SE1351487A1 - Förfarande för förbättring av reduktionsgraden vid smältningav ferrolegering - Google Patents

Abstract

SAM MANDRAG Uppfinningen avser ett förfarande för förbättring av reduktionsgraden för me-tallkomponenter i ett kromitkoncentrat vid smältning till en av ferrolegeringsom är lämplig för framställning av rostfritt stål. Kromitkoncentratet matas intillsammans med nickelhaltigt råmaterial så att man med hjälp av mängden avnickelhaltigt råmaterial åstadkommer en önskad reduktionsgrad för metallkom-ponenterna i smältprocessen för kromitmaterial.

Description

10 nickel, som ingår i beskickningen för smältugnen. Syftet med den föreliggande uppfinningen är att utnyttja detta överraskande forskningsresultat och att uppnå ett effektivare förfarande än tidigare för ökning av reduktionsgraden i smältprocessen för kromitmaterial, i vilket förfarande reduktionen av metall- komponenter i kromiten vid smältningen förbättras genom att legera in nickel- haltigt material i materialet som ska gå till smältning, samt att samtidigt åstad- komma en förlegering, kromnickeljärn, som är lämplig för framställning av rost- fritt stål. De väsentliga särdragen finns angivna i de bilagda patentkraven.

Enligt uppfinningen legeras före smältningen nickelhaltigt material in i rå- materialet, såsom kromit, som ska smältas vid ferrolegeringsframställningen, varvid det nickelhaltiga materialet förbättrar reduktionen av metallkomponenter ingående i råmaterialet, samtidigt som det nickelhaltiga materialet självt kan reduceras som en metallisk komponent i ferrolegeringen. Enligt uppfinningen kan man med hjälp av nickelmängden som ska tillsättas till ferrolegeringen på ett fördelaktigt sätt reglera reduktionsgraden för metallkomponenter i ferrole- geringen och samtidigt åstadkomma en ferrolegering som innehåller den öns- kade nickelhalten, såsom kromnickeljärnlegeringar med olika nickelhalter.

Kromnickeljärnlegeringar innehållande önskade nickelhalter kan användas ex- empelvis för framställning av olika rostfria stål, såsom austenitiska rostfria stål eller rostfria duplexstål.

I förfarandet enligt uppfinningen kan som nickelhaltigt råmaterial användas åtminstone delvis nickeloxid, åtminstone delvis nickelmalm och/eller nickelkon- centrat eller åtminstone delvis en nickelhaltig mellanprodukt erhållen genom lakning och/eller utfällning av nickelmalmer och/eller nickelkoncentrat. Det nickelhaltiga råmaterialet matas in i en smältprocess tillsammans med krom- järnråmaterialet. Före inmatning i en smältugn förbehandlas det nickelhaltiga råmaterialet antingen så att sintrade pellets formas av det nickelhaltiga materi- alet tillsammans med kromjärnråmaterialet, eller så att det nickelhaltiga rå- materialet förbehandlas separat till kromitpellets. Det är också möjligt att ge- nomföra förbehandlingen av det nickelhaltiga råmaterialet så att en del av det nickelhaltiga råmaterialet som ska matas in i smältugnen förbehandlas tillsam- mans med kromitpellets och en del av det nickelhaltiga råmaterialet förbehand- las separat till kromitpellets. Tack vare olika förbehandlingar kan det nickelhal- tiga råmaterialet som ska matas in i smältugnen och främja reduktionen av olika metallkomponenter till exempel vara delvis nickelhaltig hydroxidmellan- produkt, delvis sulfidiska eller lateritiska nickelkoncentrat.

