RU2613833C1 - Deposphorization method of iron ores and concentrates - Google Patents

Deposphorization method of iron ores and concentrates Download PDF

Info

Publication number
RU2613833C1
RU2613833C1 RU2015140274A RU2015140274A RU2613833C1 RU 2613833 C1 RU2613833 C1 RU 2613833C1 RU 2015140274 A RU2015140274 A RU 2015140274A RU 2015140274 A RU2015140274 A RU 2015140274A RU 2613833 C1 RU2613833 C1 RU 2613833C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
carbon monoxide
iron
dephosphorization
phosphorus
Prior art date
Application number
RU2015140274A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вениамин Яковлевич Дашевский
Геннадий Станиславович Подгородецкий
Лариса Алексеевна Полулях
Александр Львович Петелин
Леопольд Игоревич Леонтьев
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority to RU2015140274A priority Critical patent/RU2613833C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2613833C1 publication Critical patent/RU2613833C1/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method includes the melting of iron ore concentrate in the furnace and dephosphorization of iron-containing oxide melt. The melt temperature is adjusted to a temperature of 1000-1800°C and dephosphorization is performed by blowing of the melt with gaseous carbon monoxide.
EFFECT: invention allows to obtain a cast iron with low phosphorus content.
3 cl, 1 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано в процессах получения чугуна из окисленного железосодержащего сырья - руд и концентратов.The invention relates to the field of ferrous metallurgy and can be used in the processes of producing cast iron from oxidized iron-containing raw materials - ores and concentrates.

Железорудное сырье России характеризуется содержанием фосфора 0,05-0,2% и более. Фосфор, поступающий в доменную печь с железорудным сырьем, практически полностью переходит в чугун. Получить в доменной печи чугун с низким содержанием фосфора невозможно.Iron ore in Russia is characterized by a phosphorus content of 0.05-0.2% or more. Phosphorus entering the blast furnace with iron ore is almost completely converted to cast iron. It is impossible to obtain cast iron with a low phosphorus content in a blast furnace.

Известен способ для получения чугуна с низким содержанием фосфора. По этому способу выплавленный чугун необходимо подвергать внепечной обработке. В этом процессе фосфор переводят из металла в шлак путем его окисления. Благоприятными условиями протекания процесса дефосфорации в этом случае являются высокая окисленность и высокая основность шлака, которым обрабатывают металл. Высокое содержание углерода в чугуне препятствует протеканию процесса окисления фосфора. (Е.Ф. Вегман, Б.И. Жеребин, А.Н. Похвиснев, Ю.С. Юсфин и др. Металлургия чугуна. М.: ИКЦ «Академкнига». 2004. 774 с.)A known method for producing cast iron with a low phosphorus content. According to this method, smelted cast iron must be subjected to out-of-furnace treatment. In this process, phosphorus is converted from metal to slag by its oxidation. Favorable conditions for the process of dephosphorization in this case are high oxidation and high basicity of the slag, which is treated with metal. The high carbon content in cast iron prevents the oxidation of phosphorus. (E.F. Vegman, B.I.

Недостатком описанного способа дефосфорации является проведение дополнительной операции обработки полученного чугуна. Для проведения этого процесса необходимо создание специальной установки. Осуществление внепечной дефосфорации чугуна требует значительных энергетических и материальных затрат. Поэтому основную массу чугуна не подвергают процессу внепечной дефосфорации.The disadvantage of the described method of dephosphorization is the additional processing of the obtained cast iron. To carry out this process, it is necessary to create a special installation. The implementation of out-of-furnace dephosphorization of cast iron requires significant energy and material costs. Therefore, the bulk of cast iron is not subjected to the process of extra-furnace dephosphorization.

Техническим результатом, достигаемым в изобретении, является дефосфорация расплавов железных руд и концентратов до проведения процесса восстановления железа из оксидного расплава и получение затем чугуна с низким содержанием фосфора.The technical result achieved in the invention is the dephosphorization of iron ore melts and concentrates before the process of reducing iron from the oxide melt and then producing cast iron with a low phosphorus content.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что, с целью дефосфорации расплавов железных руд и концентратов, фосфор восстанавливают из расплава газообразным монооксидом углерода (СО), который продувают через оксидный железосодержащий расплав. Восстановленный газообразный фосфор (Р2) улетает с отходящими газами. Газообразный монооксид углерода может содержать примеси диоксида углерода (СО2) и азота (N2), если источниками монооксида углерода являются газ, получаемый в газогенераторах, или отходящие газы рудно-термических печей. Присутствие в монооксиде углерода примесей диоксида углерода и азота не препятствует протеканию процесса дефосфорации.The proposed method differs from the known one in that, in order to dephosphorize the molten iron ores and concentrates, phosphorus is reduced from the melt by gaseous carbon monoxide (CO), which is blown through the iron-containing oxide melt. The recovered gaseous phosphorus (P 2 ) flies away with the exhaust gases. Gaseous carbon monoxide may contain impurities of carbon dioxide (CO 2 ) and nitrogen (N 2 ) if the sources of carbon monoxide are gas produced in gas generators or flue gases from ore-heating furnaces. The presence of carbon dioxide and nitrogen impurities in carbon monoxide does not prevent the process of dephosphorization.

