автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Технология регенерации сульфидного шлака процесса декупрумации железоуглеродистых расплавов

.1,0 г\ о

?'> -"У к>.1'

Магнитогорский ордена Трудового Красного Знаиени горно-иеталлургический институт ии. Г.П.Носова

На правах рукописи УВЛРОВСЛИЙ Герыан Станиславович

УДК 669.045.548(043.3)

ТЕХНОЛОГИЯ РЕГЕНЕРАЦИИ СШВДНОГО ШЛАКА ПРОЦЕССА ДЕКУПРШЩИ 1ЕЛЕ8ОУГЛЕРСДИСТЫХ РАСПЛАВОВ

05Л9.02 - Металлургия черных иеталлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Магнитогорск 1990

Работа выполнена в Магнитогорской ордена Трудового Красного Виаиени горно-металлургической институте им. Г.И.Носова

Научный руководитель:доктор технических наук,профессор, заслуженный деятель науки и техники РСФСР Бигеев Л.Ц. Официальные оппоненты:доктор технических наук,профессор

кандидат технических наук Курбацкий Ц.И.

Ведущее предприятие :Челябинский металлургический комбинат

8ащита диссертации состоится "20" декабря 1990 года в 15 часов 00 мин на заседании специализированного совета К 063.04.01 Магнитогорского горно-металлургического института им. Г.И.Носова по адресу: 455000 г.Магнитогорск,пр.Ленина,38.

С диссертацией монно ознакомиться в библиотеке ЦГШ!

Автореферат разослан - " /Л " ноября 1990 г.

Ученый се1фетарь специализированного совета

Еланский Г.Н.

кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш.Повышение доли амортизационного лома в шихтовых материалах сталеплавильного производства приводит к загрязнении металлопродукции примесями цветных металлов,главный образом медью,которая в большинстве марок сталей является нежелательной примесью.Перспективным иетодоц декупруиации железоуглеродистых расплавов является их рафинирование шлаками на основе сульфида натрия.Однако,проиышленная реализация этого процесса невозможна без осуществления регенерации (повторного использования) сульфидного шлака из-за высокой стоимости шлакообразу-ющих реагентов.Кроне того,возвращение сульфидных компонентов шлака в производство позволяет обеспечить приемлимые экологические характеристики технологии декупруиации за счет устранения вредного воздействия конечных сульфидных шлаков на окружающую среду.

Цель и задачи исследования.Цельд исследований явилась разработка технологии регенерации сульфидных шлаков процесса декупруиации. Для реализации указанной цели были поставлены и решены зледущие задачи:

- определить основные технико-эконоиические и экологические показатели пиро- и гидрометаллургического способов извлечения сульфида натрия из шлаков;

- установить основные технологические параметры процесса, эегеиерации сульфидного шлака,рекомендуемого к промышленному юпользованию;

- предложить рациональный режим взаимодействия железоугле-юдистого расплава с регенерированный сульфидным шлаком;

- провести экологическую и технико-экономическую оценку

технологии декупрумации синтетического чугуна регенерированный сульфидный шлаком.

Научная новизна. Исследоваиы и определены параметры гидрометаллургической и новой пирометаллургической (а.с. & 1560594 СССР; решение о выдаче а.с. по заявке £ 4679971/31-02) технологий регенерации сульфидных шлаков. Разработана методика определения удельных скоростей окисления сульфида натрия шлакового расплава кислородом газовой фазы. Получена математическая модел! пирометаллургической регенерации сульфидных шлаков.

Исследовано влияние кремния, марганца, серы и фосфора, растворенных в келезоуглеродистом расплаве, на показатели декупрумации. Определены основные параметры технологии удалении меди и: синтетического чугуна регенерированным сульфидным шлаков.

