SU976855A3

SU976855A3 - Способ переработки сульфидных железосодержащих материалов

Info

Publication number: SU976855A3
Application number: SU792807713A
Authority: SU
Inventors: Арвид Петерссон Стиг
Original assignee: Болиден Актиеболаг (Фирма)
Priority date: 1977-07-22
Filing date: 1979-08-21
Publication date: 1982-11-23
Also published as: SE7708462L; IT1099010B; US4304595A; SE406929B; CA1112456A; WO1979000058A1; GR65240B; IT7825973A0; PT68311A; JPS5423014A; ES471835A1

Description

Изобретение относится к способам получения неочищенного железа из сульфидного железосодержащего материала, предпочтительно пирита и пирротина.

Известен способ, при ко-тором осущест— g вляют загрузку пирита в печь для плавления неочищенного пирита совместно с кремнеземом, таким как кварцевый песок, и автогенное их расплавление при подаче в печь газообразного кислорода или обо- до гашенного кислородом воздуха для того, чтобы получить, в основном, железосилиж· катный расплав. При. больших количествах цветных металлов с помощью указанного способа можно предотвратить сгорание jj серы до завершения процесса. Таким образом цветные металлы, имеющие большее, чем железо, сродство к сере, будут образовывать штейн из цветных металлов, обыч* но представленных в пирите в качестве 20 примесей [ 1 ] .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому’ результату является способ переработки сульфидных железосодержащих материалов, включающий заг- 25 рузку материала в печь совместно с кремнистым соединением, расплавление с обрал зованием железосиликатного расплава во взвешенном состоянии путем сжигания кислородсодержащим газом, связанной в сульфид серы [2 ] .

Недостатками известных способов являются Высокие энергические затраты и потери ценных цветных и благородных металлов, которые не извлекаются из пирита ных шлаков.

' Дель изобретения - получение неочищенного железа и двуокиси серы при низких энергических затратах. .

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу переработки сульфидных железосодержащих материалов, включающему загрузку материала в печь ’ совместно с кремнистым соединением, расплавление с образованием железосили- * каткого расплава во взвешенном состоянии путем сжигания кислородсодержащим газом связанной в сульфид серы, образовав ние железосиликатного расплава осуществляют до содержания в нем 70-90% ЁеО повесу, после чего его восстанавливают до содержания < 60% FeO путем ввода восстанавливающего и флюсующего реагентов, затем отделяют образованное железо от железосиликатного расплава и в зону пиав-₅ления дополнительно загружают железный окисный материал.

В качестве железного окисного маге!риала^ используют пиритные шлаки.

В.качестве железного окисного материала используют железорудные концентраты.

Процесс проводят во взаимно разделенных печах плавления и восстановления. 15

Восстанавливающий и кислород1содержащий газы инжектируют через копья или фурмы.

На чертеже изображена печь для переработки сульфидных материалов., 20

Пириты загружают в печь 1 через загрузочные средства 2 вместе с другими железными сырьевыми материалами, например, железорудными концентратами пиритного шлака, в форме гепатита или магне- 25 тита, в таких количествах, чтобы содержание железа в фаялитном шлаке, который был возвращен в печь 1 со . стадии восстановления. железа, повышалось от приблизительно 40-60% FeO, или в присут- зо ствии извести также от низкого презента, ”д о приблизительно 70-90%, предпочтительно до около 85% по весу-FeO, вычисленного по окиси железа ... Й .

Добавлением кислорода или обогащен,ного кислородом воздуха по трубопроводу 3 содержащуюся в пирите серу сжигают и нагрев производят в шахте 4 печи плавления во вращенном состоянии во время проведения в ней процесса, причем добав* _4Qленный железосодержащий сульфидный материал расплавляют и образуют ванну 5, содержащую в основном фаялит.

Железосодержащий сульфидный материал обычно заключает в себе цветные металлы^ (медь, никель и кобальт), которые образуют. сульфидную фазу 6, где могут быть представлены любые ''благородные металлы. Сульфидная фаза является нерастворимой в окисном фаялитном шлаке, ?. имеет больший 'удельный вес чём шлак и, следовательно, собирается во взвешенном состоянии на дне печи плавления, откуда может быть выпущена по трубопроводу 7 через одинаковые промежутки времени. Часть 'присутствующего мышь- & яка, сурьмы и висмута будет удалена во время процесса плавления, а часть растворена в сульфидной фазе.

