RU2217505C1 - Method of processing nickel-bearing iron ore raw material - Google Patents
Method of processing nickel-bearing iron ore raw material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2217505C1 RU2217505C1 RU2002107340A RU2002107340A RU2217505C1 RU 2217505 C1 RU2217505 C1 RU 2217505C1 RU 2002107340 A RU2002107340 A RU 2002107340A RU 2002107340 A RU2002107340 A RU 2002107340A RU 2217505 C1 RU2217505 C1 RU 2217505C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- furnace
- metallization
- reduction
- ferronickel
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности процессам металлизации и ферросплавному производству. The invention relates to metallurgy, in particular metallization processes and ferroalloy production.
Известен способ выплавки ферроникеля [1, с. 286], при котором переработку окисленных никелевых руд ведут в рудно-термических печах. Технологическая схема производства ферроникеля из окисленных никелевых руд включает агломерацию, сушку или прокаливание руды с частичным восстановлением оксидов железа и никеля до металлов в трубчатых вращающихся печах, плавку горячего огарка (700-900oС) на ферроникель в руднотермической печи в присутствии восстановителя, рафинирование и обогащение первичного ферроникеля в конвертере. Однако этот процесс очень энергоемкий, он включает такие энергоемкие процессы, как плавку в рудно-электротермической печи, кроме того, для нагрева оксидов металла во вращающейся трубчатой печи требуется использовать дополнительное топливо (природный, коксовый газ, угольная пыль и т.д.).A known method of smelting ferronickel [1, p. 286], in which oxidized nickel ores are processed in thermal ore furnaces. The technological scheme for the production of ferronickel from oxidized nickel ores includes sintering, drying or calcining the ore with partial reduction of iron and nickel oxides to metals in tubular rotary furnaces, smelting hot cinder (700-900 o C) on ferronickel in an ore-thermal furnace in the presence of a reducing agent, refining and enrichment of primary ferronickel in the converter. However, this process is very energy-intensive, it includes such energy-intensive processes as smelting in an ore-electrothermal furnace, in addition, additional fuel (natural gas, coke oven gas, coal dust, etc.) is required to heat metal oxides in a rotary tube furnace.
Основным недостатком этого процесса является значительный расход электроэнергии в руднотермической печи как на процесс плавления огарка, так и на процесс восстановления в руднотермической печи никеля и железа, так как процессы восстановления в трубчатой вращающейся печи при этом развиваются недостаточно. The main disadvantage of this process is the significant energy consumption in the ore-thermal furnace both for the cinder melting process and for the reduction process in the ore-thermal furnace of nickel and iron, since the recovery processes in the tubular rotary furnace are not sufficiently developed.
Известен также способ выплавки ферроникеля в доменной печи [2, с. 72], однако при этом используется дорогостоящий кокс, причем удельный расход кокса достигает 1000 кг/т чугуна. Кроме того, при этом способе экологические выбросы достигают значительных величин из-за наличия агломерационного и коксового производства, дающих наибольшее значение вредных выбросов в атмосферу. There is also a method of smelting ferronickel in a blast furnace [2, p. 72], however, expensive coke is used, and the specific consumption of coke reaches 1000 kg / t of pig iron. In addition, with this method, environmental emissions reach significant values due to the presence of sinter and coke production, giving the highest value of harmful emissions into the atmosphere.
Известен также способ частичного восстановления окатышей, причем процесс восстановления происходит в шахтной печи путем использования восстановительных газов, получаемых в газификаторе с жидкой ванной [3]. При этом способе возможно использование для газификации и процессов восстановления дешевого углеродосодержащего материала, как правило, это низкосортные угли. Однако в этом случае требуется специальный процесс получения окисленных окатышей, не предусмотрено использование никель-железосодержащих материалов, а температура газа, подаваемого в шахтную печь, составляет 850-900oС.There is also a method of partial recovery of pellets, and the recovery process takes place in a shaft furnace by using reducing gases obtained in a gasifier with a liquid bath [3]. With this method, it is possible to use cheap carbon-containing material for gasification and reduction processes, as a rule, these are low-grade coals. However, in this case, a special process for producing oxidized pellets is required, nickel-iron-containing materials are not provided, and the temperature of the gas supplied to the shaft furnace is 850-900 o C.
