RU2033431C1 - Method of metal production - Google Patents

Method of metal production Download PDF

Info

Publication number
RU2033431C1
RU2033431C1 SU4943678A RU2033431C1 RU 2033431 C1 RU2033431 C1 RU 2033431C1 SU 4943678 A SU4943678 A SU 4943678A RU 2033431 C1 RU2033431 C1 RU 2033431C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substance
reducing agent
carbon
reduction
layer
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.В. Дигонский
С.В. Дигонский
В.Е. Горбовской
Н.А. Дубинин
Original Assignee
Восточно-Сибирская академия нового мышления
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Восточно-Сибирская академия нового мышления filed Critical Восточно-Сибирская академия нового мышления
Priority to SU4943678 priority Critical patent/RU2033431C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2033431C1 publication Critical patent/RU2033431C1/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: layer of substance to be reduced is placed up of carbonic reducing agent layer in reaction volume with hermetic arch. Reduction is carried out in atmosphere of atomic hydrogen, and gaseous products formed were removed at the bottom of reaction zone. EFFECT: improved method of metal production.

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению металлов методом твердофазного восстановления твердым углеродистым восстановителем. The invention relates to metallurgy, in particular to the production of metals by solid-phase reduction by a solid carbon reducing agent.

Известен способ получения феррохрома, включающий получение смеси руды, угля и шлакообразователей и последующий обжиг смеси во вращающейся печи, в котором восстановление осуществляют в атмосфере окиси углерода за счет твердофазного взаимодействия оксидов и углерода сначала при температуре 1100-1250оС, затем при температуре 1400-1480оС и, наконец, при температуре 1480-1580оС в течение 1,5.4 ч [1]
К недостаткам известного способа относятся значительные энергозатраты, большая продолжительность процесса, а также низкая степень восстановления металлов. Это связано с тем, что дымовые газы, содержащие газообразные продукты реакции восстановления и углеводороды, в составе которых 60-80% водорода свободно улетучиваются из печи и водород в реакции восстановления не участвует, а восстановление оксидов осуществляется в основном окисью углерода и углеродом.
A known method of producing ferrochrome, including obtaining a mixture of ore, coal and slag formers and subsequent firing of the mixture in a rotary kiln, in which the reduction is carried out in an atmosphere of carbon monoxide due to the solid-phase interaction of oxides and carbon, first at a temperature of 1100-1250 about C, then at a temperature of 1400- 1480 ° C and finally at a temperature of 1480-1580 C for 1,5.4 h [1]
The disadvantages of this method include significant energy consumption, a long process time, as well as a low degree of metal recovery. This is due to the fact that flue gases containing gaseous products of the reduction reaction and hydrocarbons, in which 60-80% of hydrogen freely escape from the furnace and hydrogen is not involved in the reduction reaction, and the reduction of oxides is carried out mainly by carbon monoxide and carbon.

Наиболее близким к предлагаемому является выбранный в качестве прототипа способ получения губчатого железа, включающий укладку в реакционном объеме восстанавливаемого вещества и углеродистого восстановителя несмешивающимися слоями, нагрев и восстановление в атмосфере окиси углерода за счет твердофазного взаимодействия восстанавливаемого вещества с углеродистым восстановителем [2]
К недостаткам прототипа также относятся низкая степень восстановления, большая продолжительность и высокая трудо- и энергоемкость процесса.
Closest to the proposed is the selected as a prototype method for producing sponge iron, including laying in a reaction volume of a reducible substance and a carbon reducing agent with immiscible layers, heating and reducing carbon monoxide in the atmosphere due to the solid-phase interaction of the reducing substance with a carbon reducing agent [2]
The disadvantages of the prototype also include a low degree of recovery, a long duration and high labor and energy intensity of the process.

Это также объясняется тем, что образующиеся в процессе твердофазного взаимодействия восстанавливаемого вещества с углеродистым восстановителем газообразные продукты свободно улетучиваются из реакционной зоны. В результате химическая активность атомарного водорода, регенерируемого углеродистым восстано- вителем из паров воды, поглощенной и/или химически связанной восстанавливаемым веществом в твердофазном углеродвосстановительном процессе, не используется, а восстановление осуществляется в основном окисью углерода. This is also explained by the fact that gaseous products formed during the solid-phase interaction of the reducible with the carbon reducing agent freely escape from the reaction zone. As a result, the chemical activity of atomic hydrogen regenerated by a carbon reducing agent from water vapor absorbed and / or chemically bonded by a reducible substance in a solid-phase carbon reduction process is not used, and the reduction is carried out mainly by carbon monoxide.