Практическая ценность работы.Разработка технологаи рафинирования Еелезоуглеродистого расплава от меди и ее опытно-промышленное опробование включены в Государственную целезую научно-техническую программу "Ресурсосберегающие и вкологически чистые процессы металлургии и хиш!и'.' Результаты,представленные в диссертации, почучены при выполнении отраслевого заказа Министерств! металлургии СССР "Исследование и разработка основных параметров технологии плавления лома в иахтной печи и удаления меди и серы из получаемого синтетического чугуна'.' Данные,полученные при проведении исследований, представляют практический интерес при разработке промышленной технологии декупрумации яелезоуглеродис-тш£ расплавов и утилизации сульфидно-натриевых шлаков.

Основные выводы и рекомендации работы использованы в масштабах отрасли при составлении технологических рекомендаций "Технологический процесс и опытная установка для удаления меди из синтетического чугуна,получаемого из лома в иахтной (домен-

ной) печи "(Бе лоре щсий металлургический завод), "Плавление лома в шахтной печи с получением синтетического чугуна и удалением меди из него"(Магнитогорский металлургический комбинат),"Технологический процесс и агрегаты для непрерывной выплавки стали из металлического лома"(Карагандинский металлургический комбинат).

Публикация и апробация работы.Основные результаты работы опубликованы в двух научных статьях и пяти тезисах докладов на международной и Всесоюзных научно-технических конференциях. Полученные данные явились объектом пяти изобретений.

Объем работы.Диссертация излолепа на /0(?страницах машинописного текста,содеряит 29 иллвстраций, 28таблиц.Работа состоит из введения,четырех глав,общих выводов,библиографического списка из ИЗ наименований и 10 приложений. Общий объем -^/Ь страниц.

ССЙЕР1АНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрено современное состояние теоретических и экспериментальных исследований,направленных на снивение содержания меди в черных иеталлах.Показано,что наиболее перспективным способом декупрумации,позволявшим эффективно использовать амортизационный лом при выплавке сталей массового сортамента, является обработка высокоуглеродистого металлического расплава сульфидно-боратними шлаками.Вместе с тем,вопросы обеспечения эффективного взаимодействия металлической и илаковой фаз и регенерации сульфидного плака требувт дальнейшего изучения,Поскольку без их решения невозмонна промышленная реализация технолопш декупруыации.На основании проведенного анализа состояния проблемы определена цель и сформулированы задачи исследований.

Исследование процессов регенерации сульфидных шлаков

Регенерация сульфидных шлаков процесса декупрумации,содер-ааиих,цасс.£: 50-70 ;15-30/^Х ;2-5 .заклвча-

ется в возмонно более полном извлечении из шлака сульфида натрия л его повторном использовании в составе шлакообразувщих материалов. Эффективность регенерации определяется величиной доли сульфида натрия конечного илака,возвращаемой в состав шлакообразув-щих,а такке степенью загрязненности регенерированного шлака медью.

В настоящее время известии два способа выделения сульфида натрия из ^а}3~РеЗ-Сиг5систем, которые могут быть испольэовакц для промышленной регенерации сульфидных шлаков.Один из них заключается в окислении сульфида натрия плака кислородом газовой фазы до сульфата,который практически не растворяет в себе сульфиды натрия,аелеза и меди,образующих штейн,и располагается на поверхности шлакового расплава в виде отдельной фазы. Другой -гидрометаллургический - основан на различной растворимости суль* . фидов натрия,железа и меди в воде к представляет собой процесс водного выщелачивания сульфида натрия из шлака с последующей фильтрацией и выпариванием образующейся при выплачивании пульп

С целью получения данных о кинетических закономерностях окисления, испарения и терыическог) диссоциации сульфида натрия в шлаковом расплаве были проведены физико-химические исследования этих процессов на термогравлметрической установке ИМЕТ АН СССР. Окисление сульфидного шлака,содержащего,:?: ,2Щ$ ;

" »0,9 ,в токе воздуха в интервале температур 1070 -

1270 К,показало,что наряду с увеличением массы навески шлака, связанным с окислением сульфида натрия,при температурах выше

1190 К происходит образование значительного количества ЬОг , Предположили,что окисление сульфида натрия до сульфата осуществляется с образованней промежуточных соединений - сульфита или тиосульфата натрия.

