RU2034034C1

RU2034034C1 - Method of ferryferous materials with nonferrous metals ingredients pyrometallurgical processing

Info

Publication number: RU2034034C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Роменец; В.С. Валавин; Г.С. Подгородецкий; А.К. Сверчкова; С.В. Вандарьев; А.Д. Яценко-Жук; Ю.В. Похвиснев; В.А. Дудоров
Original assignee: Московский институт стали и сплавов
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method of ferryferous materials with nonferrous metals ingredients pyrometallurgical processing provides for loading and smelting of processing materials and calcium-containing fusing agents in liquid slag bath, bubbled by oxygen-containing gas; loading of carbonic reducing agent; separate discharge of metal and slag; removal of gasses and catching gasses holding dust, beneficiated by nonferrous metals. Method also provides for addition in charge of materials, that have sodium or potassium in amounts of 0.5 - 20 kg of sodium, 1.0 - 3.5 kg potassium per 1 kg of sulfur, that is fed with charge materials. EFFECT: method allows to utilize wastes with shares of sodium and potassium, to decrease ejection of sulfur-containing substances into atmosphere. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переработке железосодержащих материалов с примесями цветных металлов, а также при производстве стали. The invention relates to metallurgy and can be used in the processing of iron-containing materials with impurities of non-ferrous metals, as well as in the production of steel.

Целью изобретения является снижение вредных выбросов серосодержащих веществ в атмосферу. The aim of the invention is to reduce harmful emissions of sulfur-containing substances in the atmosphere.

Это достигается тем, что в известном способе пирометаллургической переработки железосодержащих материалов с примесями цветных металлов, включающем загрузку и расплавление перерабатываемых материалов и кальцийсодержащих флюсов в жидкой шлаковой ванне, барботируемой кислородсодержащим газом, подачу кислородсодержащего газа выше уровня барботируемой ванны, загрузку углеродистого восстановителя, раздельный выпуск металла и шлака, отвод газов и улавливание из них пыли, обогащенной цветными металлами, в шихту добавляют материалы, содержащие натрий (и) или калий из расчета 0,5-2,0 кг Na, 1,0-3,5 кг К на 1 кг серы, поступающей с шихтовыми материалами. This is achieved by the fact that in the known method of pyrometallurgical processing of iron-containing materials with non-ferrous metal impurities, including loading and melting the processed materials and calcium-containing fluxes in a liquid slag bath, sparging with an oxygen-containing gas, supplying an oxygen-containing gas above the level of the sparged bath, loading of a carbonaceous metal and slag, the removal of gases and the collection of dust enriched in non-ferrous metals from them, materials containing Sodium (s) or potassium at the rate of 0.5-2.0 kg Na, 1.0-3.5 kg K per 1 kg of sulfur supplied with charge materials.

На основании экспериментальных данных, полученных на опытной установке печи процесса жидкофазного восстановления на Новолипецком металлургическом комбинате, установлено, что основная масса серы (85-90%) при плавке руды и шлама удаляется из печи с отходящими газами, при этом доля серы, удаляемой со шлаком, не превышает 8% с металлом 2-7%
Анализ газа, выходящего из барботируемой ванны, показал, что сера в этом газе присутствует в виде SO₂, COS, CS₂, H₂S, CS. После дожигания этих газов в котле-охладителе, сера находится в основном в виде SO₂.Based on the experimental data obtained at the pilot installation of the liquid-phase reduction furnace at the Novolipetsk Metallurgical Plant, it was found that the bulk of the sulfur (85-90%) during smelting of ore and sludge is removed from the furnace with exhaust gases, while the proportion of sulfur removed with slag does not exceed 8% with metal 2-7%
Analysis of the gas leaving the bubbling bath showed that sulfur in this gas is present in the form of SO ₂ , COS, CS ₂ , H ₂ S, CS. After the combustion of these gases in the boiler-cooler, sulfur is mainly in the form of SO ₂ .

В процессе жидкофазного восстановления из-за отсутствия слоя шихтовых материалов и зоны циркуляции в печи происходит значительный переход щелочных материалов в газовую фазу, в количествах 50-80% от прихода. При этом пары щелочных металлов до температуры 1000^oС находятся в газах в атомарном виде.In the process of liquid-phase recovery due to the absence of a layer of charge materials and a circulation zone in the furnace, a significant transition of alkaline materials to the gas phase occurs, in amounts of 50-80% of the arrival. In this case, pairs of alkali metals to a temperature of 1000 ^o With are in gases in an atomic form.

Таким образом, с точки зрения удаления летучих материалов, процесс ПЖВ является предпочтительным по сравнению с доменной печью, что позволяет добиваться больших степеней извлечения. При существующих температурах отходящих газов (1400-1600^оС) и степеней дожигания до 0,9 щелочные и другие летучие цветные металлы находятся в газовой фазе и выходят из печи в виде паров.Thus, from the point of view of the removal of volatile materials, the process of life-saving is preferable in comparison with a blast furnace, which allows to achieve large degrees of extraction. With the existing flue gas temperatures (1400-1600 ° ^C) and degrees of afterburning to 0.9 alkali and other volatile non-ferrous metals are in the vapor phase and out of the furnace as a vapor.