Предлагаемый способ позволяет устранить указанные недостатки, а именно интенсифицировать процесс и повысить степень восстановления при снижении трудо- и энергозатрат. The proposed method allows to eliminate these disadvantages, namely to intensify the process and increase the degree of recovery while reducing labor and energy costs.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения металлов, включающем укладку в реакционном объеме восстанавливаемого вещества и углеродистого восстановителя слоями, нагрев и восстановление за счет твердофазного взаимодействия восстанавливаемого вещества с углеродистым восстановителем, согласно изобретению слой восстанавливаемого вещества размещают сверху слоя углеродистого восстановителя в реакционном объеме с герметичным сводом, восстановление осуществляют в атмосфере атомарного водорода, при этом образующиеся газообразные продукты отводят снизу реакционной зоны. The specified technical result is achieved by the fact that in the method for producing metals, which includes laying in a reaction volume of a reducible substance and a carbon reducing agent in layers, heating and restoring due to the solid-phase interaction of the reducing substance with a carbon reducing agent, according to the invention, a layer of a reducing substance is placed on top of a layer of a carbon reducing agent in a reaction volume with a sealed vault, the restoration is carried out in an atmosphere of atomic hydrogen, while azuyuschiesya gaseous products are withdrawn from the bottom of the reaction zone.

Восстановление восстанавливаемого вещества до металла за счет твердофазного взаимодействия с углеродистым восстановителем при размещении слоя восстанавливаемого вещества сверху слоя углеродистого восстановителя в реакционном объеме с герметичным сводом осуществляется атомарным водородом, регенерируемым углеродистым восстановителем из паров воды, химически связанной или поглощенной восстанавливаемым веществом, который, обладая свойством вытеснять из представленного ему объема более тяжелые газы при отводе образующихся газообразных продуктов снизу реакционной зоны, транспортирует из нее кислород и смещает при этом равновесие реакции восстановления, например, оксидов вправо, обеспечивает течение ее практически до полного восстановления оксидов

Figure 00000001

Восстановленные металлы сегрегируются от невосстановленных шлакообразующих оксидов, концентрируются в виде корольков, которые, спекаясь, образуют конгломерат, подобный слитку.The reduction of a reducible substance to a metal due to solid-phase interaction with a carbon reducing agent when placing a layer of a reducing substance on top of a layer of a carbon reducing agent in a reaction chamber with a sealed vault is carried out by atomic hydrogen regenerated by a carbon reducing agent from water vapor chemically bound or absorbed by the reduced substance, which, having the property of displacing from the volume presented to him, heavier gases during removal of the resulting gas of basic products from the bottom of the reaction zone, transporting oxygen from it and shifting the equilibrium of the reduction reaction, for example, oxides to the right, ensures its flow until the oxides are completely reduced
Figure 00000001

The reduced metals are segregated from unreduced slag-forming oxides, concentrated in the form of kings, which, when sintered, form a conglomerate, similar to an ingot.

П р и м е р 1. В реакционный объем с герметичным сводом загружали слоями окись железа (Fe2O3) марки "Ч" и молотый нефтяной кокс при объемном соотношении 1:1. Слой восстанавливаемой окиси железа размещали при этом сверху слоя кокса.Example 1. In the reaction volume with a sealed vault was loaded with layers of iron oxide (Fe 2 O 3 ) brand "Ch" and ground petroleum coke with a volume ratio of 1: 1. The layer of reduced iron oxide was placed on top of the coke layer.

Подготовленную таким образом шихту нагревали в реакционном объеме наружным обогревом до температуры 1100.1150оС, отводя образующиеся газообразные продукты твердофазного химического взаимодействия снизу реакционной зоны.The mixture thus prepared was heated in the reaction volume by external heating to a temperature of 1100.1150 ° C, taking away the gaseous products of solid-phase chemical interaction from the bottom of the reaction zone.

При этом атомарный водород, регенерируемый твердым углеродом из паров воды, химически связанной и/или поглощенной восстанавливаемым веществом, вытесняет образующиеся газообразные продукты (окись углерода) из реакционного объема сверху вниз и, занимая его полностью, восстанавливает окись железа. At the same time, atomic hydrogen regenerated by solid carbon from water vapor chemically bound and / or absorbed by the reduced substance displaces the formed gaseous products (carbon monoxide) from the reaction volume from top to bottom and, occupying it completely, restores iron oxide.

