Способ регенерации сульфидного шлака

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4826925/02 . (22) 18.0590 (46) 15.11.93 Бюл. Но 41 — 42 (71) Магнитогорский горно-металлургический инс— титут им.Г.И.Носова (72) Бигеев А.M. Сальников В.И.; Ушеров А.И:; Уваровский Г.С„ Ишметьев EH.; Бирюков П.П. (73) Бигеев Абдрашит Мусеевич: Сальников Валерий Иванович; Ушеров Андрей Ильич; Уваровский

Герман Станиславович; Ишметьев Евгений Нико(в) RU (1ц 2002830 С1 (5Ц 5 С22В7 04 паевич; Бирюков Петр Павлович (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ СУЛЬФИДНОГО

ШЛАКА (57) Использование: регенерация шлаков в цветной и черной металлургии. Сущность: обработку расплава сульфидного шлака осуществляют злектропизом в неокислительной среде при температуре

900-1200 С и плотности тока 0.2-0.4А/см . 1 табл.

2002830

15

30 (2) (3} 35

40 шлаке

50 давлении кислорода 0,01-.0,02 МПа с удель- зл ным расходом кислорода, вдуваемого в шла- де ковый расплав в составе ни кислородсодержащей смеси, 0,19 ... 0,28 нм на 1 кг исходного сульфидного шлака, а 55 ва затем при парциальном давлении кислоро- на да 0,001 ... 0,009 МПа, с удельным расходом тр кислорода, вдуваемого в шлаковый расплав пл в составе кислородсодержащей смеси, 0,04 ск ... 0,06 нм íà i кг исходного сульфидного ме шлака. Продувку шлакового расплава кисло- ци

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к технологии регенерации шлаков, и может быть осуществлено на предприятиях черной металлургии.

Известен способ регенерации сульфидного шлака процесса декупромации железоуглеродистых расплавов, заключающийся в продувке шлакового расплава, содержащего 60 „, 70 % йа25, 10 ... 35 % FeS и 1 ... 4%

Си2Я, кислородсодержащей газовой смесью (см, Вгоап R.Å., Makar Н.V., 01ч!Ио R;I.

RefInIng molten iron by suIfIcfeformIng slayS

and chlorinatin. Remonal of Copper, Пп and

other impurities, — Report of Invest. Bur. of

Mines U.S,. Dep. Inter. — 1975, 80, 65-32 р).

При осуществлении этого способа происходит окисление NazS шлака до NazSG4 по реакции:

ИагЯ+ 202 = NazSOa. (1) Образующийся сульфат натрия не растворяет в себе сульфиды йа, Си и Fe, образующие штейн, и выделяется в виде слоя не смешивающегося с сульфидным штейном, который по окончании продувки сливают в отдельную емкость. Получаемая при этом степень регенерации NayS составляла 5055 % от исходного количества сульфида натрия в шлаке.

Для получения из сульфата натрия сульфида отделенный от штейна расплав восстанавливают по реакциям;

NazSOa+ 4С = КарЯ + 4CO;

NazS0<+ 2С = NagS+ 2CO.

При осуществлении восстановительных процессов потери NazS составляют 8 — 10 % от исходного количества NaS в сульфидном

Таким образом общая степень регенерации Йа23 составляет 40-45 %.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ регенерации сульфидного шлака, включающий продувку шлакового расплава кислородсодержащей газовой смесью при температуре 9001100"С и разделение сульфидного и сульфатнаго расплавов. Продувку шлакового расплава ведут сначала при парциальном родсодержащей газовой смесью ведут до соотношения масс оксидного (mo) и сульфидного (mc) расплавов mo/mc = 1,5 ... 2,8.

Недостатками способа регенерации сульфидного шлака являются низкая эффективность регенерации, связанная с двухстадийностью процесса, и загрязнение окружающей среды соединениями йа23, NazO u SOz. Общая степень регенерации

NazS при осуществлении этого способа не превышает 75 %.

Эффективность процесса регенерации определяется степенью регенерации Ма25, т. е. количеством сульфида натрия, возвра- . щаемого в состав шлакообразующей смеси для проведения декупрумации металла.

Целью изобретения является .повышение эффективности процесса регенерации и снижение загрязнения окружающей среды соединениями серы и натрия.

Поставленная цель достигается тем, что обработку шлакового расплава осуществляют электролизом при температуре 900

1200 С в атмосфере инертнбго газа при плотности тока 0,2 ... 4 А/см .

Нижняя граница предлагаемого температурного интервала 900 соответствует минимальному перегреву сульфидного шлака над температурой ликвидус, обеспечивающему необходимую жидкоподвижность шлака. B случае, когда шлак имеет меньшую температуру, невозможно образование . шлакового расплава и проведение электролиза.

Верхняя граница предлагаемого температурного интервала (1200 С) соответствует началу интенсивного испарения сульфида натрия из шлакового расйлава. При температуре шлака,. превышающей 1200 С, значительная часть сульфида натрия испаряется, что снижает степень регенерации шлака и вызывает загрязнение окружающей среды, Нижняя граница предлагаемого интервала плотности тока при электролизе 0,2

А/cM соответствует плотности тока коррозии меди в сульфидном шлаке. При меньших плотностях тока скорость растворения меди в сульфидном шлаке превышает скорость ектролитического осаждения меди, что лает невозможным снижение содержая меди в сульфидном шлаке.

Верхняя граница предлагаемого интерла плотности тока 4 А/см соответствует чалу электролитического выделения наия из шлакового расплава. При больших

oTHocTsIx тока начинается электролитичеое выделение натрия, что снижает выход ди по току, уменьшает степень регенераи сульфида натрия и удельную произво2002830 дительность процесса. Все это значительно снижает эффективность процесса регенерации, Инертная атмосфера над шлаковым расплавом исключает окисление продуктов испарения и диссоциации сульфидного шлака, что способствует снижению потерь сульфида натрия при регенерации.

Электролиз шлакового расплава тройной системы НагБ-FeS-Сщ$ известен и осуществлялса, например, для электролитического получения меди (физическая химия металлургических расплавов. Труды института металлургии УФАН СССР. вып. 18. - Свердловск, 1969. с; 143-178).

В предлагаемом способе для регенерации сульфидного шлака используют электролиз.. Но этот электролиз шлаков, полученных после удаления меди из железоуглеродистых расплавов, может быть про; веден только при определенных режимах, а именно при температуре шлакового расплава 900-1200 С, в атмосфере инертного газа при плотности тока 0,2, . 4 A/см, которые установлены авторами экспериментальным путем. Электролиз шлакового расплава при этих режимах позволяет повысить степень регенерации сульфидного шлака, снизить его себестоимость за счет одностадийности процесса, и улучшить экологическую обстановку за счет снижения выделений Йа23, йа20 и SOg в газовую фазу, Следовательно. заявляемое техническое решение обладает критерием "существенные отличия".

Предлагаемый способ регенерации сульфидного шлака осуществЛяют в лабораторных условиях. Установка представляет собой графитовую электролитическую ячейку, оборудованную крышкой с вмонтированными в нее электродами и системой для подвода инертного газа. Ячейка помещает. ся в печь сопротивления с регулируемой температурой. Навеску испытуемого шлака. содержащего 65.2 Ма25, 33,7 Д FeS; 2,1

Со20; 1.7 g, Mt S, нерастворимый остаток

-остальное, массой 250 r засыпают в ячейку, которую закрывают крышкой и помещают в печь. После расплавления шлаковой навески регулируют глубину погружения электродов, производят герметизацию ячейки и внутрь ее подают инертный газ. По достиже5 нии температуры расплава 900 С на электроды подают напряжение 4,3 В от источника постоянного тока. При этом плотность тока составляет 0,20 А/см . Электролиз осуществляют в течение 8,3 ч, после чего крышку с

10 электродами снимают с ячейки, отбирают пробу шлака и шлаковый расплав взвешивают.

Примеры осуществления предлагаемого способа приведены в таблице, 15 Принцип регенерации сульфидного шлака процессов удаления меди из железоуглеродистых расплэвов заключается в. снижении содержания меди в сульфидном рэсплэве до концентрации менее 0,1;/. 8

20 аналогах и прототипе это достигается выделением сульфида натрия из шлакового расплава. В предлагаемом способе производится электролитическое осаждение меди, тем самым достигается снижение

25 содержания меди в шлаковом расплаве. При этом максимально используется физическое тепло шлакового расплава и существенно снижаются потери сульфида натрия, что значительно повышает. эффективность

30 регенера ции, Из полученных результатов видно, что степень регенерации повышается от 91,6 до

96 8 Д по сравнению с достигнутой в прототипе — 75 7;.

35 Исключение операций продувки шлакового расплава газом позволяет значительно снизить количество выделяющихся из расплава газообразных продуктов, загрязненных токсичными соединениями натрия и

40 серы, что улучшает экологические характеристики технологии регенерации.

Предлагаемый способ позволяет существенно повысить эффективность регенерации сульфидного шлака процесса удаления

45 меди из железоуглеродистых расплавов за счет одностадийности процесса и меньших потерь йагЯ при регенерации, 2002830

Составитель T.Mèùåíêo

Редактор Е.Полионова Техред М.Моргентал Корректор А.Обручар

Тираж Подписное

НПО" Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Заказ 3218

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.гагарина. 101

Формула изобретения

СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ СУЛЬФИДНОГО ШЛАКА, включающий .обработку шлакового расплава электролизом в неокислительной среде, отличающийся тем, что обработку ведут при температуре 9001200 С и плотности тока 0,2 -0;4 Аlсм .