Det nickelhaltiga råmaterialet som ska utnyttjas i förfarandet enligt uppfinning- en är fördelaktigt en nickelhaltig hydroxidmellanprodukt från gruvor eller andra hydrometallurgiska processer, vilken mellanprodukt är utfälld från lösningar av lateritiska och/eller sulfidiska nickelmalmer och/eller nickelhaltiga koncentrat av sulfidiska malmer. Detta slags nickelhaltig hydroxidmellanprodukt är till exem- pel en nickelhaltig mellanprodukt från trycklakning, atmosfärisk lakning eller höglakning av lateritiska eller sulfidiska nickelmalmer eller nickelkoncentrat så- väl som en nickelhaltig fällningsprodukt från lösningar från lösningsmedels- extraktion, återextraktionslösningar eller raffineringslösningar erhållna från lös- ningsmedelsextraktionsprocesser eller jonbytesprocesser med nickelhaltiga material. I förfarandet enligt uppfinningen kan även nickelkarbonat- eller nick- elsulfatmaterial användas. Dessutom är ett sulfidiskt nickelkoncentrat i sig självt och en hydrometallurgiskt utfälld nickelsulfidmellanprodukt lämpliga som det nickelhaltiga råmaterialet för förfarandet.

Enligt uppfinningen regleras mängden av det nickelhaltiga materialet som ska matas in i en smältugn till inom intervallet 5 - 25 vikt-%, företrädesvis 10 - 20 vlkt-°/0, av den totala massan av det förbehandlade materialet som ska matas in i smältugnen. Vid reglering av mängden av det nickelhaltiga materialet som ska matas in i smältugnen beaktas åstadkommandet av energiekonomiskt för- delaktiga reduktionsförhållanden och/eller framställningen av en förlegering, kromnickeljärn, som i vartdera fallet är lämpliga för framställningen av fördel- aktigt rostfritt stål. Med användning av liten tillsats av nickelhaltigt råmaterial förblir reduktionsgraden låg, i vilket fall en ferrolegering med låg nickelhalt, kromnickeljärn, bildas. Detta slags ferrolegering med en låg nickelhalt är en fördelaktig förlegering i synnerhet för framställning av rostfria duplextstålkvali- teter. Med användning av en större tillsats av nickelhaltigt råmaterial ökar re- duktionsgraden och även nickelhalten i smältprodukten är högre. Detta slags kromnickeljärn med en högre nickelhalt är fördelaktigt att använda för fram- ställning av austenitiska rostfria stålkvaliteter med hög nickelhalt.

Vid förbehandlingen av nickelhaltigt råmaterial som ska matas in i en smältugn i enlighet med förfarandet enligt uppfinningen beaktas fördelaktigt samman- sättningen och mikrostrukturen hos nickelråmaterialet. Om det nickelhaltiga råmaterialet exempelvis är en nickelhaltig mellanprodukt från gruvor eller andra hydrometallurgiska processer som utfällts från nickelhaltiga lösningar, vilken mellanprodukt som förbehandling bland annat kräver att kalcinering ge- 4 nomförs vid en högre temperatur, så genomförs förbehandlingen av det nickel- haltiga råmaterialet tillsammans med framställningen av kromitpellets och sint- ringen av pellets. Om det nickelhaltiga råmaterialet för förfarandet enligt upp- finningen i stället är material såsom exempelvis nickeloxid, nickelmalm och/eller nickelkoncentrat, som förutom en eventuell torkning inte kräver nå- gon annan väsentlig förbehandling vid en högre temperatur, så är möjligt att mata in det nickelhaltiga råmaterialet i en smältugn tillsammans med inmat- ningen av kromitpellets. Mikrostrukturen och sammansättningen hos det nick- elhaltiga råmaterialet kan även vara sådan att det är fördelaktigt att förbe- handla råmaterialet separat från kromitpelletiseringen och att mata in det nick- elhaltiga råmaterialet i sintringen av kromitpellets före inmatning i en smältugn.

I förfarandet enligt uppfinningen används fördelaktigt en smältugn som är för- sedd med en förvärmningsutrustning så att inmatningen till smältugnen leds genom förbehandlingsutrustningen in i smältugnen. Enligt uppfinningen leds det förbehandlade nickelhaltiga råmaterialet också in i förvärmningsutrustningen, varvid det nickelhaltiga materialet slutligen kommer i kontakt med övrigt material som ska matas i smältugnen. I smältugnen smälts det nickelhaltiga materialet tillsammans med kromitpellets till kromnickeljärn med en önskad sammansättning, vilket kromnickeljärn, beroende på sin sammansättning, för- delaktigt kan utnyttjas till exempel vid framställning av austenitiska rostfria stål eller rostfria duplexstål.

