SU789619A1

SU789619A1 - Method of processing zinc-containing dust in blast furnace and steel smelting production

Info

Publication number: SU789619A1
Application number: SU792730421A
Authority: SU
Inventors: Аркадий Иванович Окунев; Игорь Николаевич Танутров; Маснауй Даянович Галимов; Николай Анатольевич Ватолин; Александр Мунирович Плитанов; Игорь Иванович Ручкин; Александр Михайлович Горелов; Виктор Григорьевич Удовенко; Михаил Андреевич Третьяков; Сергей Петрович Киселев; Геннадий Васильевич Голов; Валентина Ивановна Червякова; Николай Николаевич Кочетов
Original assignee: Институт Металлургии; Уральский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Механической Обработки И Обогащения Руд; Нижне-Тагильский Металлургический Комбинат Им. Ленина
Priority date: 1979-02-27
Filing date: 1979-02-27
Publication date: 1980-12-23

Description

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЦЙНКСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЕЙ(54) METHOD FOR PROCESSING CYNC-CONTAINING DUST

ДОМЕННОГО И СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ЙРОИЗВОДСТВА Изобретение относитс к комплекс ному использованию сырь в черной и цветной металлургии, в частности к переработке пылей и шламов доменного и сталеплавильного производства, содержащих цинк, серу и сопутствующие металлы. Известен способ переработки цинк содержсцдих пылей доменного и сталеплавильного производства восстановительной плавкой 1 . Недостатком известного способа вл етс его многоетгщийноеть и загр знение чугуна серой. Цель изобретени - упрощение полу чени металлического железа и исклю чение загр знений его серой. Поставленна цель достигаетс тем что восстановление ведут- на поверхности железоуглеродистого расплава при весовых отношени х цинка к сере в пыл х в пределах (2-20) :1, пылей к железоуглеродистому расплаву в пределах (0,01-0,1):1. и расплав про дувают газом в течение 1-5 мин. Способ осуществл етс следующим образом. Пыли (шламы) доменного и. сталеплавильного производства, содержащие цинк и серу (или смесь пьцлей) , привод т в контакт с гор чим (13001700 с ) железоуглеродистым расплавом путем загрузки их на повер.хность железоуглеродистого расплава или вдувани пЕллей с помощью несущего газа в массу расплава. При этом подбором пылей или их смешением по известному составу поддерживают весовое отношение цинка к сере в пыли или в смеси пылей при их подаче в расплав I равным (2-20):1. Пыли перед подачей в расплав целесообразно подвергать окускованию дл уменьшени их выноса. Общее количество вводимых в (на) расплав пылей должно быть таким, чтобы весовое отношение пылей к железоуглеродистому расплаву находилось в пределах (0,01-0,1):. Пыль расплавл етс за счет-.тепла большой массы железоуглеродистого расплава, на поверхности которого продолжаетс затем процесс восстановлени . Железоуглеродистый расплав при этом кратковременно (1-5 мин) продувают газом, например воздухом, азотом. После завершени процессов восстановлени окислов металлов полученный шлак удал ют, а металл подвергают дальнейшей доводке .DOMAIN AND STEEL-MOLDING IRODUCTION The invention relates to the complex use of raw materials in ferrous and non-ferrous metallurgy, in particular to the processing of dusts and sludges of blast-furnace and steel-making production containing zinc, sulfur and related metals. There is a method of processing zinc dust blast blast furnace and steelmaking recovery melting 1. The disadvantage of this method is that it is multifaceted and contamination of the pig iron with sulfur. The purpose of the invention is to simplify the production of metallic iron and eliminate contamination by its sulfur. This goal is achieved by the fact that the reduction of lead on the surface of an iron-carbon melt with weight ratios of zinc to sulfur in dusts in the range (2-20): 1, dusts in the iron-carbon melt in the range (0.01-0.1): 1. and the melt is purged with gas for 1-5 minutes. The method is carried out as follows. Dust (sludge) blast and. steelmaking containing zinc and sulfur (or a mixture of piezle) is brought into contact with hot (13001700 s) iron-carbon melt by loading them onto the surface of iron-carbon melt or blowing pellets with the carrier gas into the mass of the melt. In this case, the selection of dusts or their mixing by a known composition supports the weight ratio of zinc to sulfur in dust or in a mixture of dusts when they are fed into the melt I equal to (2-20): 1. Dust before submission to the melt, it is advisable to expose to agglomeration to reduce their removal. The total amount of dusts introduced into (on) the melt must be such that the weight ratio of the dusts to the iron-carbon melt is in the range (0.01-0.1): The dust melts due to the heat of a large mass of iron-carbon melt, on the surface of which the recovery process then continues. At the same time, the iron-carbon melt is briefly (1-5 minutes) flushed with gas, for example air, nitrogen. After completion of the metal oxide reduction processes, the resulting slag is removed, and the metal is further refined.

