SE407234B - Forfarande for framstellning av ett tillsatsmaterial for rajernsframstellning - Google Patents

Description

- k.L-.~..<; _- ...___ iÅ7?osue1-4, t 2 är i de flesta fall ej acceptabla vid framställning av järn och stål.

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.

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.

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.

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.

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.

Smältning till fajalitslagg kan ske i en flashsmältugn, varefter bil- dad fajalitslagg lämpligen överföres till gjutformar och avkyls.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Fajalitslaggen tappas lämpligen sedan i gjutformar, får stelna, och krossas till lämplig styckestorlek för hantering som tillsats- material vid råjärnsprocesser av schaktugnstyp, exempelvis masugnar.

Processen medger sålunda att utgångsmaterialens innehåll av icke- -järnmetaller, vilka vanligen icke är önskade i järnprodukter, kan ~ avskiljas och tillvaratagas.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

Claims (10)

77oah61-4 a 6 PATENTKRÅV

1. l. Förfarande för framställning av ett tíllsatsmaterial för råjärns- framställning, k ä n n e t e c k n a t av att järnsulfidhaltígt ma- terial tillfördes ett ugnsrum tillsammans med syre och sílikathaltiga material i sådana relativa förhållanden att efter autogen smältning erhålles en järnsílikatsmälta innehållande ca 60 - 90 viktprocent järn räknat som järn(II)oxid, vilken smälta granuleras eller tillåtes stel- na och därefter krossas till lämplig styckestorlek för chargering till en ugnsenhet för råjärnframställning.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att över- skottsvärme-från den autogena smältningen utnyttjas för smältníng av järnoxidmaterial, of

3. '3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att järn- oxidmaterialet utgöres av kisbränder.

4. Pörfarande enligt krav 2, k ä_n n e t e c k n a t av att järn- oxídmaterialet utgöres av järnmalmsslig.

5. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att järn- oxidmaterialet utgöres av slagg från kopparverk.

6. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att järn- oxidmaterialet ntgöres av slagg från blyverkß

7. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att smält- ningen sker i en flashsmältugn.

8. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att ned- smältningen sker genom tillsats av syrgas eller syreanrikad luft.

9. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att smält- ningen sker med så stor kvarvarande svavelmängd att koppar, nickel och kobolt med svavel kan bilda en skärsten som kan avtappas.

10. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att den stelnade slaggen krossas till en för uppsättning på masugn lämplig styckestorlek. ANFURDA PUBLIKATIONER: