MX2013014524A - Metodo para mejorar el grado de reduccion en la fundicion de ferroaleaciones. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para mejorar el grado de reducción de componentes de metal en un concentrado de cromita cuando se funde ferroaleación adecuada para la fabricación de acero inoxidable. El concentrado de cromita es alimentado conjuntamente con materia prima que contiene níquel de forma tal que por medio de la cantidad de materia prima que contiene níquel se logra un grado de reducción deseado para los componentes de metal de la ferroaleación.

Description

MÉTODO PARA MEJORAR EL GRADO DE REDUCCIÓN EN LA FUNDICIÓN DE FERROALEACIONES Campo de la Invención Esta invención se relaciona con un método para mejorar el grado de reducción de componentes de metal en un material que va a ser tratado cuando se funden ferroaleaciones, tal como ferrocromo adecuado para la fabricación de acero inoxidable. De acuerdo con el método, se alimenta dentro de la ferroaleación material que contiene níquel.

Antecedentes de la Invención Se conoce a partir de la publicación de patente WO 2010/092234 un método en donde mineral de níquel y/o concentrado de níquel o un producto intermedio precipitado a partir de soluciones de mineral de níquel y/o concentrado de níquel es aglomerado en el proceso de fabricación de ferrocromo de forma que se produce primero a partir de material que contiene níquel conjuntamente con concentrado de cromita que contiene fierro y perdigones de agente aglutinante, y el secado y la calcinación del material que contiene níquel son llevados a cabo de manera ventajosa con un tratamiento de calor de una etapa de los perdigones, sinterización. Con el tratamiento de calor de los perdigones los objetos son fortalecidos de forma que los objetos tratados con calor sean transportables, cuando se desea, de manera esencialmente completa entre etapas del proceso separadas. Sí se necesita, los perdigones pueden ser precalentados antes de la sinterización. Los objetos tratados con calor pueden ser transportados, cuando se desee, esencialmente completos entre etapas de proceso separadas. Los objetos tratados con calor pueden ser reducidos, cuando se desea, cuando se transportan objetos entre etapas de proceso separadas o unidades de proceso. Los perdigones sinterizados y de este modo fortalecidos son usados como material en un proceso de fundición llevado a cabo en condiciones reductoras, en cuyo caso se reciben como un producto de fundición de ferroaleación que contiene níquel, ferrocromoníquel.

La publicación de patente WO mencionada anteriormente 2010/092234 de este modo se relaciona principalmente con la producción de perdigones que contienen níquel por medio de sinterización. En vez de esto, las condiciones de la fundición de los perdigones sinterizados no son descritas de manera exacta. Cuando se describe la eficiencia de energía es, sin embargo, mencionado que el níquel contenido en los perdigones cataliza la reducción del cromo en perdigones y de este modo disminuye el consumo específico, ventajoso de carbono, del agente reductor en la producción de la ferroaleación.

Ahora se observa de manera sorprendente que el níquel contenido en los perdigones no solo cataliza la reducción del cromo en perdigones de cromita, sino que el níquel contenido en la alimentación de un horno usado para la fundición de cromita mejora en el proceso de fundición la reducción de todos los componentes de metal esenciales, fierro, cromo y níquel, contenidos en la alimentación del horno de fundición.

Objetivo y compendio de la Invención El objetivo de la presente invención es el de utilizar este hallazgo sorprendente y lograr un método más efectivo que antes para aumentar el grado de reducción en el proceso de fundición del material de cromita en cuyo método la reducción de los componentes de metal en la cromita durante la fundición es mejorada por medio de la aleación dentro del material que se irá a la fundición del material que contiene níquel y simultáneamente para lograr una prealeación, ferrocromoníquel, adecuada para la producción de acero inoxidable. Las características esenciales son enlistadas en las reivindicaciones anexas.

Descripción Detallada de Modalidades Preferidas de la Invención De acuerdo con la invención, se alia en de la materia prima, como cromita, que va a ser fundida en la producción de ferroaleación antes de la fundición del material que contiene níquel, en cuyo caso el contenido de níquel mejora la reducción de componentes de metal contenidos en el material de alimentación de manera simultánea cuando el material mismo que contiene níquel es administrado para ser reducido como un componente metálico en la ferroaleación. De acuerdo con la invención, por medio de la cantidad de níquel que va a ser agregada dentro de la ferroaleación puede ajustarse de manera ventajosa el grado de reducción de los componentes de metal en la ferroaleación y de manera simultánea puede lograrse una ferroaleación que contiene el contenido de níquel deseado, como aleaciones de ferrocromoníquel que tienen diferentes contenidos de níquel. Las aleaciones de ferrocromoníquel que contienen los contenidos de níquel deseados pueden ser usadas, por ejemplo, para la producción de diferentes aceros inoxidables, tales como aceros inoxidable dúplex o austeníticos.