После двухчасовой выдержки и последующего охлаждения анализировали химический состав полученного спека. Массовая доля железа составила 99,88%
П р и м е р 2. Окись кобальта (СаО) и нефтяной кокс аналогично условиям примера 1 нагревали до температуры 1300оС и выдерживали в течение 2 ч. Анализ химического состава продукта восстановления показал практически 100%-ное содержание кобальта (Si 0,02% Al 0,01% Mg 0,01% Ca 0,02; Fe 0,05%).
After two hours of exposure and subsequent cooling, the chemical composition of the obtained cake was analyzed. Mass fraction of iron was 99.88%
EXAMPLE Example 2 of cobalt oxide (CaO) and petroleum coke is similar to that of Example 1 was heated to a temperature of 1300 C and maintained for 2 hours. Analysis of the chemical composition of the reduction product showed almost 100% cobalt content (Si 0 02% Al 0.01% Mg 0.01% Ca 0.02; Fe 0.05%).

П р и м е р 3. Железорудный концентрат химического состава, мас. Fe 62,5; SiO2 4,26; Al2O3 2,57; MnO 0,06; CaO 0,101; MgO 3,37; TiO2 0,254 и нефтяной кокс аналогично условиям примера 1 нагревали до температуры 1200оС и выдерживали в течение 3 ч.PRI me R 3. Iron ore concentrate chemical composition, wt. Fe 62.5; SiO 2 4.26; Al 2 O 3 2.57; MnO 0.06; CaO 0.101; MgO 3.37; TiO 2 0.254 and petroleum coke, similarly to the conditions of example 1, were heated to a temperature of 1200 about C and kept for 3 hours

Продукт восстановления разделили на металлическую и шлаковую составляющие. The recovery product was divided into metal and slag components.

Анализ металлической составляющей показал практически 100%-ное содержание железа с незначительной долей примесей, мас. Si 0,1; Al 0,03; Mg 0,02; Ca 0,01; Mn нет, Ti нет. Analysis of the metal component showed an almost 100% iron content with a small fraction of impurities, wt. Si 0.1; Al 0.03; Mg 0.02; Ca 0.01; Mn no, Ti no.

Анализ шлаковой составляющей выявил следующий химический состав, мас. Si 40; Al 8,1; Mg 1,5; Ca 0,2; Fe 4,0; Mn 10,0; Ti 3,0;
П р и м е р 4. Окись кремния и нефтяной кокс аналогично условиям примера 1 нагревали при температуре 1500-1600оС в течение 1,5-2 ч. Анализ химического состава продуктов восстановления показали, что он представляет собой 100% -ный карбид кремния кубической структуры.
Analysis of the slag component revealed the following chemical composition, wt. Si 40; Al 8.1; Mg 1.5; Ca 0.2; Fe 4.0; Mn 10.0; Ti 3.0;
PRI me R 4. Silicon oxide and petroleum coke, similarly to the conditions of example 1 was heated at a temperature of 1500-1600 about C for 1.5-2 hours. Analysis of the chemical composition of the reduction products showed that it is a 100% carbide silicon cubic structure.

П р и м е р 5. Аналогично примеру 1 полиметаллическую сульфидную руду, содержащую сульфиды железа, никеля, кобальта и нефтяной кокс, нагревали в течение 2 ч при температуре 750-800оС в реакционном объеме с герметичным сводом.PRI me R 5. Analogously to example 1, a polymetallic sulfide ore containing sulfides of iron, nickel, cobalt and petroleum coke, was heated for 2 hours at a temperature of 750-800 about In the reaction volume with a sealed arch.

Вскрытие реакционного объема показало, что образовавшийся спек имеет свойственные чистому сплаву металлов магнитные свойства. An autopsy of the reaction volume showed that the resulting cake has magnetic properties characteristic of a pure alloy of metals.

П р и м е р 6. Химически чистый сульфид молибдена и нефтяной кокс аналогично условиям примера 1 нагревали при температуре 800-900оС в течение 1,5-2 ч.PRI me R 6. Chemically pure molybdenum sulfide and petroleum coke similar to the conditions of example 1 was heated at a temperature of 800-900 about With for 1.5-2 hours

Анализ химического состава металлической составляющей показал, что он представляет собой 100%-ный молибден. Analysis of the chemical composition of the metal component showed that it is 100% molybdenum.