Då smältningen av det nickelhaltiga råmaterialet enligt uppfinningen fördelakt- igt utförs i en sluten ljusbågsugn med badelektrod kan kolmonoxidgaser som genereras vid reduktionen och smältningen, å ena sidan, utnyttjas till exempel vid sintringen av kromitpellets och vid eventuell annan förbehandling och för- värmning och, å andra sidan, i de olika stegen hos produktionsbanan för rost- fritt stål som framställs av smältprodukten, kromnickeljärn.

Förfarandet enligt uppfinningen beskrivs mera detaljerat med hjälp av det bi- lagda exemplet.

EXEIVIPEL En blandning formades av ett järn- och kromhaltigt kromitkoncentrat och en nickelhaltig mellanprodukt, till vilken blandning som ett bindemedel tillsattes 1,2 vikt-% bentonit och 3 vikt-% slaggbildande material, fluss, antingen kalk- sten eller wollastonit. I tabell 1 visas halterna av krom, järn, nickel, kol och svavel som vikt-% i blandningar, till vilka tillsattes 10 vikt-% (Försök 1) och 20 vikt-% (Försök 2) nickelhydroxid. I tabell 1 finns dessutom som ett referens- material (REF) en blandning till vilken nickelhydroxid inte tillsattes.

Cr vikt-% Fe vikt-% Ni vikt-% C vikt-% S vikt-% REF 28,3 18,3 0,3 0,12 0,06 Försök 1 26,5 16,8 5,3 0,10 0,03 Försök 2 24,4 15,1 10,1 0,10 0,03 Tabell 1 Blandningarna innehållande ett bindemedel och som representerar vart och ett av materialen i tabell 1 pelletiserades och sintrades. En del av de sintrade pel- letsen matades på typiskt sätt in i en smältugn med en slaggbildare och ett re- duktionsmedel.

Materialen enligt tabell 1 smältes och i tabell 2 visas halterna av krom, järn, nickel, kol och kisel i smältprodukterna i fråga och dessutom utbytet av metall- komponenterna krom, järn och nickel i smältprodukten. Kolhalten är i enlighet med kompositionens sammansättning och metallegeringens jämvikt. Utgångs- satsen har så mycket kol att kolet är tillräckligt även för reduktionen av kisel i smältprodukten. Utgångslegeringen har kiseloxid i råmaterialet och itillsatsme- del vid produktionen.

Halter (vikt-%) Utbyten Cr % Fe % Ni % C % Si % Cr % Fe % Ni % REF 53,5 33,4 0,36 8,1 2,4 88,9 90,3 - Försök 1 49,8 30,1 7,1 6,7 2,8 86,6 88,7 86,0 Försök 2 46,2 26,9 13,3 6,1 4,2 91,5 90,1 88,6 Tabell 2 För en del sintrade pellets gjordes termogravimetriska mätningar i laboratorie- skala för att övervaka reduktionsgraden för metallkomponenterna krom, järn och nickel hos pellets, vid förhållanden motsvarande smältprocessen i olika temperaturzoner med maximitemperaturen 1550 °C. I tabell 3 visas resultaten från de termogravimetriska mätningarna för reduktionsgraden för krom (Crmet/Crtot), järn (Femet/Fetot) och nickel (Nima/Nim) vid temperaturerna 1400 °C och 1550 °C.