Данные,получешше при изучении диссоциации этих соединений в инертной атмосфере и при окислении сульфита натрия при 1190 К воэдухои.позволявт представить процесс окисления сульфида натрия в шлаковом расплаве следующей схемой:

{ЛЬ, в) + ф (Ог) = ¿0,)'; (I)

(н0г$о3у* !/г[02} (2)

(Ыог50лУ = (А%0)' + . ; (Э)

Таким образом^ри взаимодействии сульфида натрия с кислородом газовой фазы возможно одновременное протекание реактаП

(Ыа^) +2{Ог) (4)

* 3/2/О;} ' ^О/'^^О,} . (5)

Для определения удельных скоростей реакций (4) и (5) была проведены эксперимент по окислению сульфидного шлака и испарению шлака и чистых сульфида и сульфата натрия на терио гравиметрической установке в изотермических условиях.Получены значимые температурные зависимости удельных скоростей испарения чистых сульфида натрия (у^.г/Ссм2- мин)), сульфата натрия (У^о, Г/фы2- шоу)и сульфида натрия из шлакового расплава С г/Ссы2- мип)):

{«и^-'ЧМ/Т*3^0'' (б)

1п Г^оч = - М56/Т /4 ш; (7)

1п* - /5600/Т * 3,7вв . (8)

Вид температурных зависимостей удельных скоростей реакций (4) и (5) представлен на рис.1.Зависимость удельной скорости реакции (5) (у. г/Сои2-лип)) от температуры шлакового расплава аппроксимируется уравнением

Температурные зависимости уделышх скоростей реакций (4) и (5) (у^ )

Рис.1

+/№ . (9)

Характер зависимости удельной скорости реакции (4) от температуры свидетельствует о том,что процесс окисления сульфидного клака кислородом воздуха имеет температурный оптимум в интервале 11201220 К.

Определение остаточных содернаний сульфида натрия в штейне при окислении шлакового расплава проводилось путем продувки сульфидного шлака кислородом и воздухом в специальном реакторе. Получили,что сникенке содернания сульфида натрия в штейне нике 29-30? приводит к повышению концентрации меди в сульфатном слое до 0,16-0,16$,что сникает степень декупрумации келезоуглеродис-тых расплавов регенерированным шлаком.Высохше парциальные давления кислорода в окислительно» газе приводят к повышенным потерт сульфида натрия за счет его испарения в высокотемпературной реакционной зоне.

По экспериментальным данным рассчитаны материальные баланс!

процесса окисления сульфидного шлака при температурах 1070,1170, 1220 и 1290 К.На основании расчетов были построены температурные зависимости степени извлечения сульфида натрия шлакового расплава в сульфатный слой ( ) и содержания и ^^ в отходящих газах (рис.2).

Используя результаты лабораторных исследований,математического моделирования и литературные данные,определены основные технико-экономические и экологические показатели технологии пирометаллургкческой регенерации сульфидного шлака,вклвчащей следующие основные операции:

- подача сульфидного шлака процесса декупруиации в илако-окислительный реактор;

- продувка шлакового расплава воздухом при температуре 1120-1220 К до остаточного содержания Маг$ в штейне 29-30?;

- отстаивание шлакового расплава,слив сульфатного слоя и передача его в шлаковосстановительный реактор;

- слив и разливка в слитки итейна;

- восстановление сульфатного слоя в плаковосстановительноы реакторе и введепне в него корректирующих добавок;

- выпуск и сухая грануляция регенерированного сульфидного шлака.

Исходный сульфидный шлак и продукты окислительной регенерации содержат, масс.%'.