Известен также способ бескоксовой переработки ванадийсодержащего рудного сырья с получением легированной ванадием стали [4], в котором из ванадийсодержащего сырья дополнительно получают ванадий полупродукт и шлак в плавильном газификаторе с жидкой ванной при газификации угля и углеродсодержащих материалов с одновременным получением горячего восстановительного газа, который с температурой 850-1050oС и с расходом 2000-2700 м3/т сырья подают в шахтную печь для металлизации ванадийсодержащего сырья, при этом получаемый ванадийсодержащий полупродукт и шлак используют в качестве дополнительной металлошихты для процесса плавки в дуговой печи. Кроме того, экспортный газ из печи металлизации используют в качестве дополнительного топлива в электропечи. Однако в этом случае для процессов восстановления рудного сырья используются лишь восстановительные газы, температура восстановительного газа 850-1050oС, что не обеспечивает эффективное протекание процессов в случае получения ферроникеля (при одновременном восстановлении никеля и железа). Кроме того, в газификаторе с жидкой ванной не используется надшлаковая коксовая или графитовая кусковая насадка, что затрудняет процесс получения восстановительных газов нужной повышенной температуры. Не предусмотрены и использование никель-железосодержащих материалов, продувка металла в электропечи для рафинирования никеля и использование экспортного газа для дополнительного восстановления никеля в электропечи.There is also known a method of coke-free processing of vanadium-containing ore raw materials to produce vanadium-alloyed steel [4], in which vanadium-based intermediate and slag are additionally obtained from vanadium-containing raw materials in a melting gasifier with a liquid bath during the gasification of coal and carbon-containing materials with the simultaneous production of hot reducing gas, which has a temperature 850-1050 o C and at a rate of 2000-2700 m 3 / t of feed fed to the shaft furnace for metallizing the vanadium-containing raw materials, the resulting vanadium floor Recreatives Products and slag are used as an additional smelting process for metal charge in an arc furnace. In addition, export gas from a metallization furnace is used as additional fuel in an electric furnace. However, in this case, only reduction gases are used for the reduction processes of ore raw materials, the temperature of the reducing gas is 850-1050 o С, which does not ensure the effective course of the processes in the case of ferronickel production (while reducing nickel and iron). In addition, in the gasifier with a liquid bath, the above-slag coke or graphite lump nozzle is not used, which complicates the process of obtaining reducing gases of the desired elevated temperature. The use of nickel-iron-containing materials, metal blowing in an electric furnace for refining nickel, and the use of export gas for additional reduction of nickel in an electric furnace are also not provided.
Таким образом, известен способ выплавки ферроникеля, принятый за прототип [1, с. 286] , при котором проводится получение горячего огарка в трубчатой вращающейся печи, а плавку горячего огарка и восстановительные процессы проводят на ферроникель в рудно-термической печи в присутствии восстановителя. Thus, a known method of smelting ferronickel, adopted as a prototype [1, p. 286], in which hot cinder is obtained in a tubular rotary kiln, and hot cinder is melted and reduction processes are carried out on ferronickel in an ore-thermal furnace in the presence of a reducing agent.
Однако недостатком этого способа является высокая энергоемкость процесса, включающего плавку в рудно-электротермической печи в присутствии восстановителя и необходимость использования дополнительного топлива во вращающейся печи (природного, коксового газа, угольной пыли и т.д.). При этом дорогостоящая электрическая энергия расходуется как на процесс плавления твердой фазы, так и на эндотермические процессы восстановления никеля. Требуется также дополнительное обогащение ферроникеля в конвертере. Кроме того, вследствие наличия окислительной атмосферы во вращающейся трубчатой печи происходит неконтролируемое горение твердого восстановителя в шихте с образованием диоксида углерода, что резко замедляет процессы восстановления и требует значительного - до 60-80 м удлинения трубчатых печей. При горении твердого восстановителя в шихте температура в слое самопроизвольно и неконтролируемо изменяется, что не позволяет выдерживать оптимальную температурную траекторию по длине зоны восстановления, необходимую для эффективного протекания восстановительных процессов, а при повышении температуры образуются настыли и происходит снижение стойкости футеровки печи. Чрезмерно большая протяженность зоны восстановительных процессов и большая длина печей приводит к значительным капитальным и эксплуатационным затратам, дополнительным потерям тепловой энергии через кладку печи, затрудняет процессы автоматизации и управления. However, the disadvantage of this method is the high energy intensity of the process, including smelting in an ore-electrothermal furnace in the presence of a reducing agent and the need to use additional fuel in a rotary kiln (natural, coke oven gas, coal dust, etc.). At the same time, expensive electrical energy is spent both on the process of melting the solid phase and on endothermic nickel reduction processes. Additional enrichment of ferronickel in the converter is also required. In addition, due to the presence of an oxidizing atmosphere in a rotary tube furnace, uncontrolled combustion of a solid reducing agent in a charge with the formation of carbon dioxide occurs, which drastically slows down the reduction processes and requires a significant extension of tube furnaces up to 60-80 m. When a solid reducing agent is burned in a charge, the temperature in the layer changes spontaneously and uncontrollably, which does not allow it to withstand the optimal temperature trajectory along the length of the reduction zone necessary for the effective course of recovery processes, and when the temperature rises, accretions form and the stability of the furnace lining decreases. The excessively large extent of the recovery process zone and the large length of the furnaces leads to significant capital and operating costs, additional losses of thermal energy through the laying of the furnace, and complicates the automation and control processes.