En el método de acuerdo con la invención puede usarse como una materia prima que contiene níquel cuando menos parcialmente oxido de níquel, cuando menos parcialmente mineral de níquel y/o concentrado de níquel o cuando menos parcialmente un producto intermedio que contiene níquel logrado por medio de la lixiviación y/o la precipitación de minerales de níquel y/o concentrados de níquel. La materia prima que contiene níquel es alimentada dentro de un proceso de fundición conjuntamente con materia prima de ferrocromo. Antes de alimentarlo dentro de un horno de fundición la materia prima que contiene níquel es pretratada ya sea de modo que se formen perdigones sinterizados a partir del material que contiene níquel conjuntamente con la materia prima de ferrocromo o de forma que la materia prima que contiene níquel sea pretratada separadamente de los perdigones de cromita. Es posible llevar a cabo el pretratamiento de la materia prima que contiene níquel también de forma que una parte de la materia prima que contiene níquel que va a ser alimentada dentro del horno de fundición sea pre tratada conjuntamente con los perdigones de cromita y una parte de la materia prima que contiene níquel sea pretratada separadamente a los perdigones de cromita. Gracias a los diferentes pretratamientos la materia prima que contiene níquel que va a ser alimentada dentro del horno de fundición y que promueve la reducción de diferentes componentes de metal puede ser, por ejemplo, parcialmente un producto intermedio de hidróxido que contiene níquel, parcialmente concentrado sulfídico o concentrado de níquel laterítico.

La materia prima que contiene níquel que va a ser utilizada en el método de acuerdo con la invención es ventajosamente un producto intermedio de hidróxido que contiene níquel procedente de minas u otros procesos hidrometalúrgicos, producto intermedio el cual es precipitado a partir de soluciones de minerales de níquel lateríticos y/o sulfídicos y/o concentrados que contienen níquel de minerales sulfídicos. Esta especie de producto intermedio de hidróxido que contiene níquel es por ejemplo un producto intermedio que contiene níquel procedente de lixiviación a presión, lixiviación atmosférica o lixiviación de pilas de minerales de níquel lateríticos o sulfídicos o concentrados de níquel así como también un producto precipitado que contiene níquel de soluciones de extracción de disolvente, soluciones de desorción o soluciones de refinación recibidas procedentes de procesos de extracción de disolventes o procesos de intercambio de iones de materiales que contienen níquel. En el método de la invención, éste puede usar como materia prima también materiales de níquel de sulfato o carbonato. Adicionalmente, un concentrado mismo de níquel sulfídico y un producto intermedio de sulfuro de níquel precipitado hidrometalúrgicamente son adecuados para la materia prima que contiene níquel del método.

De acuerdo con la invención, la cantidad de material que contiene níquel que va a ser alimentado dentro de un horno de fundición es ajustada en el rango de 5 - 25 % en peso, preferiblemente 10 - 20% en peso de la masa total del material pre-tratado que va a ser alimentado dentro del horno de fundición. Cuando se ajusta la cantidad del contenido de níquel que va a ser alimentado dentro del horno de fundición se considera el logro de las condiciones de reducción favorable económicamente de energía y/o la producción de una pre aleación, el ferrocromoníquel, adecuada para la producción de acero inoxidable favorable en cada caso. Usando una pequeña adición de materia prima que contiene níquel, el grado de reducción permanece bajo, en cuyo caso se crea una ferroaleación con un bajo contenido de níquel, ferrocromoníquel. Esta especie de ferroaleación con un bajo contenido de níquel es una prealeación favorable especialmente para la producción de grados de acero inoxidable dúplex. Usando una mayor adición de materia prima que contiene níquel, se aumenta el grado de reducción y también el contenido de níquel en el producto de la fundición es mayor. Esta especie de ferrocromoníquel con un contenido de níquel mayor es favorable para usarse en la producción de grados de acero inoxidable austenítico que tiene un alto contenido de níquel.