N0^ Си^ ЩВ<Ог 2п0т

Исходпый шлак 62,8 0/2 23,5 3/5 4,*0 Р,0

Штейн 29,9 0,1 49,3 7;з 0,-8 12,6

Регенерированный шлак 71,2 6,9 14,0 0,05 6,0 1.9

Расход материалов и выход основных продуктов на I топну

Зависимость степени перевода сульфида не.трия шлака в оульфат-нии ело л (^Р и содзряшня Щ кЩОв отходядих газах от температуры шлакового расплава при окислительно.« регенорации

Рис.2

Содергашв нерастворимого б сульфидном шла ко и железа в регйнериооьанном сульфиде натрия в зависимости от кенцентрац! Ре 5 в шлпке, подвергаемой глдрометаллургической рэгенорации

регенерируемого шлака составят:

Воздушное дутье , ы3 132,400

Пирротин, т 0,142

Бура плавленная, т 0,026

Плавленный сульфид натрия, т 0,323

Регенерированный илах, т 1,000

Итейн медьсодераавдй, т 0,477

Газы из шлакоокислительного реактора, м 105,200

Газы из шлаковосстановительного реактора, м^ 49,700

Электроэнергия, тыс.кВт-ч 0,302

Газы,покидающие шлакоокислительный реактор,пошшо азота,содержат 0,13 об.% Ог ; о,52 ; 5Д5 г/и3Щ°. Выделяющийся из алаковосстановитедыюго реактора газ представляет собой практически чистый ионооксид углерода.

Себестоимость I т регенерированного олака составляет 174,9 рубля, удельные капитальные затраты - 61,6 руб/т, а приведенные затраты - 162,25 руб/т.

Промышленная технология производства сернистого натрия включает стадию гадронеталлургичезкого извлечения сульфида натрия из печного плава, содерлащего такяе сульфид железа и оксидные составляющие. Состав конечных илаков процесса декупрунации отличается от состава печиого плава наличием сульфида медк и повышенным содержанием сульфидов лелеза и марганца, а такяе присутствием в шлаках тетрабората натрия. С«целью оценки возможности использования существующей технологической схемы для гадроме-таллургической регенерации сульфидного шлака и определения основных параметров и технико-экономических показателей этой технологии в лабораторных условиях изучаюсь влияние сульфидов меди в нелеза ча степень извлечения сульфида натрия из шлака и определялось возможное содержание меди в продуктах регепэрации.

Анализ растворимости , и С^ъ воде показал, что если выщелачивание сульфидного илака вести при 293 К до концентраций в растворе 10-1 ЭЙ, то при удалении влаги из такого раствора содержания сульфидов меди,железа и марганца в регенерированном не превысят 10"%. Однако,согласно опубликованным данным, между сульфидами натрия,железа и меди возможно образование двойных тиосолей.за счет чего может произойти увеличение перехода сульфидов аелеза и меди в регенерированный шлак и иметь место дополнительные потери сульфида натрия со шламом. Выщелачивание сульфидного илака,содержащего,,^: 25,9; ЭД Мп$ ; 0,8 #/¡0*1', 64,7 показало,что концентрация меди в фильтратах составляет менее 10"%,следовательно,все соединения меди в шлаках нерастворимы в воде и полностью остаются в плаце. В этих не экспериментах было установлено присутствие в пламах водонераствориыого .

С целью определения возможных потерь М^Я со шламом проведены эксперименты по выщелачиванию сульфидных шлаков с различным содержанием . Результаты этих опытов,представлешше на рис.3, свидетельствуют о том,что при водном выщелачивании шлаков, содержащих 15-ЭСй , доля водонераствориыого сульфида натрия составит 13-27$ от его общего количества з шлаке, а содержание аелеза в регенерированном сульфиде натрия составит 2-1%.

В результате проведенных исследований установлено,что 42-4% сульфида натрия может быть переведено из илака в водный раствор, а практически все сульфиды меди и марганца остаются в шламе. Тайн; образом,гидроызталлургачесная переработка сульфидного шлака вместо печног-1 плава при производстве сернистого натрия на пред-прштиях цветной ветадвургии приведет лишь к изменению выхода и состава шлама.Ото говорит о тои,что технологические приемы и оборудование,прикетоемае для переработки плава,могут успешно исполь-

зоваться для гидрометаллургической регенерации сульфидного шлака процесса декупрумации.

Па основании результатов лабораторных исследований и производственных данных били рассчитаны основные технико-экономические параметры технологии гидрометаллургической регенерации сульфидного шлака,включающей следущие основные операции:

- выщелачивание расплавленного сульфидного шлака счабым водным раствором сульфида натрия;

- фильтрация образующейся при выщелачивании пульпы;

- репульпация шлама первой фильтрации и повторная фильтрация пульпы;

- брикетирование шлама второй фильтрации;

- випаризание фильтрата первой фильтрации в вакуум-выпарке н ¡саскаде уварочных котлов;

- окончательная суика и сплавление полученного сульфлдз натрия с корректирующими добавками в печи сопротивления;

- сухая грануляция регенерированного шлака.

Исходный сульфидный плак и продукты его гадроиеталлургаческой регенерации имеют следующий химический состав,

Ка^ Щ5„0г ГеЗ СиЩв?07 Исходный плак 62,8 0,2 23,5 3,5 4,0 6,0

Плам сухой 32,8 О,2 47,0 7,3 - 12,7

Регенерированный и лак 71,4 6,5 14,0 - 6,0 2,1

Расход реагентов и выход основных продуктов на I т регенерируемого шлака состарят:

г>

Вода оборотная, м 0,182

Пирротин, 'Г 0,130

Бура плавленная, т 0,022

Плавленный сульфид натрия, т 0,404

Шлак регенерированный, т 1,СС0

Шлам медьсодерващий, т 0,527

Электроэнергая, тыс.кВт-ч 0,119

Расчетная себестоимость I т регенерированного шлака составляет 150,16 руб , удельные капитальные затраты - 80,1 руб/т, а приведенные затраты - 159,77 руб/т.

На основании сравнения основных технико-экономических показателей пироиеталлургической и гидрометаллургической технологий регенерации, укрупненной оценки экологического ущерба от га'осуществления и сопоставления величин приведенных затрат для промышленной реализации рекомендуется гидрометаллургическая технология регенерации сульфидных шлаков процесса декупрумации железоуглеродистых расплавов.При ее осуществлении в производство возвращается около 1% сульфида натрия шлака.Из каждой тонны регенерируемого шлака образуется до 540 кг шлама,содеряащего 5,0-5,% меди,который монет использоваться как медьсодернащее сырье или флотагент при обогащении медных руд. Себестоимость регенерированного шлака на 100 руб/т меньше,чем шлака аналогичного состава,получаемого из первичных материалов.Технология гидро1:еталлургичеокой регенерации может быть реализована с использованием оборудования,применяемого npi производстве сернистого натрия на заводах химической промышленности.Улавливание,конденсация и нейтрализация паров при выщелачивании шлака и упаривании щелоков позволяет практически полностью исключить токсичные выбросы в воздушный и водный бассейны.

Удаление меди из синтетического чугуна сульфидным! шлаками

Помимо свойств шлаковой фазы значительное влияние на показатели процесса декупрумации оказывает химический состав рафинируемые металла.Расчеты показывают,что железоуглеродистый расп-

лав,получаемый из амортизационного лома обычного качества в печи шахтного типа,содержит,0,2-0,4JV ; 0,3-0,5Мп ; 0,025 -0.W5Î ; 0,02-0^04 Р ; 0,35-0,50^ .Для оценки влияния основных примесей синтетического чугуна на параметры декупрумации были проведены опытные планки на лабораторной установке электрошлакового переплава Челябинского политехнического института.

Результаты исследований показали,что увеличение исходного содержания кремния в чугуне до 5,3 % приводит к лозшении степе-пи удаления меди из металла на 1В,1%, степени десульфурации - на 70,7^ и повышении коэффициента распределения меди между металлом и сульфидным шлаком до 30-40.

С ростом исходного содержания марганца в железоуглеродистой расплаве до степень декупрунация с ни лае тс я на 37 ^.Коэффициент распределения меди при этом уменьшается в 5-6 раз, степень десульфурации возрастает на 170

Увеличение концентрации серы в чугуне,рафинируемом сульфид-по-боратныи илаком, до 0,61% положительно сказывается на параметрах процесса.Учитывая повышение степени декупрумации на 3?,?^. а степени десульфурации на 64,4$, нет необходимости принимать специальные меры для снижения содержания серы в железоуглеродистой расплаве в процессе его выплавки из амортизациоигого лома.

Изменение концентрации фосфора з чугуне от 0,0" до O.^QÎ приводит к повышенно степени декупрумашк металлического раг.илп--ва с 47,До 58, gS, а степини десульфурации с 11,7% дс У&.

Таким образом, возможные изменения концентраций основных примесей железоуглеродистого расплава, получаемого па аиорт-'зип' онного лома в шахтной печи, не могут сутцсств. .'¡о изменить пап-метры процесса декупрумации шсокоуглеуюлистого н<*тппл-ч пуль*»?-по -боратннми иле ками.

Для ЩЮИ Я ПОДО "!■?•.! ИЗ ТЯКОГО <ЮПуПрОДуКТ.-> "ТЧ поп лЛц.ЦЦ.Гп V.I

чества необходимо снизить в нем концентрацию меди до 0,20-0,29«, то есть,получить степень рафинирования металла по меди 2,5.Такая степень рафинирования достигается в случае одношлако-вого обьенкого режима взаимодействия металлической и шлаковой фаз при значениях рафинирующего потенциала илака ^»150-200. В условиях ЗИП при декупрумации чугуна с обычный содержанием npi-месей величина кшл составила 180-320, что свидетельствует о воз-моннссти получения металла с приемлимым содержанием мода в процессе одношлакового объемного рафинирования.

О целью определения параметров декупрумации синтетического чугуна сульфидный плаком в производственных условиях совместно с сотрудниками ИНЕТ АН СССР в цехе М НПО "Тулачермет" было проведено опытно-промьшленное опробование технологии удаления меди из железоуглеродистого расплава сульфидом натрия.Расплавленный в трехтонной дуговой электропечи чугун легировали медью до 0,5?. На расплав,имеющий температуру 1770-1820 К,при поднятых электро-*, дах подавали твердый сульфид натрия,затем металл и образовавшийся сульфидный шлак выпускали из печи.Подучили,что при расходе СО кг сульфида ьатрия на I т синтетического чугуна, из него удаляется до 32 отн.£ меди и до 50 отн.# серы при коэффициенте распределения меда 5,7 и 56. Подача I кг твердого сульфида натрия на поверхность расплава синтетического чугуна вызывает охлаядение 100 кг металла на 27-28°. Низкая величина декупрумации в условиях опытно-промышленного эксперимента обусловлена налы.а скоростями внутренних и внеапих массообменных процессов в металлической и шлаковой фазах'.

Скорость масоообменных процессов в металлургическом" агрегате определяется,прежде всего, интенсивностью перевешивания металлического и шлакового расплавов.Известными металлургическими приемами,позволяющими" активизировать маспообмешше процессы и

увеличить площадь контактирования металла и шлака,является индукционное перемешивание металла,барботирование металлического расплава газом и продувка ванны порошкообразными шлакообразую-щими материалами.

Для определения наиболее эффективного релиыа взаимодействия хелезоуглеродистого расплава с сульфидно-боратпым шлаком провели исследования в лабораторной индукционной печи ИСТ-СОб. Расплав синтетического чугуна,содержащий,4,3 С ; 0,45 ¿V ; 0,18Мп ; 0,02 ^ ; 0,07 Р и 0,5 .обрабатывался шлакообразую-щей смесью (7(£ ; 14,52^; 1% '^А-О, ; (¿'^ф), удельный расход которой составлял 4,8-10,1» от массы металла. Были испытаны индукционное перзмеппвание и барботирование металла азотом и воздухом под слоем сульфидного плака, а такяе вдувание порошкообразного шлакообразуиг-его в токе азота и воздуха.

Результаты проведенных исследований показали,что наиболее эффективным способом интенсификации рафинирования синтетического чугуна сульфидно-боратным илаком-з условиях однешгакового объемного рекима взаимодействия этих фаз является продувка металла порошкообразными илакообраэущкмн з токе инертного газа. При реализации этого процесса в условиях эксперимента величина степени декупрумации составила 56-Ш$ при удельном расходе илакообра-зуюстх материалов 5» и значениях коэффициента распределения меди 20-24.Содержание сери в металле увеличилось на 50-54 отп.Й и состазило 0,040-0,045^.