При взаимодействии расплава железных руд и концентратов с газообразным монооксидом углерода в расплаве могут протекать реакции (Куликов И.С. Раскисление металлов. М.: Металлургия. 1975. 504 с.):When the molten iron ores and concentrates interact with gaseous carbon monoxide, reactions can occur in the melt (Kulikov I.S. Deoxidation of metals. M: Metallurgy. 1975. 504 p.):

Figure 00000001
Figure 00000001

Протекание этих реакций в температурном интервале проведения металлургических процессов (1000-2000°C) в равновесных условиях термодинамически невозможно (

Figure 00000002
).The occurrence of these reactions in the temperature range of metallurgical processes (1000-2000 ° C) under equilibrium conditions is thermodynamically impossible (
Figure 00000002
 )

В реальных условиях при продувке расплава железных руд и концентратов газообразным монооксидом углерода этот запрет касается только железа. Напротив, реакция между оксидом фосфора Р2О5, растворенным в оксидном расплаве, и монооксидом углерода может протекать на стенках пузырьков СО, поднимающихся в расплаве. Полноте протекания этой реакции способствует тот факт, что полости пузырьков СО являются химическим вакуумом для продукта реакции - газообразного фосфора (Р2), поскольку парциальное давление Р2 в пузырьках изначально равно нулю. Газообразный фосфор удаляется с отходящими газами, тем самым сдвигая реакцию (1) в сторону восстановления фосфора.Under real conditions, when a melt of iron ores and concentrates is purged with gaseous carbon monoxide, this prohibition applies only to iron. In contrast, the reaction between phosphorus oxide P 2 O 5 dissolved in the oxide melt and carbon monoxide can occur on the walls of CO bubbles rising in the melt. The completeness of this reaction is facilitated by the fact that the cavities of the CO bubbles are a chemical vacuum for the reaction product - gaseous phosphorus (P 2 ), since the partial pressure of P 2 in the bubbles is initially zero. Phosphorus gas is removed with exhaust gases, thereby shifting reaction (1) towards phosphorus reduction.

Процесс дефосфорации железных руд и концентратов по предлагаемому способу ведут следующим образом. Расплавляют железную руду или концентрат, доводят температуру расплава до 1000-1800°C. Выбранные пределы по температуре (1000-1800°C) обеспечивают устойчивое протекание реакции взаимодействия газообразного моноокида углерода (СО) с оксидом фосфора (Р2О5), содержащимся в оксидном расплаве. Снижение температуры ниже 1000°C приводит к существенному замедлению скорости протекания реакции дефосфорации, а повышение температуры выше 1800°C приводит к заметному повышению энергетических затрат на проведение процесса.The process of dephosphorization of iron ores and concentrates by the proposed method is as follows. Iron ore or concentrate is melted, the melt temperature is adjusted to 1000-1800 ° C. The selected temperature limits (1000-1800 ° C) provide a stable reaction of the interaction of gaseous carbon monoxide (CO) with phosphorus oxide (P 2 O 5 ) contained in the oxide melt. A decrease in temperature below 1000 ° C leads to a significant slowdown in the rate of the dephosphorization reaction, and a rise in temperature above 1800 ° C leads to a noticeable increase in energy costs for the process.

С целью дефосфорации железосодержащего оксидного расплава его продувают монооксидом углерода. Исходя из атомных масс фосфора (30,9738), кислорода (15,9994) и углерода (12,0107), в соответствии с вышеприведенной реакцией (1), на 1 единицу массы фосфора требуется 2,261 единиц массы монооксида углерода. Потребное количество монооксида углерода в литрах определяется исходя из массы фосфора в железной руде или концентрате с учетом приведенного выше соотношения и того факта, что одна грамм-молекула монооксида углерода занимает объем 22,4 литра. Например, 100 кг железной руды содержат 0,1% фосфора или 100 г фосфора. Для восстановления такого количества фосфора монооксидом углерода потребуется 226,1 г или 181 л монооксида углерода.In order to dephosphorize the iron oxide melt, it is purged with carbon monoxide. Based on the atomic masses of phosphorus (30.9738), oxygen (15.9994) and carbon (12.0107), in accordance with the above reaction (1), 2.261 units of carbon monoxide are required per unit mass of phosphorus. The required amount of carbon monoxide in liters is determined based on the mass of phosphorus in iron ore or concentrate, taking into account the above ratio and the fact that one gram molecule of carbon monoxide occupies a volume of 22.4 liters. For example, 100 kg of iron ore contains 0.1% phosphorus or 100 g of phosphorus. To recover this amount of phosphorus with carbon monoxide, 226.1 g or 181 L of carbon monoxide will be required.