В процессе плавки пылей в объеме: и на поверхности железоуглеродистого расплава компоненты пылей контактируют с железоуглеродистым расплавом , вследствие .чего окислы цинка, железа и других элементов восстанавливаютс растворенным в металле углеродом и металлическим железом. При этом процессы металлотермического восстановлени цинка, свинца Я редких элементов и восстановлениА окислов железа растворенным в металле углеродом протекают значительно быстрее, чем процесс восстановлени твердым углеродом. Восстановленные цинк, свинец и редкие металлы удал ютс в газовую фазу и при газоочистке улавливаютс в виде обогащенного продукта (возгонов). Окислы железа восстанавлийаютсй, и в виде металла переход т непосредственно в железоуглеродистый расплав, поэтом не требуетс переплавка восстановленного железа на чугун или сталь. При восстановлении окислов металлов на поверхности железоуглеродистого расплава также не требуетс дополнитель ного расхода твердого углеродистого или другого вида восстановител .In the process of smelting dusts in the volume: and on the surface of the iron-carbon melt, the components of the dusts contact with the iron-carbon melt, due to which oxides of zinc, iron and other elements are reduced by dissolved carbon and metallic iron in the metal. At the same time, the processes of metallothermic reduction of zinc, lead and rare elements and the reduction of iron oxides with carbon dissolved in a metal proceed much faster than the process of reduction with solid carbon. The reduced zinc, lead, and rare metals are removed to the gas phase and, during gas cleaning, are captured as an enriched product (sublimates). Iron oxides are reduced and, in the form of a metal, they are transferred directly into an iron-carbon melt, so that the reduced iron is not melted down into iron or steel. When metal oxides are reduced on the surface of an iron-carbon melt, additional consumption of solid carbonaceous or other type of reducing agent is also not required.

Весовое отношение пылей к железоуглеродистому расплаву определ етс содержанием восстанавливаемых окисло железа и цинка в пыл х, исходной концентрацией углерода в железоуглеродистом расплаве и его температурой . Верхний предел этого отношени 0,1:1 обусловлен минимально необходимым количеством растворенного-углерода в расплаве дл восстановлени окислов железа и цинка, а также допусти 1ым снижением температуры железуглеродистого расплава.The weight ratio of the dusts to the iron-carbon melt is determined by the content of reduced iron oxide and zinc in the dust, the initial concentration of carbon in the iron-carbon melt and its temperature. The upper limit of this ratio is 0.1: 1 due to the minimum amount of dissolved carbon in the melt to reduce the oxides of iron and zinc, as well as the 1st decrease in the temperature of the iron-carbon melt.

Нижний предал весового отношени пылей к железоуглеродистому расплаву не ограничен с точки зрени осуществлени процесса,, однако целесообразно поддерживать его не менее 0,01-1 ввиду получени бедных по цинку продуктов и роста потерь железа со шлаком .The lower preference to the weight ratio of the dusts to the iron-carbon melt is not limited from the point of view of the implementation of the process, but it is advisable to maintain it at least 0.01-1 due to the production of zinc-poor products and an increase in iron loss with slag.

Сера,.содержаща с в пыл х,в присут сТвии цинка св зываетс в легколетучий сульфид цинка. .Sulfur containing fumes in the presence of zinc is bound to highly volatile zinc sulfide. .

Сульфид цинка взаимодействует с окисью цинка, в св зи с чем уско р етс возгонка цинка и удаление серы из расплава. Сульфатна сера в восстановительных услови х переходит в сульфидную форму и удал етс в газы по указанной выше схеме. Кратковременна продувка расплава газом, например кислородом, воздцухом азотом позвол ет быстро Удал тьсернистый газ и пары металлического цинка из расплава, вследствие чего сдвигаетс химическое равновесие процесса в сторону снижени концентраций серы и цинка в расплаве -и достигаетс перемещение железоуглеродистого расплава и расплава пылей, при этом скорость возгонки цинка и обессеривани возрастает. Продувка, расплава в процессе восстановлени пыле свыше 1-5 мин нецелесообразна ввиду чрезмерного выгорани растворенного углерода и снижени степени восстановлени окислов. Небольша часть серы остаетс в шлаке.Zinc sulfide reacts with zinc oxide, which accelerates the sublimation of zinc and the removal of sulfur from the melt. Sulfate sulfur in reducing conditions turns into the sulfide form and is removed into the gases according to the above scheme. Briefly flushing the melt with gas, such as oxygen, air and nitrogen, allows you to quickly remove the sulfur dioxide and metallic zinc vapors from the melt, thereby shifting the chemical equilibrium of the process towards lower concentrations of sulfur and zinc in the melt - and a movement of the iron-carbon melt and molten dust is achieved, the rate of sublimation of zinc and desulfurization increases. Purging, melt in the process of reducing the heat of more than 1-5 minutes is impractical due to excessive burning of dissolved carbon and reducing the degree of reduction of oxides. A small part of the sulfur remains in the slag.

Температура железоуглеродистого расплава в процессе обработки пылей может снижатьс на 5О-100°С. Затрату тепла на восстановление окислов металлов могут быть при необходимости компенсированы кислородно-воздушной продувкой железоуглеродистого расплава. Температуру железоуглеродистого расплава желательно поддерживать не менее во избежание опасности его затвердевани при обработке пылей.The temperature of the iron-carbon melt during the processing of the dusts may decrease by 5 ° -100 ° C. The heat consumption for the reduction of metal oxides can be compensated, if necessary, by oxygen-air purging of the iron-carbon melt. The temperature of the iron-carbon melt is desirable to maintain at least to avoid the danger of its hardening during the processing of dusts.

Повышение температуры свыше нецелесообразно ввиду снижени стойкости футеровки и повышени степени перехода серы в металл.Increasing the temperature over is impractical due to a decrease in the durability of the lining and an increase in the degree of sulfur transfer to the metal.

Процесс может быть осуществлен в извес тных металлургических аппаратах , например в конвертере, ковше, миксере, электропечи, в качестве железоуглеродистого расплава может быть использован чугун перед продувкой или во врем продувки его на сталь. Предпочтительнее процесс обработки пыли в окускованном виде вести в кислородном конвертере, в период между продувками чугуна кислородом, при этом перерабатываема пыль одновременно выполн ет полезную роль охлаждающего агента, а железо из пылей извлекаетс непосредственно в сталь, повыша выход товарной продукции .The process can be carried out in well-known metallurgical equipment, for example in a converter, a ladle, a mixer, an electric furnace, and iron can be used as an iron-carbon melt before blowing it out or during blowing it onto steel. It is preferable to treat the dust in an agglomerated form in an oxygen converter, between the pig iron blows, while the processed dust simultaneously plays the useful role of a cooling agent, and the iron from the dusts is extracted directly into the steel, increasing the yield of commercial products.

Плавке подвергают брикеты, приготовленные из смесей доменных и конвертерных пылей. В электропечи расплавл ют чугун в количестве 30-35 кг На поверхность железоуглеродистого расплава загружают брикеты при температуре 1500-1550 0. Брикеты расплавл ют и выдерживают в контакте с расплавом чугуна в течение времени, необходимого дл завершени процессов восстановлени , затем шлак снимают. В процессе восстановлени расплав кратковременно продувают кислородом. Возгоны улавливают в рукавном фильтре.Плавки ведут без добавок углеродистого или другого вида восстановител « в испытани х контролируют выход металла, шлака, возгонов и их состав.Melting is subjected to briquettes made from mixtures of blast-furnace and converter dusts. In an electric furnace, iron is melted in an amount of 30-35 kg. Briquettes are loaded on the surface of an iron-carbon melt at a temperature of 1500-1550 0. The briquettes are melted and kept in contact with the molten iron for the time required to complete the reduction processes, then the slag is removed. In the reduction process, the melt is briefly flushed with oxygen. Sublimates are caught in a bag filter. Smelting is carried out without additives of carbonaceous or other type of reducing agent, in tests they control the output of metal, slag, sublimates and their composition.

Пример 1. Плавке подвергают брикетированные пыли. Весовое отношение пылей к исходному чугуну составл ет 0,1:1, цинка к сере в пыл х - 12;1. Врем продувки расплава 5 мин. В результате плавки получают от веса исходного чугуна, % шлака 4,06, возгонов 0,79, железоуглеродистого расплава 100,9. Содержание серы в металле составл ет 0,0085% цинка в возгонах - 52,4%. Пр мое извлечение железа из пылей в Металл составл ет 74,3%, цинка в возгоны 96 ,7%. Распределение сера, поступающей с пыл ми, следующее; в газах 79,6%, в шлаке 17,8%/ в возгонах 2,6%. Содержание серы в металле .не повышаетс .Example 1. Melted briquetted dust. The weight ratio of dusts to the original cast iron is 0.1: 1, zinc to sulfur in dusts is 12; 1. Melt blow time 5 min. As a result of smelting, weight is obtained from the weight of the initial pig iron,% of slag 4.06, sublimates 0.79, iron-carbon melt 100.9. The sulfur content in the metal is 0.0085% zinc in sublimates - 52.4%. Direct extraction of iron from dusts in Metal is 74.3%, and zinc in sublimates 96, 7%. The distribution of sulfur coming from the dust is as follows; in gases 79.6%, in slag 17.8% / in sublimates 2.6%. The sulfur content in the metal is not increased.