Технология декупрумации синтетического чугуна регенерированным сульфидным шлаком < ее технико-экономическая и экологическая оценка

Выполненные исследования позволяют рекомендовать к нромп»

ленной реализации следующую технологическую схему декупрумации. Рафинируемый синтетический чугун при температуре 1760-1770 К заливается в реактор конвертерного типа с графитовой футеровкой, где осуществляется продувка металла порошкообразными шлшсообра-зующиш материалами в токе азота. Продолжительность продувки 710 минут,интенсивность подачи порошка 8-12 кг/(т>цин), газа -0,4-0,6 м3/(т • или).Выделяющийся из реактора во время продувки газ улавливается и очищается от пыли и серосодержащих соединений. После окончания продувки из реактора выпускается металл," а затем производится слив сульфидного шлака в вшцелачиватели.где образуется пульпа,направляемая на дальнейшую гидрометаллургическую переработку в отделение регенерации шлака.

Исходные материалы,используемые для удаления меди из синте* тического чугуна, и конечные продукты этого процесса содераат,^: Металлические материалы! С Мп $ Си

Чугун синтетический 4,40 0;3 0,40 0,035 0,50

Чугуц после декупрумации 4,4б 0,3 0,12 0,040 0,16

Неметаллические иатериалы: 4%$уОг № Сц^З ИпОт

Конечный шлак 59,0 ОЛ 5,8 23,3 4,'4 4/6 1,9

Регенерированный шлак 76,1 1,6 6,0 14,0 0,1 0,1 2,0 Илам сухой 33,0 2,6 0,4 46,8 7,1 6,7 3,4

Расход иатерюлов на декупрумацию I т металла составит: Регенерированный шлак, т 0,10

Азот на продувку, м^ 5,06

При этом-образуется 53 кг шлаца,направляемого на предприятия цветной металлургии и хб к3 газов,содеряащих 0,'6 кг/м3 пыли (0,04 кг/и3 сакистого углерода, 0,16 кг/м34'^0 и 0,4 кг/ц3/% $ ), подвергаемых очистке.Выход годного металла составляет 98,7^. Приведение затраты на декупрумацию I т синтетического чугуна по

предлагаемой схеме равны 22,60 руб.

ВЫВСДН

I. Лабораторгшш исследованиям! и математическим моделированием определены важнегше технико-экономические характеристики пиро- и гидрометаллургической технологий регенерации конечных сульфидных шлаков процесса декупоумации. На основании сравнения технико-экономических и экологических показателей для промышленного внедрения рекомендуется гидрометаллургическая схема регенерации .

2« Осуществление гидрометаллургаческой регенерации позволяет повторно использовать около 1% сульфида натрия и буры конечного шлака.Кроме того,из каадоП тонны регенерируемого плана образуется 530 кг плана,содеряаг,его 5-6' меди,который мояет эффективно использоваться в цветной металлургии.Себестоимость регенерированного шлака составляет 150 руб/т,что на 100 руб меньше себестоимости шлака аналогичного состава,получаемого из первичных материалов.

3. Возможные изменения концентраций основгшх примесей (S/ , Мп , S , Р ) железоуглеродистого расплава,получаемого из амортизационного лома в пахтной печи, не могут существенно повлиять на параметры процесса декупруиации зысокоуглеродистого металла сульфидно-боратшшн стлаками.

4. Опытно-прошиленные и лабораторные исследования показали, что при одноялаковом объемном редине рафинирования с удельным расходом регенерированного сульфидного плака IQU возможно снижение концентрации меди в металле в 2,5-3 раза.Зто позволит получать из амортизационного лона железоуглеродистый полупродукт с приемлимым содеряаниен меди для внплавки сталей рядового сортамента.

