SE407234B

SE407234B - PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF AN ADDITIONAL MATERIAL FOR RAIL MANUFACTURE

Info

Publication number: SE407234B
Application number: SE7708461A
Authority: SE
Inventors: S A Petersson; B S Eriksson
Original assignee: Boliden Ab
Priority date: 1977-07-22
Filing date: 1977-07-22
Publication date: 1979-03-19
Also published as: JPS5423015A; PT68280A; WO1979000055A1; GR64980B; ES471834A1; IT7825972A0; IT1099011B; SE7708461L

Description

- k.L-.~..<; _- ...___ iÅ7?osue1-4, t 2 är i de flesta fall ej acceptabla vid framställning av järn och stål. - k.L-. ~ .. <; _- ...___ iÅ7? osue1-4, t 2 are in most cases not acceptable in the production of iron and steel.

Föroreningarna, framför allt koppar, zink och arsenik, medför även att en deponering av bränderna blir dyrbar, då man måste tillse att en eventuell utlakning av dessa metaller med t.ex. regnvatten ej får ske.The pollutants, especially copper, zinc and arsenic, also mean that a deposition of the fires becomes expensive, as it must be ensured that a possible leaching of these metals with e.g. rainwater must not happen.

För att reducera föroreningsnivåerna i stål i de fall där kisbränder ingår som råvara är det vanligt att man helt enkelt späder ut dessa med järnmalmsslig, som vanligen ej innehåller dessa föroreningar, vilket medför att värdefulla metaller som koppar, nickel, kobolt och i vissa fall även ädelmetaller ej kan tillvaratagas ur kisbränderna.In order to reduce the pollution levels in steel in cases where peat fires are included as a raw material, it is common to simply dilute them with iron ore slag, which usually does not contain these pollutants, which means that valuable metals such as copper, nickel, cobalt and in some cases even precious metals can not be recovered from the pebble fires.

Det har därför under åren utvecklats olika processer som medger en rening av kisbränderna samt agglomerering av dessa, vilket gör dem mera lämpliga som järnråvara samtidigt som övriga metallvärden kan tas tillvara. Ett vanligt sätt är att behandla bränderna med klor eller klorhaltigt material för att överföra föroreningarna till klori- der, som genom uppvärmning eller utlakning kan separeras och sedan tillvaratagas. Processer av denna typ har många olägenheter, bl.a. är anläggningarna dyra i drift till följd av stora investeringar och en avsevärd kemikalieförbrukning samt besvärande korrosionsangrepp på apparaturen. Vidare leder användning av klor till krav på kostnads- krävande miljöskyddsåtgärder. Lönsamheten av nämnda klorerande raffí- -nering är dessutom beroende av relativt höga halter av förorenande och utvinnbara värdefulla metaller.Over the years, therefore, various processes have been developed that allow a purification of the pellet fires and agglomeration of these, which makes them more suitable as iron raw material while other metal values can be utilized. A common way is to treat the fires with chlorine or chlorine-containing material to transfer the contaminants to chlorides, which can be separated by heating or leaching and then recovered. Processes of this type have many inconveniences, including the plants are expensive to operate as a result of large investments and a considerable amount of chemicals as well as troublesome corrosion attacks on the equipment. Furthermore, the use of chlorine leads to requirements for costly environmental protection measures. The profitability of said chlorinating refining is also dependent on relatively high levels of polluting and recoverable precious metals.

Föreliggande uppfinning innebär ett förfarande för framställning av ett tillsatsmaterial för råjärnsframställning, kännetecknat av att järnsulfidhaltigt material tillföres ett ugnsrum tillsammans med syre och silikathaltiga material i sådana relativa förhållanden att efter autogen smältning erhålles en järnsilikatsmälta innehållande ca 60 - 90 víktprocent järn räknat som järn(II)oxid, vilken smälta granuleras eller tíllåtes stelna och därefter krossas till lämplig styckestorlek för chargering till en ugnsenhet för råjärnsframställning.The present invention involves a process for producing an additive material for pig iron production, characterized in that iron sulphide-containing material is fed to a furnace chamber together with oxygen and silicate-containing materials in such relative conditions that after autogenous melting an iron silicate melt is obtained containing about 60-90% by weight of iron. ) oxide, which melt is granulated or allowed to solidify and then crushed to a suitable piece size for charging into a pig iron production unit.