Поскольку степень использования монооксида углерода заведомо меньше 100% и зависит от давления дутья, температуры, скорости подачи (расхода) монооксида углерода, то требуемое количество (объем) монооксида углерода определяют в каждом конкретном случае по результатам предварительных опытов, которые позволят определить степень использования монооксида углерода для данных условий и конструкции установки.Since the degree of use of carbon monoxide is obviously less than 100% and depends on the pressure of the blast, temperature, feed rate (flow rate) of carbon monoxide, the required amount (volume) of carbon monoxide is determined in each case according to the results of preliminary experiments that will determine the degree of use of carbon monoxide for these conditions and installation design.

Пример. Изучен процесс дефосфорации железорудного концентрата, расплав которого продували монооксидом углерода. Концентрат содержал, %: 66,07 Feобщ; 0,05 Р; 7,42 SiO2; 0,30 СаО; 0,14 Al2O3; 0,38 MgO; 0,10 (Na2O+K2O). Концентрат расплавляли в электрической печи. При температуре 1500°C расплав продували монооксидом углерода. Масса концентрата в каждом опыте составляла 5 кг. При содержании фосфора в концентрате 0,05% в расплаве было 2,5 г фосфора. Предварительными опытами было установлено, что степень использования монооксида углерода для используемой в экспериментах установки составляет 60%. Потребное количество монооксида углерода составляет 7,5 л. Монооксид углерода подавали от газогенератора через фурму с расходом 0,5 л/мин в течение 15 мин.Example. The process of dephosphorization of iron ore concentrate, the melt of which was purged with carbon monoxide, was studied. The concentrate contained,%: 66.07 Fetotal; 0.05 P; 7.42 SiO 2 ; 0.30 CaO; 0.14 Al 2 O 3 ; 0.38 MgO; 0.10 (Na 2 O + K 2 O). The concentrate was melted in an electric furnace. At a temperature of 1500 ° C, the melt was purged with carbon monoxide. The mass of concentrate in each experiment was 5 kg. With a phosphorus content of 0.05% in the melt, there were 2.5 g of phosphorus. Preliminary experiments have established that the degree of use of carbon monoxide for the installation used in the experiments is 60%. The required amount of carbon monoxide is 7.5 liters. Carbon monoxide was supplied from the gas generator through a lance with a flow rate of 0.5 l / min for 15 minutes.

Результаты экспериментов приведены в таблице.The experimental results are shown in the table.

ЭкспериментExperiment Химический состав конечного оксидного расплава, %The chemical composition of the final oxide melt,% Степень дефосфорации, %The degree of dephosphorization,% FeFe PP SiO2 SiO 2 CaOCao Al2O3 Al 2 O 3 MgOMgO Na2O+K2ONa 2 O + K 2 O 1one 66,4266,42 0,0170.017 7,537.53 0,320.32 0,160.16 0,420.42 0,060.06 6666 22 66,3866.38 0,0190.019 7,487.48 0,300.30 0,150.15 0,390.39 0,080.08 6262 33 66,3566.35 0,0180.018 7,517.51 0,310.31 0,150.15 0,400.40 0,060.06 6464

Как видно из приведенных данных, в результате продувки расплава железного концентрата газообразным монооксидом углерода существенно снизилось содержание фосфора в расплаве: степень дефосфорации

Figure 00000003
составила более 60%.As can be seen from the above data, as a result of purging the melt of the iron concentrate with gaseous carbon monoxide, the phosphorus content in the melt significantly decreased: the degree of dephosphorization
Figure 00000003
amounted to more than 60%.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа дефосфорации железных руд и концентратов заключается в том, что его использование позволит получать железосодержащие продукты с требуемым низким содержанием фосфора.The technical and economic advantages of the proposed method of dephosphorization of iron ores and concentrates is that its use will allow to obtain iron-containing products with the required low phosphorus content.