ГГри переходе к более ¡эффективным режимам взаимодействия металла и сульфидного шлака возможно существенное снижение расхода шлакообразуюкпх и повышение степени декупрумации металла. Так, степень декупрумации 2,5-3 может быть получена при удельной расходе регенерированного сульфидного шлака 4,5-5,% в промывочном режиме рафинирования, 3,5-'$ - в режиме трехступенчатого противотока и 3-3,% при полном противотоке металла и сульфидного шлака.

5. Предложена технология и определены основные технико-экономические и экологические характеристики декупрумации синтетического чугуна регенерированным сульфидным шлаком. Технология включает продувку металлического расплава в реакторе конвертерного типа при температуре 1760-1770 К порошкообразными сульфидными шлакообразующими материалами в токе азота с интенсивность!) подачи порошка 8-12 кг/(т-мин), газа 0,4-0,6 м3/(т-мин) в течении 7-10 мин. Конечный сульфидный шлак подвергается гидрометаллургической регенерации.

Разработанная технология соответствует действувдии природоохранным нормативам. Приведенные затраты на декупрумации I т железоуглеродистого расплава по предлагаемой технологии составляют 22,56 руб.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих научных изданиях

I. Ушеров Л.И. , Уваровский Г.С.,Типенки В.В. Влияние крем-

ния на процесс удаления меди из расплава чугуна// Сов.;]«енство-

ваьие технологии и автоматизации сталеплавильных процессов.-Свердловск, 1984.- С. 121-126.

2. Изучение влияния состава сульфидного шлака на процесс удаления меди из железоуглеродистого расплава/ А.И.Лперов, Г.О. Уваровский, В.В.Тищенко, П.П.Бирюков// Совераенствование технологии и автоматизации сталеплавильных процессов,- Свердловск, 1987.- С.96-100.

3. Бигеев A.Ii. ,Уиеров А.И.,Узаровский Г.С. Влияние состава синтетического чугуна на процесс удаления из него меди// Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. "Обобщение опыт^ работы молодых ученых,иняенеров и рабочих отрасли по экономии материальных и энергетических ресурсов'.'- Донецк, 1989.- С.25.

Ц. Использование сульфидных шлаков/ А. Ы.Бигеев,' А.И.Тигров, В.3,Теркин, Г.С.Уваровский// Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. "Непрерывные металлургические процессы "руда.лои - металлопрокат'.'- Свердловск, 1989.- С.53.

5. Технология непрерывной переработки металлического лома с извлечением из него меди/ А.и.Бнгеев,Л.И.Гиеров,В.В.Тарюш, Г.С.Уваровский// Тан ае.~ С.63.

6. Бигеев A.M. ,5!а еров Л,И.,Уваровский Г.С. Влияние кремния на процесс рафинирования or меди расплавов гелеза сульфидными шлаками// Тез. докл. I Советско-чехословацкого симпозиума по теории металлургических процессов.- U., 1989.- С.36.

7. Birees A.M.,35леров Л.И..Уваровский Г.С. Изусиие удаления меди кз железоуглеродистых расплавов сульфидными илакэни// Тез. до 1сл. Всесоюз. науч.-техн. конф. "Молодьнь и научно-техтш-чсский прогресс в производстве и использовании металла'.'- М., 1989.- С.36.

8. A.c. II'»6872 СССР. Способ удаления ; ,,и из расплява чугуна н стали/ А.Ч.Еигеев,Л,И.Уаеров,К.Н.Н^ови^\?,7зяро1>с~ кип// Открытия.Изобретения.- 1985.- £ 13.

9. A.c. 1227689 СССР. Способ удаления иеди из расплава чугуна/ А. И.Еигеев,Л.И.У1леров, Г.С.Уваровскнй и др.// Открытия. Изобретения.- 1986,- Л 16.

10. A.c. 1320237 СССР. Ратинирующая сиесь для чугуна/ A.U. Бигеев,А.И.Йеров, Г. С. Уваровекий и др.// Открытия.Изобретения.-1987.- Л 24.

11. A.c. 1560594 СССР. Способ регенерации сульфидного шлака/ А. М.Бигеев, А.И'.Уйеров,Г.С.Уваровскнй и др.// Открытия.Изобретения,- 1990.- JE 16.