Пример 2. Плавке подвергают брикетированную смесь пылей. Весовое отношение тшлей к исходному чугуну составл ет 0,05:1, цинка к сере в пыл х - 20:1. Врем продувки расплава 3 мин. В результате плавки получают от веса исходного чугуна , %: шлака 1,24; возгонов 0,61; железоуглеродистого расплава 99,57. Содержание серы в металле (чугуне) 0,007%, цинка в возгонах 46,8%. Пр мое извлечение железа из пылей в металл составл ет 81,2%, цинка в возгоны - 98,6%. Распределение серы, поступающей с пыл ми: в газах 64,4%; в шлаке 31,7%.Г в возгонах 3,7%.Example 2. Melting subjected briquetted mixture of dusts. The weight ratio of the linens to the original cast iron is 0.05: 1, and that of zinc and sulfur in dusts is 20: 1. Melt blow time 3 min. As a result of smelting receive from the weight of the original iron,%: slag 1.24; sublimates 0.61; iron-carbon melt 99.57. The sulfur content in the metal (cast iron) is 0.007%, and zinc in sublimates is 46.8%. Direct extraction of iron from dusts into metal is 81.2%, and zinc in sublimates - 98.6%. Distribution of sulfur coming from dust: in gases 64.4%; in the slag 31.7% .G in sublimates 3.7%.

Пример 3. Плавке подвергают брикетированную смесь пылей. Весовое отношение пылей к исходному чугуну составл ет 0,01:1, цинка к сере в пыл х 2:1. Врем продувки расплава 1 мин. В результате плавки получают от веса исходного чугуна, %: шлака 0,5; возгонов 0,03; металла 98,40. Содержание серы в металле 0,0085%, цинка в возгонах - 27,2%. Пр мое извлечение железа из пылей в металл составл ет 64,6%, цинка в возгоны 93 ,3%. Распределение серы, поступающей с пыл ми: в шлаке 11,4%; в возгонах 0,7%, в газах . 81,1%; в металле 6,8%.Example 3. Melting subjected briquetted mixture of dusts. The weight ratio of dusts to the original cast iron is 0.01: 1, zinc to sulfur in dusts x 2: 1. Melt blow time 1 min. As a result of melting receive from the weight of the original iron,%: slag 0.5; sublimates 0.03; metal 98.40. The sulfur content in the metal is 0.0085%, and zinc in sublimates is 27.2%. Direct extraction of iron from dusts into metal is 64.6%, and zinc in sublimates 93, 3%. The distribution of sulfur coming from the dust: in the slag 11.4%; in sublimates 0.7%, in gases. 81.1%; in metal 6.8%.

Пример 4. Плавке подвергают брикеты пылей. Весовое отношение пылей к исходному чугуну составл ет 0,115.:1 (т.е. больше верхнего предела ), цинка к сере в пыл х 1,2:1 (т.е. меньше ккжнего предела). Расплав не продувают газом. В результате плавки получают от веса исходного чугуна, %: шлака 9,6; возгонов 0,19; металла 98,6. Содержание серы в металле 0,021%; цинка в возгонах 36 ,7%. Пр мое извлечение железа в металл снизилось до 21,3%); цикка в Example 4. Melting is subjected to dust briquettes. The weight ratio of the dusts to the original cast iron is 0.115.: 1 (i.e., greater than the upper limit), zinc to sulfur in the dusts x 1.2: 1 (i.e., less than the x-ray limit). The melt is not purged with gas. As a result of melting receive from the weight of the source of iron,%: slag 9.6; sublimates 0.19; metal 98.6. The sulfur content in the metal 0,021%; Zinc in sublimates 36, 7%. Direct iron removal to metal decreased to 21.3%); cycle in

Q возгоны - до 65,7%. Распределение серы, поступающей с пыл ми, в шлаке 65,1%; в газах 9,6%; в возгонах 0,7%, в металле 24,6%.Q sublimates - up to 65.7%. The distribution of sulfur coming from the dust in the slag is 65.1%; in gases 9.6%; in sublimates 0.7%, in metal 24.6%.

Предлагаемый способ позвол ет The proposed method allows

S извлекать железо из пылей непосредственно в металл (сталь) ,пpeдoтJвpaщать загр знение металла серой и вместе с тем получать возгоны, при,годные дл последующего извлечени S to remove iron from the dusts directly into the metal (steel), predjate the contamination of the metal with sulfur and at the same time receive sublimates that are suitable for subsequent extraction

0 цинка.0 zinc.

Claims

1. USSR author's certificate

No. 322385, Cl. From 22 to 5/00, 1970.