RU2033431C1 - Method of metal production - Google Patents
Method of metal production Download PDFInfo
- 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
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
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
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
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)
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)
| 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 |
-
1991
- 1991-04-02 RU SU4943678 patent/RU2033431C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| 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)
| 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 | |
| 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 | |
| Ohno et al. | The reduction of titanium dioxide in titaniferous slags |