Таким образом, предлагаемый способ благодаря отличительным признакам, выполненным согласно изобретению, позволяет интенсифицировать получение металлов твердофазным углеродвосстановительным процессом, повысить степень их извлечения, а также за счет возможности осуществления процесса с большей скоростью при более низких температурах существенно снизить трудо- и энергозатраты. Thus, the proposed method due to the distinguishing features made according to the invention, allows to intensify the production of metals by solid-state carbon reduction process, to increase the degree of their extraction, and also due to the possibility of the process at a higher speed at lower temperatures, significantly reduce labor and energy costs.

Claims (1)

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ, включающий укладку в реакционном объеме восстанавливаемого вещества и углеродистого восстановителя слоями, нагрев и восстановление за счет твердофазного взаимодействия восстанавливаемого вещества с углеродистым восстановителем, отличающийся тем, что слой восстанавливаемого вещества размещают сверху слоя углеродистого восстановителя в реакционном объеме с герметичным сводом, а восстановление осуществляют в атмосфере атомарного водорода, при этом образующиеся газообразные продукты отводятся снизу реакционной зоны. METHOD FOR PRODUCING METALS, including laying in a reaction volume of a reducible substance and a carbon reducing agent in layers, heating and reduction due to the solid-phase interaction of the reducing substance with a carbon reducing agent, characterized in that the layer of the reduced substance is placed on top of the carbon reducing agent layer in the reaction volume with a sealed vault, and reduction carried out in an atmosphere of atomic hydrogen, while the resulting gaseous products are removed from the bottom of the reaction ion zone.
SU4943678 1991-04-02 1991-04-02 Method of metal production RU2033431C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4943678 RU2033431C1 (en) 1991-04-02 1991-04-02 Method of metal production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4943678 RU2033431C1 (en) 1991-04-02 1991-04-02 Method of metal production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2033431C1 true RU2033431C1 (en) 1995-04-20

Family

ID=21578375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4943678 RU2033431C1 (en) 1991-04-02 1991-04-02 Method of metal production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2033431C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2809973C2 (en) * 2019-04-01 2023-12-19 Гринайрон Х2 Аб Method and device for producing directly reduced metal

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент ФРГ N 3518555, кл. C 22B 5/00, 1986. *
2. Князев В.Ф. Бескоксовая металлургия железа. М.: Металлургия, 1972, с.139. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2809973C2 (en) * 2019-04-01 2023-12-19 Гринайрон Х2 Аб Method and device for producing directly reduced metal
RU2810184C2 (en) * 2019-04-01 2023-12-22 Гринайрон Х2 Аб Method and device for producing directly reduced metal
RU2810464C2 (en) * 2019-04-01 2023-12-27 Гринайрон Х2 Аб Method for producing directly reduced metal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4396423A (en) Process for recovering iron and zinc from steel making dusts
JPH0835020A (en) Method of recovering zinc from zinc-containing waste
Nafziger et al. Carbothermic reduction of domestic chromites
Donald et al. Reduction of electric arc furnace dust with solid iron powder
US3502461A (en) Method of reducing oxidic raw materials
Eric et al. The mechanism and kinetics of the carbothermic reduction of Mamatwan manganese ore fines
US4409021A (en) Slag decarbonization with a phase inversion
Geva et al. The effects of impurity elements on the reduction of wustite and magnetite to iron in CO/CO 2 and H 2/H 2 O gas mixtures
US4256496A (en) Production of metal carbides in pure form
RU2033431C1 (en) Method of metal production
US3836356A (en) Methods of treating silicious materials to form silicon carbide
EP0551216B1 (en) Autogenous roasting of iron ore
Reddy et al. Zinc fuming from lead blast furnace slag
US1786386A (en) Extraction of tin from ores or materials containing tin
US5376162A (en) Autogenous roasting of iron ore
WO1985001750A1 (en) Smelting nickel ores or concentrates
CA1071833A (en) Production of metals and carbides
SU908867A1 (en) Process for dephosphoration of manganese carbonate concentrates
Mikhail et al. Recovery of Nickel, Cobalt and Copper from Industrial Slags—I. Extraction into Iron Sulphide Matte
RU2247071C2 (en) Method for reducing of manganese oxide
RU2348697C1 (en) Method of metalls obtaining
RU2065504C1 (en) Charge for blast smelting of oxidized nickel-containing materials
US4101314A (en) Process for recovery of lead from lead sulfide concentrates
JPH11169814A (en) Treatment of hexavalent chromium containing waste
CA1055710A (en) Nickel matte refining by oxidation