хімічні умови для протікання реакції шлаку використовували порошкоподібні сірку та (2Cu+S=Cu2S) (у відсутності сульфідного шлаку сульфід заліза у загальній кількості 10кг. Розплав реакція не протікає). Після витримки розплаву під обробляли шлаком протягом 12 хвилин. Після цьосульфідним шлаком їх розділяють. Операція скаго їх розділяли (2хв.) і знову брали пробу на хіміччування шлаку з поверхні металу добре відома ний аналіз (0,5хв.). металургам і зазвичай здійснюється шляхом меДалі в сплав присаджували чушковий алюміній ханічного згрібання шлаку з поверхні розплаву. З у кількості 2кг і протягом 5хвилин чекали утворенметою підвищення ступені вилучення міді з розпня нового шлаку на дзеркалі розплаву. Далі знову лаву можуть мати місце проміжні операції оноврозділяли сульфідний шлак і розплав. Очистивши лення шлаку (розділення металу і шлаку), тобто дзеркало металу від сульфідної фази брали пробу кількаразове повне або часткове скачування шламеталу на хімічний аналіз. 7 90156 8 Після розділення розплаву і шлаку, що утвощені один за одним. Після фільтрування розплаву рився від присадки алюмінію, розплав фільтруватакож брали пробу на хімічний аналіз. ли крізь два керамічні фільтри типу Vukopor НТХ В Таблиці 1 приведені результати використанпористістю 10ррі товщиною 50мм, які були розміня способу, що заявляється. Таблиця 1 Концентрація сірки і міді в розплаві у контрольні моменти плавки Загальна тривалість Після розділення су- Після присаджування алюмінію, виПісля розплавПісля фільтрації циклу рафінування, № льфідного шлаку і роз- тримки протягом 5 хвилин і розділенхвилини лення, мас.% розплаву, мас.% плаву мас.% ня роз плаву і шлаку, мас.% [S] [Cu] [S] [Cu] [S] [Cu] [S] [Cu] 1 0,26 1,6 0,75 0,81 0,28 0,72 0,18 0,39 2 0,10 1,4 0,67 0,89 0,31 0,75 0,21 0,43 12+2+0,5+5=19,5хв. 3 0,19 1,0 0,82 0,63 0,29 0,56 0,22 0,30 4 0,10 0,53 0,84 0,37 0,26 0,29 0,16 0,21 В Таблиці 2 приведені результати використання способу прототипу. Таблиця 2 № 1 2 3 4 Концентрація сірки і міді в розплаві у контрольні моменти плавки Загальна тривалість Після розділення сульфід- Після присаджування алюмінію, витримки протяциклу рафінування, Після розплавного шлаку і розплаву, гом 10 хвилин і розділення розплаву і шлаку, хвилини лення, мас.% мас.% мас.% [S] [Cu] [S] [Cu] [S] [Cu] 0,25 1,50 0,69 0,77 0,28 0,70 0,10 1,50 0,66 0,79 0,30 0,73 12+2+0,5+10=24,5хв 0,19 1,00 0,70 0,63 0,30 0,53 0,10 0,50 0,85 0,35 0,32 0,29 Порівняння результатів використання способу, що заявляється, з результатами, що одержані за способом прототипом свідчать, що при використанні способу, що заявляється: - загальна тривалість циклу рафінування скорочується на 20%; - ступінь видалення міді збільшується в 1,7 рази. Комп’ютерна верстка О. Гапоненко Тобто, способом видалення міді з залізовуглецевого розплаву, що заявляється, вирішується задача винаходу - скорочення загальної тривалості циклу рафінування за рахунок скорочення витримки розплаву після присадки алюмінію, а також більш повне розділення фаз розплаву. Підписне Тираж 26 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