En el pretratamiento de la materia prima que contiene níquel que va a ser alimentada a un horno de fundición de acuerdo con el método de la invención se considera ventajosamente la composición y la microestructura de la materia prima de níquel. Si la materia prima que contiene níquel es por ejemplo un producto intermedio que contiene níquel procedente de minas u otro precipitado de procesos hidrometalúrgicos procedente de soluciones de soluciones que contienen níquel, producto intermedio el cual requiere llevar a cabo como un pre-tratamiento, entre otros, la calcinación a una temperatura más alta, el pre-tratamiento de materia prima que contiene níquel es llevado a cabo conjuntamente con la producción de perdigones de cromita y la sinterización de perdigones. En vez de esto, si la materia prima que contiene níquel del método de acuerdo con la invención es material, como por ejemplo oxido de níquel, mineral de níquel y/o concentrado de níquel, lo cual no requiere adicionalmente a un posible secado ningún otro pre-tratamiento esencial a una temperatura más alta, entonces es posible alimentar la materia prima que contiene níquel dentro de un horno de fundición con la alimentación de perdigones de cromita. La microestructura y composición de la materia prima que contiene níquel también puede ser de una forma tal que sea ventajoso pretratar la materia prima de manera separada de la peletización de cromita y alimentar la materia prima que contiene níquel dentro de la sinterización de los perdigones de cromita antes de alimentarlos dentro de un horno de fundición.

En el método de acuerdo con la invención se usa ventajosamente un horno de fundición el cual está provisto con un equipo de precalentamiento de forma que la alimentación que va dentro del horno de fundición es conducida a través del equipo de precalentamiento dentro del horno de fundición. De acuerdo con la invención la materia prima que contiene níquel y pre-tratada es conducida también dentro del equipo de precalentamiento en donde el contenido de níquel se pondrá en contacto como máximo con otro material que va a ser alimentado dentro del horno de fundición. En el horno de fundición el contenido de níquel conjuntamente con los perdigones de cromita son derretidos a ferrocromoníquel que tiene una composición deseada, ferrocromoníquel el cual puede ser utilizado de acuerdo con su composición de manera ventajosa por ejemplo en la producción de aceros inoxidables dúplex o austeníticos.

Cuando, de acuerdo con la invención, la fundición de la materia prima que contiene níquel es llevada a cabo de manera ventajosa en un horno de arco sumergido y cerrado, los gases de monóxido de carbono generados en la reducción y en la fundición pueden ser utilizados, por una parte y por ejemplo, en la sinterización de perdigones de cromita y en otro posible pre-tratamiento y pre-calentamiento y, por otra parte y por ejemplo, en diferentes pasos del camino de producción del acero inoxidable producido a partir de producto de la fundición, ferrocromoníquel.

El método de acuerdo con la invención es descrito con más detalle por medio del ejemplo anexo.

Ejemplos A partir de un concentrado de cromita que contiene fierro y cromo y un producto intermedio que contiene níquel se formó una mezcla, dentro de la mezcla se agregó como aglutinante 1.2 % peso de bentonita y 3 % peso de material que forma escoria, fundente, ya sea caliza o wollastonita. En la Tabla 1 se presentan los contenidos de cromo, fierro, níquel, carbono y azufre como % en peso en mezclas, a las cuales se les agregó 10 % en peso (Prueba 1) y 20 % en peso (Prueba 2) de hidróxido de níquel. Adicionalmente, en la Tabla 1 se tiene un material de referencia (REF), una mezcla, mezcla dentro de la cual no se agregó hidróxido de níquel.

Tabla 1 Cr % en peso Fe % en peso Ni % en peso C % en peso S% en peso REF 28.3 18.3 0.3 0.12 0.06 Prueba 1 26.5 16.8 5.3 0.10 0.03 Prueba 2 24.4 15.1 10.1 0.10 0.03 Las mezclas que contienen un aglutinante y que representan cada material de la Tabla 1 fueron peletizadas y sinterizadas. Una parte de los perdigones sinterizados fue alimentada representativamente dentro de un homo de fundición con un formador de escoria y un agente reductor.

Los materiales de acuerdo con la Tabla 1, fueron derretidos, y en la Tabla 2 se presentan los contenidos de cromo, fierro, níquel, carbono y silicio en los productos de fundición en cuestión y adicionalmente la recuperación de los componentes de metal, cromo, fierro y níquel, dentro del producto de fundición. El contenido de carbono está compuesto de acuerdo con la composición y el equilibrio de la aleación de metal. El lote de alimentación tiene carbono, tanto carbono que alguno es suficiente también para la reducción del silicio dentro del producto de fundición. La aleación de alimentación tiene oxido de silicio en la materia prima y en la producción de suministros a granel.