В качестве эффективного абсорбента могут быть использованы отходы производств, содержащие щелочные металлы: "красный шлам" отход металлургического производства, отходы содовой промышленности, сода, поташ и т.п. As an effective absorbent, industrial wastes containing alkali metals can be used: red mud, metallurgical wastes, soda industry wastes, soda, potash, etc.

Достоинствами предлагаемых материалов, служащих добавками к шихтовым материалам для связывания серы являются: доступность и дешевизна, возможность очистки газа без предварительного обеспыливания, малая чувствительность сорбента к сопутствующим примесям в очищаемом газе. The advantages of the proposed materials, which serve as additives to the charge materials for binding sulfur, are: availability and low cost, the ability to purify gas without preliminary dust removal, low sensitivity of the sorbent to accompanying impurities in the gas to be cleaned.

Пары щелочных металлов, имеющие высокоразвитую поверхность, реагируют с оксидами серы с образованием сульфита. При высоких температурах сульфит под действием присутствующих в газе кислорода и паров воды окисляется в сульфат. Alkali metal vapors having a highly developed surface react with sulfur oxides to form sulfite. At high temperatures, sulfite is oxidized to sulfate by the action of oxygen and water vapor present in the gas.

В котле-охладителе при температурах меньше 1000^оС протекают реакции взаимодействия газообразных натрия или калия с окислами серы по реакциям:
2Na + SO₂ + O₂ Na₂SO₄,
2K + SO₂ + O₂ K₂SO₄.The boiler-cooler at temperatures below 1000 ^C. proceed reacting gaseous sodium or potassium with sulfur oxides by the reactions:
2Na + SO ₂ + O ₂ Na ₂ SO ₄ ,
2K + SO ₂ + O ₂ K ₂ SO ₄ .

Сульфаты натрия и калия в виде мелкодисперсной пыли улавливаются затем в газоочистке. В случае газоочистки жидкостного типа они переходят в раствор, при сухой улавливаются в аппаратах тонкой очистки газа. При этом сернистые соединения могут быть утилизированны при переработке тонкой пыли, содержащей цветные металлы. Sodium sulfate and potassium in the form of fine dust are then captured in a gas purification. In the case of liquid-type gas purification, they pass into the solution, while dry, they are trapped in fine gas purifiers. In this case, sulfur compounds can be disposed of in the processing of fine dust containing non-ferrous metals.

Использование предложенного способа позволит улучшить экологические показатели за счет снижения выбросов серосодержащих веществ в атмосферу, а также утилизировать отходы, содержащие натрий и калий. Using the proposed method will improve environmental performance by reducing emissions of sulfur-containing substances in the atmosphere, as well as utilize waste containing sodium and potassium.

Оптимальное количество соединений натрия или (и) калия, которые загружаются в печь ПЖВ, составляет 0,5-2,0 кг Na; 1,0-3,5 кг К на 1 кг серы, поступающей с шихтовыми материалами. The optimal amount of sodium or potassium compounds that are loaded into the ПЖВ furnace is 0.5–2.0 kg Na; 1.0-3.5 kg K per 1 kg of sulfur supplied with charge materials.

При соотношении Na/S < 0,5 или К/S < 1 падает степень очистки газов от серосодержащих газов до 85% что недопустимо в условиях осложненной экологической обстановки на металлургических предприятиях. Следует отметить, что нижний предел отношения немного меньше, чем это требуется по стехиометрии, т. к. степень газифицирования серы в ПЖВ составляет 80-85% и в процессе жидкофазного восстановления создаются благоприятные условия для восстановления и возгонки ряда цветных металлов в газовую фазу (Zn, Pb и др.), при этом пары этих металлов интенсивно взаимодействуют с серой, образуя сульфаты и сульфиды, что также приводит к уменьшению доли серосодержащих газов в отходящих газах ПЖВ. With a ratio of Na / S <0.5 or K / S <1, the degree of purification of gases from sulfur-containing gases drops to 85%, which is unacceptable in conditions of complicated environmental conditions at metallurgical enterprises. It should be noted that the lower limit of the ratio is slightly less than that required by stoichiometry, since the degree of gasification of sulfur in ПЖВ is 80-85% and favorable conditions are created for the reduction and sublimation of a number of non-ferrous metals into the gas phase during liquid-phase reduction (Zn , Pb, etc.), while the pairs of these metals intensively interact with sulfur, forming sulfates and sulfides, which also leads to a decrease in the proportion of sulfur-containing gases in the exhaust gases of the liquids.

Увеличение соотношения Na/S > 2 и K/S > 3,5 нецелесообразно, поскольку степень очистки отходящих газов от серосодержащих соединений остается практически на одном уровне (95%), однако это сопровождается перерасходом материалов и угля. An increase in the ratio Na / S> 2 and K / S> 3.5 is impractical, since the degree of purification of exhaust gases from sulfur-containing compounds remains almost at the same level (95%), however, this is accompanied by an excessive consumption of materials and coal.