Genom förfarandet enligt uppfinningen möjliggöres sålunda direkt ut- nyttjande av pyrit, förutom som råvara för svaveldioxid och svavel- _syraframställning, även som råvara för järnframställning genom att spyriten tillsättes en smältugn, såsom en flashsmältugn exempelvis enligt det amerikanska patentet 3 790 366, tillsammans med kiselsyra, t.ex. kvartssand, och smältes autogent genom tillförsel av syrgas eller syreanrikad luft under bildning huvudsakligen av un järnsllíkat- 3 1708461-4 smälta. Vid ovan nämnda förfarande kan man i-de fall större mängder icke järnmetaller är närvarande se till att förbränningen av svavel icke är fullständig så att icke-järnmetaller med större affinitet till svavel än järn, vilka vanligen finns som förorening i pyrit, med svavel bildar en skärsten. Skärsten har högre specifik vikt än den oxidiska järnkiselsyrasmältan och är olöslig i denna, varför den lätt separerar ut och kan separat avtappas. Den övervägande delen av smältan bestående av järnoxid-kiselsyra, även kallad fajalit-slagg, ungefär motsvarande en sammansättning 2FEO'SíO2, och innehållande 60 - 90% järn räknat som järn(IIJoxid används sedan som tillsats- material vid järnframställning enligt konventionella förfaranden och utgör således en kisel och järnråvara.§Vid den autogena smält- ningen av pyriten kan bildat överskottsvärme utnyttjas för att smälta andra råvaror såsom järnoxider, kisbränder, järnhaltiga slagger - t.ex. slagg från bly- och kopparverk - och lakåterstoder innehållan- de väsentliga mängder järn.The process according to the invention thus enables the direct use of pyrite, in addition to being a raw material for sulfur dioxide and sulfuric acid production, also as a raw material for iron production by adding a melting furnace, such as a flash melting furnace according to U.S. Pat. No. 3,790,366, together with silicic acid. , e.g. quartz sand, and was melted autogenously by the supply of oxygen or oxygen-enriched air to form mainly a molten iron melt. In the above-mentioned process, in cases where larger amounts of non-ferrous metals are present, it can be ensured that the combustion of sulfur is not complete so that non-ferrous metals with greater affinity for sulfur than iron, which are usually present as impurities in pyrite, with sulfur form a the chimney. The chimney has a higher specific gravity than the oxidic iron silica melt and is insoluble in it, so it easily separates out and can be drained separately. The majority of the smelting consists of iron oxide-silicic acid, also known as fajalite slag, approximately corresponding to a composition of 2FEO'SíO2, and containing 60-90% of iron calculated as iron (IIJoxide is then used as an additive in iron production according to conventional procedures and constitutes Thus, in the autogenous melting of the pyrite, excess heat generated can be used to melt other raw materials such as iron oxides, silica fires, ferrous slag - eg slag from lead and copper plants - and leachate residues containing significant amounts. iron.

Smältning till fajalitslagg kan ske i en flashsmältugn, varefter bil- dad fajalitslagg lämpligen överföres till gjutformar och avkyls.Melting into fajalit slag can take place in a flash melting furnace, after which the formed fajalit slag is suitably transferred to molds and cooled.

Alternativt kan slaggen granuleras. Järnhalten i slaggen, räknat som järn(II)oxid, begränsas nedåt av att smältpunkten stiger mycket kraf- tigt om halten understiger ca 60 viktprocent och uppåt av att halten 7 järn(III)oxid, och därmed graden av magnetitbildning, blir alltför -hög om ca 90 viktprocent överskrídes.Alternatively, the slag can be granulated. The iron content in the slag, calculated as ferric oxide, is limited downwards because the melting point rises very sharply if the content is below about 60% by weight and upwards because the content of ferric oxide, and thus the degree of magnetite formation, becomes too -high if about 90% by weight is exceeded.

Förfarandet enligt uppfinningen medger att man på ett mycket energi- snålt sätt kan framställa svavcldioxid och en järnkiseloxidråvara ur_ pyrit och andra järnsulfidhaltiga material under samtidigt tillvara- tagande av eventuella värdefulla icke järnmetaller. Vidare medger processen att järnsilikatslagger t.ex. från bly- och kopparverk; kan användas som järnråvara, då den innehåller både $iO2 och FeO, som vanligen ingår i olika råjärnsprocesser§ En annan fördel med processen är att finkorniga järnmaterial kan chargeras till en flashugn i det skick materialet erhålles i vid anrikningen, vilket ger betydande besparing i jämförelse med t.ex. schaktugnar, där endast sintrat järnråmaterial i styckeform kan -användas.The process according to the invention allows one to produce sulfur dioxide and a ferrous silica raw material from pyrite and other ferrous sulphide-containing materials in a very energy-efficient manner while at the same time recovering any valuable non-ferrous metals. Furthermore, the process allows iron silicate slag e.g. from lead and copper plants; can be used as iron raw material, as it contains both $ iO2 and FeO, which are usually included in various pig iron processes§ Another advantage of the process is that fine-grained iron materials can be charged to a flash furnace in the condition the material is obtained in the enrichment, which provides significant savings in comparison with e.g. shaft furnaces, where only sintered iron raw material in unit form can be used.

Förfarandet enligt uppfinningen medger att temperaturen under för- farandet kan hållas relativt låg, exempelvis 1950 - l350%, vilket är gynnsamt med hänsyn till ugnsinfodringen. När risk för magnetit- 7c708461'-l| 4 avsättningar föreligger torde temperaturen behöva höjas något hundratal grader.-A -Förfarandet beskrivs med hänvisning till en föredragen utföringsform. åyrit och kvarts tillföras en ugn tillsammans med andra järnråvaror, t.ex. järnmalmsslig, fajalitslagg från koppar- och blyverk eller kis- bränder i form av hematit eller magnetit i sådan mängd, att flytande fajalitslagg bildas. Ugnen är lämpligen av typ flashsmältugn men även andra'typer av ugnar kan användas. Bland andra användbara ugnar är ro- terande ugnar och ugnar av sådan typ att finkornigt material kan till- föras och som tillåter bildning av en smälta. Processen kan beroende på ugnstypen vara kontinuerlig eller diskontinuerlig.The process according to the invention allows the temperature during the process to be kept relatively low, for example 1950-150%, which is favorable with regard to the oven lining. When the risk of magnetite- 7c708461'-l | 4 deposits are present, the temperature should probably be raised by a few hundred degrees.-A -The process is described with reference to a preferred embodiment. åyrit and quartz are added to an oven together with other iron raw materials, e.g. iron ore slag, fajali slag from copper and lead plants or pebble fires in the form of hematite or magnetite in such an amount that liquid fajali slag is formed. The furnace is suitably of the flash melting furnace type, but other types of furnaces can also be used. Among other useful furnaces are rotary kilns and furnaces of such a type that fine-grained material can be added and which allows the formation of a melt. The process can be continuous or discontinuous depending on the type of oven.

Genom tillsats av syre eller syreanrikad luft förbränns svavelinne- hållet och järninnehållet i pyriten under stark värmeutveckling exem- pelvis i flamschaktet i en flashsmältugn, varvid det tillsatta järn- haltiga materialet smältes autogent och tillsammans med tillsatt skvarts bildar ett smältbad huvudsakligen bestående av en fajalitslagg.By adding oxygen or oxygen-enriched air, the sulfur content and iron content of the pyrite are burned during strong heat development, for example in the flame shaft in a flash melting furnace, whereby the added ferrous material is melted autogenously and together with added quartz forms a molten bath consisting mainly of a molten bath.