Обогащенный железом шлак, содержащий Si О ₂ и FeO , затем переводят через трубопровод. 8 в восстановительную печь 9, где неочищенное железо восстанавливают известйым способом- посредством восстановительной плавки, т.е. введением кислорода через трубопровод 10 и восстановительного агента (углерод, масло, природный газ и т.п.) в расплавлений шлакчерез трубопровод 11. Восстановленное неочищенное железо образует слой 12 ниже слоя шлака 13. Неочищенное железо выводят из печи через выводное отверстие 14.

Во время процесса восстановления содержание железа в 510^- рео - шлаке 13 снижается до нижнего предела, но не ниже 60% (в присутствии извести). Затем шлак возращают через трубопровод в печь 1 плавления во взвешенном состоянии, после первого выпуска некоторого количества шлака через трубопровод с целью предупреждения образования примесей в шлаке.

Содержащий 50₂ газ, получаемый во время процесса плавления во взвешенном состоянии, выводят из печи через выходное отверстие 17 для газа и переводят на завод по производству серной кислоты или жидкой двуокиси серы после обработки газа в теплообменном процессе и очистки его от пыли известным способом.

Предпочтительными железосодержащими сульфидными материалами являются пирит и пирротин. Железосодержащие ма-. териалы окисного типа, такие как пиритные шлаки и железорудные концентраты, могут быть добавлены и сплавлены при избытке тепла, полученного во время автогенного плавления сульфидного материала. Благодаря жестким условиям восстановления, преобладающим во время восстановительного процесса плавления, присутствующий цинк испаряется в форме паров металла и может быть впоследствии извлечен в пылевом фильтре с последующим окислением металла до окиси цинка известным способом. Таким образом, способ позволяет производить отделение и извлечение цветного металла в неочищенном железе.

Если шлаки, содержащие Fe ф , полученные от общепринятого способа обжига пирита, закружают в печь плавления во взвешенном состоянии, то необходимо, чтобы магнетит во время процесса плавления не образовывался', в количествах больших, чём приблизительно 5% по , весу от общего количества шлака.

976855 6

П р и м е р 1. 1000 кг пирита расплавляют в печи плавления во взвешенном •2 состоянии в присутствии 1609 N м воздуха, обогащенного кислородом (31, 7% кислорода). Получают обогащенный желе- 5 зом окисный шлак с температурой 1450 ° C и составом 80, 8% ₽еО и 20,0% Si 0₂ .

Полученный шлак переводят в восстановительную печь и восстанавливают 356 Ю кг кокса, который вводят вместе с 241 N м ³ газообразного кислорода, .Получают неочищенное железо с 4% по весу углерода и температурой 1250° С и кроме того - шлак с 60% окиси железа U . 15

П р и м е р 2.

В печи плавления расплавляют во взвешенном состоянии 1000 кг пиритной руды приблизительного состава, %: ₽е 45;

S 50; 5i О₂ 1,4; СаО 3,6, используя ²⁰1554 N м³ обогащенного кислородом воздуха (31,7% по весу кислорода'). Получаю ют 813 кг обогащенного железом окисного шлака с температурой 1450°С и содержащего 81, 2% РеО; 12,5% Si 0 2 и ²⁵

6,3% СаО.

Полученный шлак переводят в восстановительную печь и восстанавливают 361кг .кокса, который вводят вместе с 2 58 • N м ³ газообразного кислорода- Получают ³⁰438,5 кг неочищенного железа с 4% углерода по весу с температурой 1250°С и 270 кг шлака, содержащего 41,0% РеО; 38,7% Si О 2 и 18,4% СаО.

179 кг из указанного количества шла-35 ка рециркулируют в печь плавления во взвешенном состоянии для извлечения кремнезема и тепла при следующей загрузке пиритной руды. 92 кг шлака было упущено в качестве утечки. Способ позволяет использовать пиритные концентраты как в качестве сырья для извлечения двуокиси серы, так и для извлечения железа. Главным источником энергии является содержащаяся в пиритном концентрате се-45 ра, которая намного дешевле высококачественного топлива, такого как уголь, кокс, нефть и газ. Уменьшаются и тепловые потери, которые довольно велики при получении неочищенного железа из- SO вестными способами, так как кремнезем, содержащийся в шлаке, возвращают в печь плавления во взвешенном состоянии в расплавленном виде и, следовательно, потери тепла через шлак в основном, устра-55 няются. Кроме -этого возможно использование мелкозернистого железного сырьевого материала, который не применяется при производстве железа, например, в шахтной печи, в которую материал должен быть загружен в форме агломерата.

Claims

3 .976 повесу, после чего его восстанавливают до содержани 6О% FeO путем ввода восстанавливающего и фпюсующего реагентов затем отдел ют образованное железо от желеаосиликатного расплава и в зону nnaB лени дополнительно загружают железный окисный материал. В качестве железного .окисного матеprtiLana используют -пиритные шлаки. В.качестве железного окисного материала используют железорудные концентраты . Процесс провод т во взаимно разделен ных печах плавлени и восстановлени . Восстанавливающий и кислород(соаер- жащий газы инжектируют через копь или фурмы. На чертеже изображена печь дл переработки сульфидных материалов.,. Пириты загружают в печь 1 через загрузочные средства 2 вместе с другими железными сырьевыми материалами, напри мер, железорудными концентратами пиритного шлака, в форме гепатита или магнетита , в таких количествах, чтобы содержанве железа в фа литном шлаке, которы был Возвращен в печь 1 со. стадии восстановлени , железа, повышалось от приблизительно 40-60% FeO, или в присутствии извести таюке от низкого прше.нта , до приблизительно 70-90%, предпочти тельно до около 85% по весу-FeO, вычисленного по окиси железа ,. П . Добавлением кислорода или обогащенного кислородом воздуха по трубопроводу 3 содержащ аос в пирите серу сжигают и нагрев производ т в шахте 4 печи плавлени во вращенном состо нии во врем проведени в ней процесса, причем добаелеш1Ый железосодержащий сульфидный мат риал расплавл ют и образуют ванну S, содержащую в основном фа лит. Железосодержащий сульфидный материа обычно заключает в себе цветные металлы (медь, ни1сель и кобальт), которые образу ют, сульфидную фазу 6, где могут бьпъ представлены любые благородные металлы . Сульфидна фаза вл етс нерастворимой в окисном фа литном шлаке, имеет больший удельный вес чём шлак и, следовательно, собираетс во взвешенном состо нии на дне печи плавлени , откуда может быть выпущена по трубопроводу 7 через одинаковые промежутки времени. Часть «присутствутсщего мьппь ка , сурьмы и висмута будет удалена во врем процесса плавлени , а часть растворена В сульфидной фазе. 5 Обогащенный железом шлак, содержащий и Fie О , затем перевод т через трубопровод. 8 в восстановительную печь 9, где неочищенное железо восстанавливают известйым способом посредством восстановительной плавки, т.е. введением кислорода через трубопровод 10 и восстановительного агента (углерод, масло, природный газ и т.п.) в расплавленый шлак- черезтрубопровод 11. Восстановлешое еочищенное железо образует слой 12 ниже сло шлака 13. Неочищенное железо вывод т из печи через выводное отверстие 14. Во врем процесса восстановлени содержание железа в SiOj. - шлаке 13 снижаетс до нижнего предела, но не ниже 60% (в присутствии извести). Затем шлак возрашают через трубопровод 15в печь 1 плавлени во взвешенном состо нии, после первого выпуска некоторого количества шлака через трубопровод 16с целью предупреждени образовани примесей в шлаке. Содержащий ЗО газ, получаемый во врем процесса плавлени во взвешенном состо нии, вывод т из печи через выходное отверстие 17 дл газа и перевод т на завод по производству серной кислоты или жидкой двуокиси серы после обработки газа в теплорбменном процессе и очистки его от пыли известным способом. Предпочтительными железосодержащими сульфидными материалами вл ютс пирит и пирротин, Железосодержащие ма-. териалы окисного типа, такие как пирит ные шлаки и железорудные концентраты, могут быть добавлены и сплавлены при избытке тепла, полученного во врем автогенного плавлени сульфидного материала . Благодар жестким услЬви м восстановлени , преобладающим во врем восстановительного процесса плавлени , присутствующий цинк испар етс в форме паров Металла и может быть впоследствии извлечен в пылевом фильтре с последуюшим окислением метал;1а до окиси цинка известным способом. Таким образом, способ позвол ет производить отделение и иаилечение цветного металла в неочищенном железе . Если шлаки, содержащие Fe ф , полученные от общеприн того способа обжига пирита, закружаюг в печь плавлени во ваазешенном состо нии, то необходимо , чтобы магнетит во врем процесса плавлени не образовывалсЕГ в количествах больших, чем приблизительно 5% по , весу от общего количества шлака. Пример. 1000 кг пирита расплавл ют в печи плавлени во взвешенном состо нии в присутствии 1609 N м воздуха , обогащенного кислородом (31, 7% кислорода). Получают обогащенный железом окисный шлак с температурой 145О°С и составом 80, 8% РеО и 20,0% Si 0-2 . Полученный шлак перевод т в восстановительную печь и восстанавливают 356 кг кокса, который ввод т вместе с 241 N м газообразного кислорода, .Получают неочищенное железо с 4% по весу углеро да и температурой 12 50° С и кроме того - шлак с 60% окиси железа И . П р и м е р 2. В печи плавлени расплавл ют во взве шенном состо нии 10ОО кг пиритной руды приблизительного состава, %: Ре 45; 5 50;9iO2 1,4; СаО 3,6, использу 1554 N м обогащенного кислородом воздуха (31,7% по весу кислорода ). Получасе ют 813 кг обогащенного железом окисного шлака с температурой 145О°С и содержащего 81, 2% РеО; 12,5% 5i Ог и 6,3% СаО. Полученный шлак перевод т в восстановительнуй печь и восстанавливают 361кг .кокса, который ввод т вместе с 2 58 -N м газообразного кислорода- Получают 438,5 кг неочищенного железа с 4% углерода по весу с температурой 1250°С и 270 кг шлака, содержащего 41,0% РеО 38,7% SiO и 18,4% СаО. 179 кг из указанного количества шла .ка рециркутгаруют в печь плавлени во взвешенном состо нии дл извлечени кремнезема и тепла при следующей загрузке пиритной руды. 92 кг шлака было упущено в качестве утечки. Способ позвол еТ использовать пиритные концентраты как ц качестве сырь дл извлечени двуокиси серы, так и дл извлечени железа. Главным источником энергии вл етс содержаща с в пиритном концентрате сера , котора намного дешевле высококачественного топлива, такого как уголь, кокс, нефть и газ. Уменьшаютс и тепловые потери, которые довольно велики при получении неочищенного железа из- вестными способами, так как кремнезем, содержащийс в шлаке, возвращают в печь плавлени во взвешенном состо нии в расплавленном виде и, следовательно, потери тепла через шлак в основном, устран ютс . Кроме -этого возможно использование мелкозернистого железного сырье-, вого материала, который не примен етс при производстве железа, например, в шахтной печи, в которую ма-гериал должен быть загружен в форме агломерата. Формула изобретени- 1, Способ переработки сульфидных железосодержащих материалов, включаю щий загрузку материала в печь совместно с кремнистым соединением, расплавление с образованием железосиликатного расплава во взвешенном состо нии путем сжигани кислородсодержащим газом св занной в сульфид серы, о т л и ч аю щ и и с тем, что , с целью попу чени неочищенного железа и двуокиси серы при низких энергических затратах, образование железосиликатного расплава осуществл ют до содержани в нем 7О 90% РеО по весу, после чего его восстанавливают до содержани 6О% РеО путем ввода восстанавливающего и флюсун -, щего реагентов, затем отдел ют образованное железо от железосиликатного распп лава и в зону плавлени дополнительно загружают железный окисный матеркал.
2.Способ по п. 1, отличающийс тем, что в качестве железного окисного материала используют пнритные шлаки.
3.Способ по п. 1, отличающий с тем, что в качестве железного окисного материала используют железорудные концентраты.
4.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с тем, что процесс провод т во взаимно разделенных печах плавлений и восстановлени .
5.Способ по .h, 1, (о. т л . и и с .Я; тем, что восстанавливающий. и кислородсодержащий газы инжектируют .через копь или фурмы. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 379О336, кл. 432163 , 1975. 2 .Гудима И. В. /(и др. Краткий справочник по металлургии известных металлов . М., Металлурги , 1975, с. 117118 , 122.