П р и м е р. Предложенный способ испытан на ОУ ПЖВ НЛМК. В качестве железосодержащего материала использовали смесь кислородно-конвертерного и доменного производств. PRI me R. The proposed method was tested at the OS PZHV NLMK. As the iron-containing material used a mixture of oxygen-converter and blast furnace production.

В качестве восстановителя использовали уголь марки ОС. Загрузка шлама составляла 20 т/ч, угля 18 т/ч. В качестве хемосорбента использовали соду и поташ. As a reducing agent used coal brand OS. Sludge loading was 20 t / h, coal 18 t / h. Soda and potash were used as chemisorbent.

Средний химический состав шлама, мас. Fe_общ. 53,7; SiO₂ 4,6; MnO 1,15; S 0,19; P₂O₅ 0,16; СаО 6,95; MgO 1,90; Al₂O₃ 0,53; Zn 1,2; Pb 0,1; Na₂O 0,5; K₂O 0,7.The average chemical composition of the sludge, wt. Fe _commonly 53.7; SiO ₂ 4.6; MnO 1.15; S 0.19; P ₂ O ₅ 0.16; CaO 6.95; MgO 1.90; Al ₂ O ₃ 0.53; Zn 1,2; Pb 0.1; Na ₂ O 0.5; K ₂ O 0.7.

Средний технический состав угля, мас. А^с 12,4; V^с 13,0; S_общ. 0,4; As_общ. 0,026.The average technical composition of coal, wt. And ^with 12.4; V ^s 13.0; S _total 0.4; As _commonly 0.026.

В ходе опытов регулировали расход хемосорбента на каждый кг серы, поступающей с шихтовыми материалами. Концентрация серосодержащих газов определялась по методике ДФ "Энергосталь". During the experiments, the consumption of chemisorbent for each kg of sulfur supplied with the charge materials was regulated. The concentration of sulfur-containing gases was determined by the method of DF "Energostal".

Для дополнительного сравнения предлагаемого способа с существующими (вдувание соединений Na и К непосредственно в газовую фазу) были проведены контрольные вдувания Na₂CO₃ и K₂CO₃ в отходящие газы котла-охладителя. Вдувание осуществлялось в области температур 1200-1300^оС.For additional comparison of the proposed method with existing ones (injection of Na and K compounds directly into the gas phase), control injections of Na ₂ CO ₃ and K ₂ CO ₃ into the exhaust gases of the boiler-cooler were carried out. Blowing was carried out in the temperature range 1200-1300 ^about C.

Как видно из таблицы (режимы 12-15), вдувание карбонатов Na и К в отходящие газы менее эффективно по сравнению с их подачей в шлаковую ванну (режимы 2, 4, 7 и 9). Это связано с более развитой поверхностью реагирования (Na_газ и К_газ) по условиям предлагаемого способа.As can be seen from the table (modes 12-15), the injection of Na and K carbonates into the exhaust gases is less effective than their supply to the slag bath (modes 2, 4, 7, and 9). This is due to the more developed reaction surface (Na _gas and K _gas ) according to the conditions of the proposed method.

Необходимо отметить, что относительно невысокие степени очистки газов от серосодержащих компонентов (85-95%) объясняются несовершенством газоочистки ОУ ПЖВ, которая не обеспечивает полное улавливание мелкой пыли фракции менее 5 мкм. Использование в агрегатах более совершенных газоочисток (в особенности сухого типа) позволит довести степень очистки газа от соединений серы до 99-99,5%
Результаты анализов опытных плавок приведены в таблице. Из приведенных данных видно, что оптимальный расход хемосорбента соответствует п.п. 2, 3, 4, 7, 8, 9.It should be noted that the relatively low degree of gas purification from sulfur-containing components (85-95%) is explained by the imperfection of gas purification of the OS PZHV, which does not provide complete capture of fine dust fractions less than 5 microns. The use of more advanced gas purifications in units (especially of dry type) will make it possible to increase the degree of gas purification from sulfur compounds to 99-99.5%
The results of the analysis of experimental swimming trunks are given in the table. From the above data it is seen that the optimal consumption of chemisorbent corresponds to p.p. 2, 3, 4, 7, 8, 9.

Таким образом, применение предлагаемого способа пирометаллургической переработки железосодержащих материалов позволяет существенно снизить выбросы серосодержащих соединений в атмосферу. Thus, the application of the proposed method of pyrometallurgical processing of iron-containing materials can significantly reduce emissions of sulfur-containing compounds in the atmosphere.

Claims

METHOD OF PYROMETALLURGICAL PROCESSING OF IRON-CONTAINING MATERIALS, IMPURITIES OF NON-FERROUS METALS, mainly in the ПЖВ furnace, including loading and melting of processed materials and calcium-containing fluxes into a liquid slag-containing oxygen-containing gas bath the removal of gases and the collection of dust and sulfur from them, characterized in that, in order to reduce harmful emissions of sulfur-containing x of substances into the atmosphere, materials containing sodium or potassium compounds are loaded into the furnace, at the rate of 0.5 2 kg Na or 1.0 3.5 kg K per 1 kg of sulfur supplied with charge materials.