(Crmet/Crtot) % (Femet/Fetot) % (Nimet/Nitot) % REF (1400 °C) 1,1 16,8 - REF (1550 °c) 6,1 47,2 - Försök 1 (1400 °C) 2,6 37,4 67,3 Försök 1 (1550 °C) 15,4 70,6 78,9 Försök 2 (1400 °C) 5,2 56,7 79,1 Försök 2 (1550 °C) 57,4 94,3 99,1 Tabell 3 Tillsatsen av det nickelhållande råmaterialet till pellets ökar reduktionsgraden för krom och järn vid temperaturen 1550 °C avsevärt, krom mera än 15 % och järn mera än 70 %, samtidigt som reduktionsgraden för nickel ökar nästan till 100 % med nickelhalten enligt Försök 2. Ökningen av reduktionsgraden för alla metallkomponenterna krom, järn och nickel i sintrade pellets med hjälp av till- satsen av ett nickelhaltigt råmaterial minskar samtidigt behovet av koks som används som reduktionsmedel vid åstadkommandet av reduktionsförhållandena för smältprocessen.

Claims (16)

10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Förfarande för förbättring av reduktionsgraden för metallkomponenter i ett kromitkoncentrat vid smältning av ferrolegering lämplig för framställning av rostfritt stål, kännetecknat av att kromitkoncentratet matas in tillsammans med nickelhaltigt råmaterial så att man med hjälp av mängden av nickelhaltigt råmaterial åstadkommer en önskad reduktionsgrad för metallkomponenterna hos ferrolegeringen.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att man matar in 5-25 vikt-°/o, fördelaktigt 10-20 vikt-% av det nickelhaltiga råmaterialet, av total- mängden av material som ska matas in ismältugnen.

3. Förfarande enligt patentkraven 1 eller 2, kännetecknat av att åtminstone 2,6 % av kromet som ingår i kromitkoncentratet reduceras vid smältningen.

4. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknat av att åtminstone 37,4 % av järnet som ingår i kromitkoncentratet reduceras vid smältningen.

5. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknat av att åtminstone en del av det nickelhaltiga råmaterialet matas in i smältugnen inuti pellets framställda av kromitkoncentratet.

6. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknat av att åtminstone en del av det nickelhaltiga råmaterialet förbehandlas separat från kromitkoncentratpelletsen före inmatning i smältugnen.

7. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknat av att åtminstone delvis nickeloxid matas in i smältugnen som det nickelhaltiga råmaterialet.

8. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknat av att åtminstone delvis nickelmalm och/eller nickelkoncentrat matas in i smältug- nen som det nickelhaltiga råmaterialet. 10 15 20 25 30

9. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknat av att åtminstone delvis en nickelhaltig mellanprodukt erhållen genom lakning och/eller genom utfällníng av nickelmalmer och/eller nickelkoncentrat matas in i smältugnen som det nickelhaltiga råmaterialet.

10. Förfarande enligt patentkrav 9, kännetecknat av att åtminstone delvis nickelhaltig mellanprodukt erhållen genom trycklakning av lateritiska eller sulfi- diska nickelmalmer eller nickelkoncentrat matas in i smältugnen.

11. Förfarande enligt patentkrav 9, kännetecknat av att åtminstone delvis nickelhaltig mellanprodukt erhållen genom atmosfärisk lakning av lateritiska eller sulfidiska nickelmalmer eller nickelkoncentrat matas in i smältugnen.

12. Förfarande enligt patentkrav 9, kännetecknat av att åtminstone delvis nickelhaltig mellanprodukt erhållen genom höglakning av lateritiska eller sulfi- diska nickelmalmer eller nickelkoncentrat matas in i smältugnen.

13. Förfarande enligt patentkrav 9, kännetecknat av att åtminstone delvis nickelhaltig fällningsprodukt från nickelhaltiga lösningar från lösningsmedels- extraktion matas in i smältugnen.

14. Förfarande enligt patentkrav 9, kännetecknat av att åtminstone delvis nickelhaltig fällningsprodukt från nickelhaltiga återextraktionslösningar matas in i smältugnen.

15. Förfarande enligt patentkrav 9, kännetecknat av att åtminstone delvis nickelhaltig fällningsprodukt från nickelhaltiga raffineringslösningar matas in i smältugnen.

16. Förfarande enligt patentkraven 1-9, kännetecknat av att delvis nickelkon- centrat, delvis en nickelhaltig mellanprodukt erhållen genom lakning och/eller genom utfällníng av nickelmalmer och/eller nickelkoncentrat, matas in i smält- ugnen som nickelhaltigt material.