Tabla 2 Contenidos (% en peso) Recuperaciones Cr % 1 Fe % Ni % 1 C % Si % 1 Cr % Fe % 11 Ni % REF 53.5 33.4 0.36 8.1 2.4 88.9 9"0J T~ - Prueba 1 49.8 30.1 7.1 6.7 2.8 86.6 88.7 86.0 Prueba 2 46.2 26.9 13.3 6.1 4.2 91.5 90.1 88.6 Para una parte de los perdigones sinterizados se hicieron mediciones termogravimétricas a escala de laboratorio con el fin de monitorear el grado de reducción de los componentes de metal, cromo, fierro y níquel, de los perdigones en las condiciones que representan el proceso de fundición, en diferentes zonas de temperaturas con la temperatura máxima de 1550 °C. En la Tabla 3 se presentan los resultados de las mediciones termogravimétricas para el grado de reducción de cromo (Crmet/Crtot), fierro (Femet/Fetot) y níquel (Nimet/Nitot) a las temperaturas de 1400 °C y 1550 °C.

Tabla 3 La adición de la materia prima que contiene níquel en perdigones aumenta el grado de reducción de cromo y fierro en la temperatura de 1550 °C sustancialmente, cromo en más de 15% y fierro en más de 70% de manera simultánea cuando el grado de reducción del níquel aumenta cerca de 100% con el contenido de níquel de la Prueba 2. El aumento del grado de reducción para todos los componentes de metal, cromo, fierro y níquel en perdigones sinterizados por medio de la adición de materia prima que contiene níquel de manera simultánea disminuye la necesidad del coque usado como agente reductor en el logro de las condiciones de reducción del proceso de fundición.

Claims (16)

Reivindicaciones

1. Un método para mejorar el grado de reducción de los componentes de metal en un concentrado de cromita cuando se funde ferroaleación adecuada para la fabricación de acero inoxidable, que se caracteriza en que el concentrado de cromita es alimentado conjuntamente con materia prima que contiene níquel de forma que por medio de la cantidad de materia prima que contiene níquel se logra un grado de reducción deseado para los componentes de metal de la ferroaleación.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza en que la materia prima que contiene níquel es alimentada en un 5 - 25% en peso, ventajosamente 10 - 20% en peso de la cantidad total del material que va a ser alimentado dentro del horno de fundición.

3. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, que se caracteriza en que durante la fundición se reduce cuando menos 2.6% de cromo contenido en el concentrado de cromita.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza en que durante la fundición se reduce cuando menos 37.4% de fierro contenido en el concentrado de cromita.

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza en que cuando menos una parte de la materia prima que contiene níquel es alimentada dentro del horno de fundición dentro de los perdigones producidos a partir del concentrado de cromita.

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza en cuando menos una parte de la materia prima que contiene níquel es pre-tratada separadamente de los perdigones de concentrado de cromo antes de la alimentación dentro del horno de fundición.

7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza en que es alimentado dentro del horno de fundición como la materia prima que contiene níquel cuando menos parcialmente óxido de níquel.

8. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza en que es alimentado dentro de un horno de fundición como la materia prima que contiene níquel cuando menos parcialmente mineral de níquel y/o concentrado de níquel.

9. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza en que es alimentado dentro de un homo de fundición como la materia prima que contiene níquel cuando menos parcialmente un producto intermedio que contiene níquel logrado por medio de la lixiviación y/o la precipitación de minerales de níquel y/o concentrados de níquel.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 9, que se caracteriza en que es alimentado dentro del horno de fundición cuando menos parcialmente producto intermedio que contiene níquel logrado por medio de lixiviación a presión de minerales de níquel lateríticos o sulfídicos o concentrados de níquel.

11. Un método de acuerdo con la reivindicación 9, que se caracteriza en que es alimentado dentro del homo de fundición cuando menos parcialmente producto intermedio que contiene níquel logrado por medio de lixiviación atmosférica de minerales de níquel lateríticos o sulfídicos o concentrados de níquel.

12. Un método de acuerdo con la reivindicación 9, que se caracteriza en que es alimentado dentro del horno de fundición cuando menos parcialmente producto intermedio que contiene níquel logrado por medio de lixiviación de pilas de minerales de níquel lateríticos o sulfídicos o concentrados de níquel.

13. Un método de acuerdo con la reivindicación 9, que se caracteriza en que es alimentado dentro del horno de fundición cuando menos parcialmente producto precipitado que contiene níquel de soluciones de extracción de disolventes que contienen níquel.

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 9, que se caracteriza en que es alimentado dentro del homo de fundición cuando menos parcialmente producto precipitado que contiene níquel de soluciones de desorción que contienen níquel.

15. Un método de acuerdo con la reivindicación 9, que se caracteriza en que es alimentado dentro del homo de fundición cuando menos parcialmente producto precipitado que contiene níquel de soluciones de refinación que contienen níquel.

16. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 a 9, que se caracteriza en que es alimentado dentro del horno de fundición como material que contiene níquel parcialmente concentrado de níquel, parcialmente un producto intermedio que contiene níquel logrado por medio de lixiviación y/o precipitación de minerales de níquel y/o concentrados de níquel.