Claims (3)

1. Способ дефосфорации расплава железорудного концентрата, используемого для получения чугуна, включающий расплавление в печи железорудного концентрата и дефосфорацию оксидного железосодержащего расплава, отличающийся тем, что доводят температуру расплава до температуры 1000-1800°С и осуществляют дефосфорацию продувкой расплава газообразным монооксидом углерода (СО).1. The method of dephosphorization of a melt of iron ore concentrate used to produce cast iron, including melting in an oven of iron ore concentrate and dephosphorization of an oxide iron-containing melt, characterized in that the temperature of the melt is brought to a temperature of 1000-1800 ° C and dephosphorization is carried out by blowing the melt with gaseous carbon monoxide (CO) . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют полученный в газогенераторе монооксид углерода СО, содержащий примеси диоксида углерода (CO2) и азота (N2).2. The method according to p. 1, characterized in that use obtained in the gas generator carbon monoxide WITH containing impurities of carbon dioxide (CO 2 ) and nitrogen (N 2 ). 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что источником монооксида углерода СО является отходящий газ закрытых или герметичных рудно-термических печей, выплавляющих металл углеродотермическим процессом.3. The method according to p. 1, characterized in that the source of carbon monoxide CO is the exhaust gas of closed or sealed ore-thermal furnaces smelting metal by a carbon-thermal process.
RU2015140274A 2015-09-22 2015-09-22 Deposphorization method of iron ores and concentrates RU2613833C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015140274A RU2613833C1 (en) 2015-09-22 2015-09-22 Deposphorization method of iron ores and concentrates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015140274A RU2613833C1 (en) 2015-09-22 2015-09-22 Deposphorization method of iron ores and concentrates

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2613833C1 true RU2613833C1 (en) 2017-03-21

Family

ID=58453117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015140274A RU2613833C1 (en) 2015-09-22 2015-09-22 Deposphorization method of iron ores and concentrates

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2613833C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU435381A1 (en) * 1973-03-19 1974-07-05 PNEUMATIC REGULATED RESISTANCE
RU2001123C1 (en) * 1991-06-28 1993-10-15 Московский институт стали и сплавов Method for removing phosphorous compound of metal
RU2345147C2 (en) * 2006-12-07 2009-01-27 ООО "Регионстрой" Alloy dephosphorisation method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU435381A1 (en) * 1973-03-19 1974-07-05 PNEUMATIC REGULATED RESISTANCE
RU2001123C1 (en) * 1991-06-28 1993-10-15 Московский институт стали и сплавов Method for removing phosphorous compound of metal
RU2345147C2 (en) * 2006-12-07 2009-01-27 ООО "Регионстрой" Alloy dephosphorisation method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КУРУНОВ И.Ф. и др. Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа. М., ОАО "Черметинформация", 2002, с.139-141. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2594997C1 (en) Method of dephosphorisation of manganese ores and concentrates
JP2015030868A (en) Method for refining extra-low nitrogen pure iron
US11441207B2 (en) Method of continuously processing nickel-containing copper sulphide materials
RU2613833C1 (en) Deposphorization method of iron ores and concentrates
KR20220008897A (en) Ca Addition Method to Molten Steel
RU2542042C2 (en) Depletion of copper-bearing slags
JP2007517137A (en) Steel desulfurization agent and its use in steel desulfurization
JP4765374B2 (en) Desulfurization treatment method for chromium-containing hot metal
RU2566230C2 (en) Method of processing in oxygen converter of low-siliceous vanadium-bearing molten metal
US3933477A (en) Method of producing ferro-nickel or metallic nickel
US3715202A (en) Method for desulphurizing pig iron
EP0170900B1 (en) Process for the removal of contaminating elements from pig- iron, steel, other metals and metal alloys
Dashevskii et al. Improved manganese extraction in the production of manganese ferroalloys
JP3023879B2 (en) Manufacturing method of high cleanness ultra low carbon steel
RU2711994C1 (en) Method of smelting low-phosphorus manganese slag to obtain commercial low-phosphorus carbonic ferromanganese
US1786806A (en) Process of refining iron and steel
JP7476872B2 (en) Metal manufacturing methods
RU2710706C1 (en) Method for melting middle-carbon ferromanganese
US411205A (en) Frank l
RU2673532C1 (en) Method of refining technical silicon
KR20110098497A (en) Recovery method of valuable metals from spent petroleum catalysts
RU2385352C2 (en) Procedure for blast melting titanium-magnetite raw material
US1992999A (en) Process of making iron
SU755853A1 (en) Method of raw ferronickel refining
Mincu et al. REFINING STEELS PRODUCED IN ELECTRIC ARC FURNACE

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200923