Задачей предлагаемого изобретения является удешевление процесса получения ферроникеля, снижение энергоемкости процесса и вредных выбросов в атмосферу, а также уменьшение капитальных и эксплуатационных затрат. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение никеля в ферроникеле. The objective of the invention is to reduce the cost of the process of producing ferronickel, reducing the energy intensity of the process and harmful emissions into the atmosphere, as well as reducing capital and operating costs. The technical result of the invention is to increase nickel in ferronickel.
Решение задачи достигается тем, что никельсодержащие железорудные материалы (например, содержащие хромоникелевую руду или концентрат с содержанием никеля свыше 0,4-0,5% и железа 35-50%) проходят восстановительную стадию металлизации в печи металлизации, например во вращающейся трубчатой печи или в шахтной печи, при этом используется двойной восстановитель - как углеродосодержащие твердые материалы, например, уголь или коксик (в шихте), так и дополнительно горячие восстановительные газы в атмосфере печи, получаемые при газификации дешевых углеродосодержащих материалов, например, угля или любых углеродсодержащих отходов в жидкой расплавленной ванне. При этом температура горячих восстановительных газов, поступающих из газификатора для восстановления никелевой руды, составляет значительно большую величину, чем в способах [3, 4] - 1100-1400oС, что обеспечивает нагрев никельсодержащих железорудных материалов и эффективное одновременное протекание процессов восстановления как никеля, так и железа, необходимых для получения ферроникеля. Указанная температура восстановительных газов обеспечивается на выходе из газификатора с жидкой расплавленной ванной. Газификатор при этом работает в смешанном режиме - с одновременным получением горячих восстановительных газов (ГВГ), металлического полупродукта (чугуна) и шлака. С целью стабилизации теплового режима газификатора и увеличения степени восстановления никеля дополнительно используется над шлаковым слоем кусковая коксовая или графитовая насадка. При загрузке в газификатор в качестве рудной части никельсодержащего железорудного сырья и материалов обеспечивается получение полупродукта с содержанием никеля до 5-10% и шлака с содержанием никеля 0,05-0,5%. В печи металлизации восстановительный газ используется на поддержание температуры материала в пределах 1000-1100oС, что обеспечивается за счет температуры поступающего горячего восстановительного газа 1100-1400oС, а также на восстановление никеля (до 90-95%) и железа (60-80%) по реакциям:
NiO + СО-->Ni + СО2, (1)
1/3 Fe2O3 + СО-->2/3 Fe + СO2, (2)
NiO + Н2-->Ni + H2O, (3)
1/3 Fe2O3 + Н2-->2/3 Fe + H2O (4)
Кроме того, в трубчатой печи обеспечивается и дополнительное твердофазное восстановление никеля и железа за счет загружаемых углеродосодержащих твердых материалов (уголь, коксик) по реакциям:
NiO + С-->Ni + СО, (5)
FeO + С-->Fe + СО (6)
Для эффективного протекания процессов восстановления никель-железосодержащего сырья требуется поддержание температуры восстановительного газа в пределах 1100-1400oС. Тогда по условиям теплопередачи в печи температура никельсодержащего железорудного материала обеспечивается в пределах 1000-1100oС. При более низкой температуре газа-восстановителя и соответственно материала уменьшается степень восстановления никеля и железа [5, с. 324]. При более высокой температуре материала (>1400oС) появляется опасность его размягчения и образования настылей [5, с. 325]. При температуре отходящих из газификатора газов более 1400oС для снижения его температуры перед подачей в печь металлизации до необходимого уровня предусмотрено использование в качестве охладителя части очищенного после восстановления газа.The solution to the problem is achieved by the fact that nickel-containing iron ore materials (for example, containing chromonickel ore or concentrate with a nickel content of more than 0.4-0.5% and iron 35-50%) go through the reduction stage of metallization in a metallization furnace, for example, in a rotary tube furnace or in a shaft furnace, a double reducing agent is used - both carbon-containing solid materials, for example coal or coke (in a charge), and additionally hot reducing gases in the furnace atmosphere obtained by gasification of cheap coal hydrogen-containing materials, such as coal or any carbon-containing waste in a molten molten bath. In this case, the temperature of the hot reducing gases coming from the gasifier for the reduction of nickel ore is much higher than in the methods [3, 4] - 1100-1400 o С, which ensures the heating of nickel-containing iron ore materials and the effective simultaneous occurrence of reduction processes like nickel, and iron, necessary to obtain ferronickel. The indicated temperature of the reducing gases is provided at the outlet of the gasifier with a liquid molten bath. At the same time, the gasifier operates in a mixed mode - with the simultaneous production of hot reducing gases (SHG), a metal intermediate (cast iron) and slag. In order to stabilize the thermal regime of the gasifier and increase the degree of nickel reduction, a lump of coke or graphite packing is additionally used over the slag layer. When loaded into the gasifier as the ore part of the nickel-containing iron ore raw materials and materials, an intermediate is obtained with a nickel content of up to 5-10% and slag with a nickel content of 0.05-0.5%. In the metallization furnace, reducing gas is used to maintain the temperature of the material in the range of 1000-1100 o С, which is ensured by the temperature of the incoming hot reducing gas 1100-1400 o С, as well as to restore nickel (up to 90-95%) and iron (60- 80%) by reactions:
NiO + CO -> Ni + CO 2 , (1)
1/3 Fe 2 O 3 + СО -> 2/3 Fe + СО 2 , (2)
NiO + H 2 -> Ni + H 2 O, (3)
1/3 Fe 2 O 3 + H 2 -> 2/3 Fe + H 2 O (4)
In addition, an additional solid-phase reduction of nickel and iron is ensured in the tube furnace due to the loadable carbon-containing solid materials (coal, coke) by the reactions:
NiO + С -> Ni + СО, (5)
FeO + С -> Fe + СО (6)
For the effective course of the recovery processes of nickel-iron-containing raw materials, it is necessary to maintain the temperature of the reducing gas in the range of 1100-1400 o C. Then, under the conditions of heat transfer in the furnace, the temperature of the nickel-containing iron ore material is ensured in the range of 1000-1100 o C. At a lower temperature of the reducing gas and, accordingly, the material decreases the degree of recovery of Nickel and iron [5, p. 324]. At a higher temperature of the material (> 1400 o C) there is a danger of softening and the formation of accretions [5, p. 325]. When the temperature of the gases leaving the gasifier is more than 1400 ° C, in order to lower its temperature before supplying the metallization to the required level, it is envisaged to use part of the gas purified after reduction as a cooler.
Создание в трубчатой печи восстановительной атмосферы при использовании горячих восстановительных газов обеспечивает резкое в 1,5-2,0 раза повышение эффективности протекания восстановительных процессов как за счет использования двойного восстановителя - газообразного и твердого, так и за счет предотвращения окислительного горения твердого восстановителя в шихте печи. The creation of a reducing atmosphere in a tubular furnace using hot reducing gases provides a sharp 1.5-2.0-fold increase in the efficiency of the recovery processes both by using a double reducing agent - gaseous and solid, and by preventing oxidative combustion of solid reducing agent in the furnace charge .
После обжига восстановленная никелевая руда (губка) поступает в электропечь. В электропечь также подается жидкий полупродукт из газификатора с жидкой ванной и никельсодержащий шлак. Кроме того, в топливно-кислородных горелках используется кислород и часть газа, выходящего из печи металлизации (экспортного газа) для снижения расхода электроэнергии и продувки металла для дополнительного восстановления никеля за счет оксида углерода экспортного газа и для очистки получаемого ферроникеля от примесей при продувке кислородом. After firing, the reduced nickel ore (sponge) enters the electric furnace. A liquid intermediate from a gasifier with a liquid bath and nickel-containing slag are also supplied to the electric furnace. In addition, oxygen and fuel burners use oxygen and part of the gas leaving the metallization furnace (export gas) to reduce energy consumption and purge the metal for additional nickel reduction due to carbon monoxide from the export gas and to purify the resulting nickel from impurities when purged with oxygen.
В газификатор с жидкой ванной загружается никельсодержащее железорудное сырье, например хромоникелевая руда с содержанием никеля свыше 0,4-0,5%, а также любые никельсодержащие материалы с содержанием никеля до 70%. Nickel-containing iron ore raw materials are loaded into a gasifier with a liquid bath, for example, nickel-chromium ore with a nickel content of more than 0.4-0.5%, as well as any nickel-containing materials with a nickel content of up to 70%.
Кроме того, в газификатор подаются углеродсодержащие материалы, например уголь или любые углеродсодержащие отходы. В газификаторе с жидкой ванной происходит жидкофазное восстановление никеля и железа по реакциям типа (5) и (6). In addition, carbon-containing materials, such as coal or any carbon-containing waste, are fed into the gasifier. In a gasifier with a liquid bath, liquid-phase reduction of nickel and iron occurs according to reactions of types (5) and (6).
Для дополнительного увеличения содержания никеля в получаемом ферроникеле и повышения марочности ферроникеля дополнительно вводится следующая технологическая цепочка. Полученная в трубчатой печи никелевая губка охлаждается, измельчается и подвергается сепарации в слабом магнитном поле с дополнительным обогащением металлизированным никелем. Полученный концентрат загружается в электропечь или другой сталеплавильный агрегат, а бедная никелевая губка направляется в газификатор с жидкой ванной. To further increase the nickel content in the resulting ferronickel and increase the purity of ferronickel, the following process chain is additionally introduced. The nickel sponge obtained in the tube furnace is cooled, crushed, and separated in a weak magnetic field with additional enrichment with metallized nickel. The resulting concentrate is loaded into an electric furnace or other steelmaking unit, and the poor nickel sponge is sent to a gasifier with a liquid bath.
При этом выдерживаются следующие параметры технологического процесса. In this case, the following process parameters are maintained.
Основным продуктом плавки в электропечи или в другом агрегате является ферроникель с содержанием никеля более 3,5-4,0%. При этом металлическая часть шихты включает никелевую губку (губчатый ферроникель), полученный во вращающейся трубчатой печи или в шахтной печи с содержанием никеля свыше 0,4-0,5%, а также никельсодержащего полупродукт с содержанием никеля свыше 2-10% и шлак с содержанием никеля свыше 0,05-0,5%, полученные в газификаторе с жидкой ванной при его работе в смешанном режиме (с одновременным получением восстановленного газа, металлического полупродукта и шлака). The main product of smelting in an electric furnace or in another unit is ferronickel with a nickel content of more than 3.5-4.0%. The metal part of the charge includes a nickel sponge (sponge ferronickel) obtained in a rotary tube furnace or in a shaft furnace with a nickel content of more than 0.4-0.5%, as well as a nickel-containing intermediate with a nickel content of more than 2-10% and slag with nickel content in excess of 0.05-0.5%, obtained in a gasifier with a liquid bath when it is in mixed mode (with the simultaneous production of reduced gas, metallic intermediate and slag).
С целью дополнительного повышения содержания никеля в ферроникеле после получения металлизированной губки в трубчатой печи проводится ее охлаждение, измельчение и магнитная сепарация. Тогда в качестве металлической части шихты электропечи используется никельсодержащий отсепарированный концентрат с содержанием никеля свыше 2-10% и также никельсодержащий полупродукт и шлак. In order to further increase the nickel content in ferronickel after receiving a metallized sponge in a tube furnace, it is cooled, crushed and magnetically separated. Then, a nickel-containing separated concentrate with a nickel content of more than 2-10% and also a nickel-containing intermediate and slag are used as the metal part of the electric furnace charge.
В электропечь также подается часть экспортного газа, выходящего из трубчатой печи, и кислорода для сжигания в топливно-кислородных горелках из расчета получения тепловой мощности до трети от электрической мощности печи, а также для дополнительного восстановления никеля из шлаковой фазы за счет оксида углерода экспортного газа. Part of the export gas leaving the tube furnace and oxygen for combustion in fuel and oxygen burners are also fed into the electric furnace, taking into account the heat output up to one third of the electric power of the furnace, as well as for additional reduction of nickel from the slag phase due to carbon monoxide from the export gas.
При этом металлическая часть шихты состоит из трубчатого ферроникеля с содержанием никеля свыше 0,4-0,5%, никельсодержащего отсепарированного концентрата губчатого ферроникеля с содержанием никеля свыше 2-10%, получаемого после магнитной сепарации обожженной в трубчатой печи никелевой руды, а также никельсодержащего полупродукта с содержанием никеля свыше 2-10% и никельсодержащего шлака с содержанием никеля 0,05-0,5%, полученные в газификаторе с жидкой ванной при его работе в смешанном режиме (с одновременным получением восстановительного газа, металлического полупродукта и шлака). The metal part of the charge consists of a tubular ferronickel with a nickel content of more than 0.4-0.5%, a nickel-containing separated concentrate of sponge ferronickel with a nickel content of more than 2-10%, obtained after magnetic separation of the nickel ore calcined in a tubular furnace, as well as nickel-containing intermediate with a nickel content of more than 2-10% and nickel-containing slag with a nickel content of 0.05-0.5%, obtained in a gasifier with a liquid bath during its operation in a mixed mode (with the simultaneous production of reducing gas , metal intermediate and slag).
В газификатор с жидкой ванной загружают углеродсодержащий материал, например уголь или любые углеродсодержащие отходы с расходом в пересчете на энергетический уголь 0,5-0,6 кг/м3 восстановительного газа, а также никель-железосодержащее рудное сырье, например, хромоникелевая руда, никельсодержащие агломерат, окатыши или брикеты с содержанием никеля свыше 0,5%, а также любые никельсодержащие материалы с содержанием никеля до 70%. Кроме того, в газификатор загружается отсепарированная бедная никелевая губка, получаемая в качестве остатка после магнитной сепарации обожженной в трубчатой печи никелевой руды.A carbon-containing material, for example coal or any carbon-containing waste with a consumption in terms of steam coal of 0.5-0.6 kg / m 3 of reducing gas, as well as nickel-iron-containing raw materials, for example, nickel-chromium ore, nickel-containing, are loaded into a liquid bath gasifier sinter, pellets or briquettes with a nickel content of more than 0.5%, as well as any nickel-containing materials with a nickel content of up to 70%. In addition, a separated poor nickel sponge, which is obtained as a residue after magnetic separation of nickel ore calcined in a tube furnace, is loaded into the gasifier.
В печь металлизации, например в трубчатую или шахтную печь, загружается никельсодержащее железорудное сырье, например хромоникелевая руда, никельсодержащий агломерат или окатыши с содержанием никеля свыше 0,4-0,5%, а процесс восстановления проводят горячим восстановительным газом с температурой 1100-1400oС и содержанием СО = 40-60%, Н2 = 25-35%, получаемого в газификаторе с жидкой ванной до степени металлизации никеля 90-95%, железа - 60-80% и расходом восстановительного газа 1500-2200 м3/т полупродукта. Кроме того, для увеличения степени восстановления в шихту печи металлизации добавляют твердый восстановитель - уголь или коксик в количестве до 2-3% от массы шихты. При необходимости увеличения содержания никеля в ферроникеле в блоке магнитной сепарации никельсодержащая губка, полученная в печи металлизации, подвергается охлаждению, измельчению и магнитной сепарации. При этом отсепарированный концентрат поступает в электропечь или другую сталеплавильную печь, а бедный никелем остаток после сепарации поступает в газификатор с жидкой ванной.Nickel-containing iron ore raw materials, such as chromium-nickel ore, nickel-containing sinter or pellets with a nickel content of more than 0.4-0.5%, are loaded into a metallization furnace, for example a tube or shaft furnace, and the reduction process is carried out with hot reducing gas with a temperature of 1100-1400 o С and СО content = 40-60%, Н 2 = 25-35%, obtained in a gasifier with a liquid bath to a nickel metallization degree of 90-95%, iron - 60-80% and a reducing gas flow rate of 1500-2200 m 3 / t intermediate. In addition, to increase the degree of reduction, a solid reducing agent is added to the charge of the metallization furnace — coal or coke in an amount of up to 2-3% of the mass of the charge. If it is necessary to increase the nickel content in ferronickel in the magnetic separation unit, the nickel-containing sponge obtained in the metallization furnace is subjected to cooling, grinding and magnetic separation. In this case, the separated concentrate enters an electric furnace or other steel-smelting furnace, and the nickel-poor residue after separation enters the gasifier with a liquid bath.
На чертеже представлено устройство, реализующее предлагаемый способ. The drawing shows a device that implements the proposed method.
Оно содержит газификатор 1, печь для металлизации 2, электросталеплавильную печь 3, охладитель губки 4, измельчитель губки 5, магнитный сепаратор 6, пылеочиститель 7, бункер пыли 8. It contains a gasifier 1, a metallization furnace 2, an electric steel furnace 3, a sponge cooler 4, a sponge grinder 5, a magnetic separator 6, a dust cleaner 7, a dust bin 8.
Устройство работает следующим образом. В газификатор 1 через засыпное устройство подают углеродсодержащий материал 9, например уголь или любые углеродсодержащие отходы, никель-железосодержащее рудное сырье 10, например хромоникелевую руду, агломерат, окатыши или брикеты, а также любые никельсодержащие материалы (шлак, штейн, файнштейн и др.). Кроме того, загружается никельсодержащая пыль 11 из бункера 8 пылеочистки 7. Одновременно через фурмы подается кислород 12. Получаемые в процессе жидкофазного восстановления горячие восстановительные газы 13 подаются в трубчатую печь 2, при необходимости может в трубчатую печь подаваться также воздух для горения 14. С другой стороны (со стороны загрузки) в трубчатую печь 2 подают рудное никель-железосодержащее сырье 15, например хромоникелевую руду или агломерат, а также твердый восстановитель - уголь или коксик 16. Отработанный после восстановительных процессов газ 17 направляется в систему очистки 7. Часть очищенного газа 18 используется для регулирования температуры горячих восстановительных газов перед их подачей в печь для металлизации, часть 19 используется как топливо в электропечи 3, а часть 20 используется для получения пара и электроэнергии как вторичных энергетических ресурсов. Получаемая в пылеулавливателе 7 пыль из бункера 8 направляется в газификатор 1. The device operates as follows. A carbon-containing material 9, for example coal or any carbon-containing waste, nickel-iron ore raw materials 10, for example chromium-nickel ore, sinter, pellets or briquettes, as well as any nickel-containing materials (slag, matte, matte, etc.) are fed into the gasifier 1 through a filling device. . In addition, nickel-containing dust 11 is loaded from the dust cleaning hopper 8. At the same time, oxygen 12 is supplied through the tuyeres. The hot reducing gases obtained during the liquid-phase reduction process 13 are supplied to the tube furnace 2, and if necessary, combustion air 14 can also be supplied to the tube furnace. sides (from the loading side) to the tube furnace 2 serves ore nickel-iron-containing raw materials 15, such as chromium-nickel ore or agglomerate, as well as solid reducing agent - coal or coke 16. Used after reduction During the process, gas 17 is sent to the treatment system 7. Part of the purified gas 18 is used to control the temperature of the hot reducing gases before being fed to the metallization furnace, part 19 is used as fuel in the electric furnace 3, and part 20 is used to produce steam and electricity as secondary energy resources. Received in the dust collector 7 dust from the hopper 8 is sent to the gasifier 1.
Получаемая в трубчатой или шахтной печи металлизированная никельсодержащая губка 21 направляется в электропечь 3. В случае необходимости увеличения содержания никеля в ферроникеле металлическая губка 21 (на фиг.1 эта технологическая цепочка отмечена пунктиром) направляется в охладитель 4, измельчитель 5 и магнитный сепаратор 6. При этом обогащенная в магнитном сепараторе 6 богатая губка 22 направляется в электропечь, а бедная 23 подается в газификатор. В электропечь 3 таким образом загружается металлизированная никельсодержащая губка 21 (или обогащенная губка 22), полупродукт 24 и шлак 25 из газификатора 1, а также подается экспортный газ 19 и кислород 26. Продуктами электроплавки являются ферроникель 27 и шлак 28. Obtained in a tube or shaft furnace, a metallized nickel-containing sponge 21 is sent to the electric furnace 3. If it is necessary to increase the nickel content in the ferronickel, the metal sponge 21 (dashed in Fig. 1) is sent to cooler 4, grinder 5 and magnetic separator 6. When this enriched in a magnetic separator 6, the rich sponge 22 is sent to the electric furnace, and the poor 23 is fed into the gasifier. Thus, metallized nickel-containing sponge 21 (or enriched sponge 22), intermediate 24 and slag 25 from gasifier 1 are thus loaded into electric furnace 3, and export gas 19 and oxygen 26 are also supplied. The products of electric melting are ferronickel 27 and slag 28.
Преимуществом данного способа является повышение степени восстановления никеля в печи металлизации за счет высокой температуры восстановительного газа 1300-1400oС и снижение себестоимости за счет замены части электроэнергии, применяемой для рудно-термической восстановительной плавки дешевым углем или любыми углесодержащими продуктами, в том числе отходами. При использовании при плавке в электропечи наряду с твердым металлизированным продуктом жидкого никельсодержащего полупродукта расход электроэнергии дополнительно снижается до 100 кВт•ч при 30-40% жидкого полупродукта в шихте электропечи. Кроме того, концентрация никеля повышается за счет использования тройного комбинированного как газового, так и твердофазного и жидкофазного восстановления оксидов никеля, а также за счет дополнительной магнитной сепарации металлизированной никелевой губки.The advantage of this method is to increase the degree of nickel reduction in the metallization furnace due to the high temperature of the reducing gas 1300-1400 o C and reducing costs by replacing part of the electricity used for ore-thermal reduction smelting with cheap coal or any coal-containing products, including waste. When used in melting in an electric furnace, along with the solid metallized product of a liquid nickel-containing intermediate, the energy consumption is additionally reduced to 100 kWh at 30-40% of the liquid intermediate in the charge of the electric furnace. In addition, the nickel concentration is increased due to the use of a triple combined gas and solid-phase and liquid-phase reduction of nickel oxides, as well as due to the additional magnetic separation of the metallized nickel sponge.
При этом также в 1,5-2 раза снижается требуемая протяженность зоны восстановления (длина, высота печи), что при строительстве и реконструкции агрегатов приведет к соответствующему снижению капитальных и эксплуатационных затрат, а также тепловых потерь. At the same time, the required length of the recovery zone (length, height of the furnace) also decreases by a factor of 1.5–2, which during construction and reconstruction of units will lead to a corresponding reduction in capital and operating costs, as well as heat losses.
Источники информации
1. Тарасов А.В., Уткин Н.И. Общая металлургия. - М.: Металлургия, 1997, 286 с.Sources of information
1. Tarasov A.V., Utkin N.I. General metallurgy. - M.: Metallurgy, 1997, 286 p.
2. Кудинов Д.З., Субботина Н.А., Шаврин С.В. Изменение параметров газа по высоте доменной печи при выплавке чугуна 6% N 1 из бедных силикатно-никелевых руд // Известия вузов. Черная металлургия, 1999, 1. С. 72-73. 2. Kudinov D.Z., Subbotina N.A., Shavrin S.V. Change in gas parameters along the height of a blast furnace during the smelting of cast iron 6% N 1 from poor silicate-nickel ores // News of universities. Ferrous metallurgy, 1999, 1. S. 72-73.
3. Corex(R), Revolution of Ironmaking. Voest Alpine Inolu strianlagtnbau. Linz, 1994. p.21. 3. Corex (R), Revolution of Ironmaking. Voest Alpine Inolu strianlagtnbau. Linz, 1994. p.21.
4. Лисиенко В.Г., Роменец В.А., Пареньков А.Е. и др. Способ бескоксовой переработки ванадийсодержащего рудного сырья с получением легированной ванадием стали. Патент на изобретение 2167944 по заявке 98115858 от 11.08.98. 4. Lisienko V.G., Romenets V.A., Parenkov A.E. et al. A method of coke-free processing of vanadium-containing ore raw materials to produce vanadium alloyed steel. Patent for invention 2167944 according to application 98115858 from 08/11/98.
5. Леонтьев Л.И., Ватолин Н.А., Шаврин С.В., Шумаков Н.С. Пирометрическая переработка комплексных руд. - М.: Металлургия, 1997, 432 с. 5. Leontyev L.I., Vatolin N.A., Shavrin S.V., Shumakov N.S. Pyrometric processing of complex ores. - M.: Metallurgy, 1997, 432 p.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002107340A RU2217505C1 (en) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | Method of processing nickel-bearing iron ore raw material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002107340A RU2217505C1 (en) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | Method of processing nickel-bearing iron ore raw material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002107340A RU2002107340A (en) | 2003-09-27 |
| RU2217505C1 true RU2217505C1 (en) | 2003-11-27 |
Family
ID=32027563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002107340A RU2217505C1 (en) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | Method of processing nickel-bearing iron ore raw material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2217505C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005071126A1 (en) * | 2004-01-22 | 2005-08-04 | Anatoly Timofeevich Neklesa | Mehod for producing iron-nickel alloys from oxide materials and device for carrying out said method |
| RU2453617C2 (en) * | 2009-06-04 | 2012-06-20 | Сергей Фёдорович Павлов | Method of pyrometallurgical processing of oxidised nickel ores |
| RU2808305C1 (en) * | 2023-06-21 | 2023-11-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова" | Processing method for oxidized nickel ore |
-
2002
- 2002-03-22 RU RU2002107340A patent/RU2217505C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТАРАСОВ А.В. и др. Общая металлургия. - М.: Металлургия, 1997, с. 286. ЛЕОНТЬЕВ Л.И. и др. Пирометрическая переработка комплексных руд. - М.: Металлургия, 1997, с. 324-325. ПИМЕНОВ Л.И. и др. Переработка окисленных никелевых руд. - М.: Металлургия, 1972, с. 68-72. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005071126A1 (en) * | 2004-01-22 | 2005-08-04 | Anatoly Timofeevich Neklesa | Mehod for producing iron-nickel alloys from oxide materials and device for carrying out said method |
| RU2453617C2 (en) * | 2009-06-04 | 2012-06-20 | Сергей Фёдорович Павлов | Method of pyrometallurgical processing of oxidised nickel ores |
| RU2808305C1 (en) * | 2023-06-21 | 2023-11-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова" | Processing method for oxidized nickel ore |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1641945B1 (en) | Method and apparatus for improved use of primary energy sources in integrated steel plants | |
| Kurunov | The direct production of iron and alternatives to the blast furnace in iron metallurgy for the 21st century | |
| JPS62267409A (en) | Accumulation mill apparatus and its operation | |
| WO2009037587A2 (en) | Method and apparatus for the direct reduction of iron ores utilizing gas from a melter-gasifier | |
| EP2823073B1 (en) | Iron reduction process and equipment | |
| US6685761B1 (en) | Method for producing beneficiated titanium oxides | |
| CN102191348B (en) | Technological method and device for producing high-grade nickel and stainless steel by using oxidized pellet method | |
| CN102181776B (en) | Technique and device for producing high-grade nickel and stainless steel by reduction pelletization | |
| RU2217505C1 (en) | Method of processing nickel-bearing iron ore raw material | |
| AU2007285415B2 (en) | A method for the commercial production of iron | |
| WO2015041834A2 (en) | Steel production in a coke dry quenching system | |
| JP6476940B2 (en) | Manufacturing method of molten steel | |
| SU1641194A3 (en) | Process for producing hot metal or steel semiproducts from ferriferrous lump material | |
| US4412862A (en) | Method for the production of ferrochromium | |
| CA2979698C (en) | System and method of high pressure oxy-fired (hiprox) flash metallization | |
| JPS63213613A (en) | Combining type direct iron making method | |
| Dutta et al. | Alternate Ironmaking | |
| CN117858967A (en) | Method for operating a metallurgical plant for producing iron products | |
| Halim et al. | Future of Ironmaking | |
| KR20240041974A (en) | How to make iron melt | |
| RU2318024C1 (en) | Method of the non-coke reprocessing of the mining raw with production of the vanadium-alloyed steel | |
| CN116867912A (en) | Effluent gas recovery in direct reduction processes | |
| JPH11217614A (en) | Smelting reduction method of metal | |
| JP2666397B2 (en) | Hot metal production method | |
| Upadhya | Innovative Iron and Steelmaking |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090323 |