Som ovan nämnts innehåller järnsulfidhaltíga material vanligen icke- -järnmetaller, såsom koppar, nickel och kobolt, vilka bildar en sul- fidfas, i vilken även eventuella ädelmetaller kommer att återfinnas.As mentioned above, ferrous sulphide-containing materials usually contain non-ferrous metals, such as copper, nickel and cobalt, which form a sulphide phase, in which any precious metals will also be found.

Sulfidfasen, som är olöslig i den oxidiska fajalitslaggen, och har högre specifik vikt än denna, avsätter sig på flashsmältugnens botten och kan tappas ur ugnen med jämna mellanrum. Arsenik, antimon och vismut kommer dels att drivas av vid nedsmältningen och dels att lösas i sulfidfasen.The sulphide phase, which is insoluble in the oxidic faience slag, and has a higher specific gravity than this, settles on the bottom of the flash melting furnace and can be discharged from the furnace at regular intervals. Arsenic, antimony and bismuth will be driven off during the melting and will be dissolved in the sulphide phase.

Fajalitslaggen tappas lämpligen sedan i gjutformar, får stelna, och krossas till lämplig styckestorlek för hantering som tillsats- material vid råjärnsprocesser av schaktugnstyp, exempelvis masugnar.The faience slag is then suitably dropped into molds, allowed to solidify, and crushed to a suitable piece size for handling as an additive in pig iron-type processes of shaft kilns, for example blast furnaces.

Processen medger sålunda att utgångsmaterialens innehåll av icke- -järnmetaller, vilka vanligen icke är önskade i järnprodukter, kan ~ avskiljas och tillvaratagas.The process thus allows the content of non-ferrous metals, which are usually not desired in ferrous products, to be separated and recovered.

Den vid den autogena smältningen bildade S02-haltiga gasen ledas ut ur ugnen och föres lämpligen till en svavelsyrafabrik eller en fabrik för framställning av flytande svaveldioxid efter att ha värmeväxlats och renats från stoft på konventionellt sätt.The SO 2 -containing gas formed in the autogenous melt is discharged from the furnace and is conveniently taken to a sulfuric acid plant or a liquid sulfur dioxide plant after heat exchange and purification from dust in a conventional manner.

Om man vid förfarandet tillsätter bränder innehållande Fe(III) från 5 e '7708ß61-lr konventionella rostníngsförfaranden, bör man vid nedsmältningen tillse, att magnetit ej bildats i större mängd än ca 5 viktprocent av den totala slaggmängden. Magnetit har nämligen en hög smältpunkt och kommer att ge slaggen hög viskositet, vilket försvårar slagg- Qappníngen. Genom tillsats av koks till smältbadet i ugnen kan till- räckligt reducerande förhållanden åstadkommas för reduktion av Pe(I1I) till Pe(I1).If, during the process, fires containing Fe (III) are added from conventional roasting processes, care should be taken during the melting process that magnetite is not formed in an amount greater than about 5% by weight of the total amount of slag. Magnetite has a high melting point and will give the slag a high viscosity, which complicates the slag capping. By adding coke to the molten bath in the furnace, sufficiently reducing conditions can be achieved to reduce Pe (I1I) to Pe (I1).

Förbränning av pyrit med luft ger i och för sig ett betydande värme- överskott som kan utnyttjas för nedsmältning av oxidiska järnråvaror av den typ som nämnts tidigare. Genom att använda förvärmda material, syreanrikad luft eller syrgas vid förbränning av pyrit kan detta värmeöverskott ökas avsevärt.Combustion of pyrite with air in itself produces a significant excess of heat which can be used for smelting oxidic iron raw materials of the type mentioned earlier. By using preheated materials, oxygen-enriched air or oxygen in the combustion of pyrite, this excess heat can be significantly increased.

Bildningsvärmet för PeO och S02 vid förbränning av svavel i l0O0 kg pyrit är resp. 2 174 NU och 4 750 MJ. Vid tillsats av SiO2 i sådan mängd att föreningen fajalit (2FeO-SiO2) bildas är bildningsvärmet härför endast 99 NU.The heat of formation for PeO and SO2 in the combustion of sulfur in 10,0 kg of pyrite is resp. 2,174 NOW and 4,750 MJ. When SiO2 is added in such an amount that the compound fajalite (2FeO-SiO2) is formed, the heat of formation for this is only 99 NU.

Spaltníngsvärmet för PeS2 (FeS ej inräknat) är l38O NU per ton, vilket ger en netto värmeutveckling.för processen när lOQ% syrgas envänaee netevenenae (2 174 + 4 750 + 99) - 1 sec nu vilket är like med S 643 NU.The fission heat for PeS2 (FeS not included) is l38O NU per tonne, which gives a net heat development.for the process when lOQ% is oxygenated envänaee netevenenae (2 174 + 4 750 + 99) - 1 sec now which is equal to S 643 NU.

Förfarandet enligt uppfinningen medger att svavelkisslíg kan an- vändas som råvara för svaveldioxidutvinning och järnutvinning då man kan framställa en styckeformig järnråvara lämpad för direkt uppsätt- ning på schaktugnar, såsom masugnar. Vid förfarandet används i huvud- sak det i svavelkissligen ingående svavlet som energikälla, vilken är avsevärt mycket billigare än mera högvärdiga bränslen som kol, olja och gas. En annan och betydande fördel är att finkorniga järn- råvaror kan användas.The process according to the invention allows sulfur silica to be used as a raw material for sulfur dioxide extraction and iron extraction, as a piece of iron raw material can be produced suitable for direct installation on shaft furnaces, such as blast furnaces. In the process, the sulfur contained in the sulfur-cushion is mainly used as an energy source, which is considerably much cheaper than more high-quality fuels such as coal, oil and gas. Another and significant advantage is that fine-grained iron raw materials can be used.

Järnråvaror som innehåller föroreningar såsom Cu och Pb kan användas i kända processer endast i de fall de renas i ett speciellt process- steg eller om föroreningarna utspädes genom tillsats av relativt stora mängder ren järnråvara. I det senare fallet kan värdefulla metaller ej utvinnas.Iron raw materials that contain impurities such as Cu and Pb can be used in known processes only in cases where they are purified in a special process step or if the impurities are diluted by adding relatively large amounts of pure iron raw material. In the latter case, valuable metals cannot be extracted.

Claims

77oah61-4 a 6 PATENT REQUIREMENTS

Process for the production of an additive material for the production of pig iron, characterized in that ferrous sulphide-containing material was added to an oven chamber together with oxygen and silicate-containing materials in such relative conditions that after autogenous melting an iron silicate melt containing about 60-90% by weight is obtained. iron, calculated as ferric oxide, which melt is granulated or allowed to solidify and then crushed to a suitable piece size for charging into a pig iron production unit.

2. A method according to claim 1, characterized in that excess heat from the autogenous melting is used for melting iron oxide material, or

3. '3. Method according to claim 2, characterized in that the iron oxide material consists of pebble fires.

4. A method according to claim 2, characterized in that the iron oxide material consists of iron ore.

5. A method according to claim 2, characterized in that the iron oxide material consists of slag from copper works.

6. A method according to claim 2, characterized in that the iron oxide material is made of slag from lead metal.

7. A method according to claim 1, characterized in that the melting takes place in a flash melting furnace.

Process according to Claim 1, characterized in that the melting takes place by the addition of oxygen or oxygen-enriched air.

9. A method according to claim 1, characterized in that the melting takes place with such a large amount of residual sulfur that copper, nickel and cobalt with sulfur can form a cutting stone which can be drained.

10. A method according to claim 1, characterized in that the solidified slag is crushed to a piece size suitable for installation on a blast furnace. REQUIRED PUBLICATIONS: