SU1148872A1

SU1148872A1 - Method of removing copper from iron and steel melt

Info

Publication number: SU1148872A1
Application number: SU833575813A
Authority: SU
Inventors: Абдрашит Мусеевич Бигеев; Андрей Ильич Ушеров; Константин Николаевич Вдовин; Герман Станиславович Уваровский
Original assignee: Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова
Priority date: 1983-04-11
Filing date: 1983-04-11
Publication date: 1985-04-07

Abstract

СПОСОБ УДАЛЕНИЯ МЕДИ ИЗ РАСПЛАВА ЧУГУНА И СТАЛИ, включающий расплавление и перегрев металла в плавильном агрегате, выпуск в ковш и подачу серусодержащих соединений щелочных металлов, отличающийс тем, что, с целью повышени производительности процесса, качества металла и стойкости футеровки ковша,, одновременно с подачей серусодержащих соединений в ковше создают избыточное давление 2-20 ти двуокиси серы или нейтрального газа.METHOD FOR REMOVING COPPER FROM MILK AND STEEL MELT, including melting and overheating of the metal in the smelting unit, release into the ladle and supply of sulfur-containing compounds of alkali metals, characterized in that, in order to increase the productivity of the process, the quality of the metal and the durability of the lining of the ladle, simultaneously with the feed sulfur-containing compounds in the ladle create an excess pressure of 2-20 tons of sulfur dioxide or neutral gas.

Description

4four

эоeo

0000

ГС Изобретение относитс к металлургии , а именно к технологии рафинированных черных металлов от меди, например вторичных черных металлов, медистых чугунов, сталей. Известен способ рафинировани расплава черных металлов от меди, включающий ввод в расплав обезвоженных серусодержащих метериалов в потоке газоносител и восстановител . В качестве серусодержащих соединений используют сульфаты, сульфиды и суль фиты щелочных и щелочноземельных металлов , а также сульфат железа. Эти материалы подают в расплав черных металлов в потоке кислорода или , воздуха, содержащем пылевидный углерод при соотнощении углерода и кислорода 5:2 СОНедостатком данного способа удалени меди вл етс наличие окислительного потенциала газовой фазы, содержащей кислород, что обусловливает диссоциацию сульфатов с образованием окислов металла и двуокиси серы. Двуокись серы устанавливаетс металлическим расплавом, что повьшает содержание серы в металле. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс способ, включакицир расплавление металла и нагрев его вьше температуры ликвидуса , вьтуск в ковш, оборудованный крышкой дл уменьшени выбросов металла из ковша во врем процесса обезмёживани и защиты атмосферы от выбороса сернистных соединений и нат риевого пламени. В ковш подают щлако образующук смесь, состо щую из серусодержащих соединений щелочных и щелочноземельных металлов с восстановителем - коксом или графитом. В результате восстановлени сульфатов щелочных металлов образуетс йульфидный шлак. Жидкий металл, содержащий медь, выдерживают под этим шлаком при атмосферном давлении воздуха или инертного газа в течение ,времени, необходимого дп более полного удалени меди из железного расплава , после чего шлак и металл раздел ют 23. Недостатками известного способа удалени меди вл етс значительный переход серы из щлака в металл, что вызьшает необходимость проведени де сульфации металла. Выдел юврШс в результате диссоциации оксид натри разъедает футеровку ковша, что приводит к более частым ремонтам ковша, увеличива расход огнеупоров на 1 т рафинированного металла, тем самым удорожа процесс. Цель изобретени - повьшение производительности процесса, качества металла и стойкости футеровки ковша. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу удалени .медИ из расплава чугуна и стали, включающему расплавление и перегрев металла в плавильном агрегате, выпуск в ковш и подачу серусодержащих соединений щелочных металлов, одновременно с подачей серусодержащих соединений в ковше создают избыточное давление 2-20 ати двуокиси серы или нейтрального .газа. Нижний предел давлени соответствует обезмеживанию чугунов с содержанием углерода более 4%, так как процесс удалени меди ведут при 13501400 С , а при этих температурах диссоциаци сульфатов и сульфидов щеючных металлов уменьшаетс при давтении двуокиси серы или нейтрального газа, равном или более 2 атм. Верхний предел 20 ати соответствует обезмеживанию сталей с содержанием углерода менее 0,05%, поэтому необходимо проводить процесс при 15501600 С , а при этих температурах диссоциаци сульфатов и сульфидов щелочных металлов уменьшаетс при достижении давлени двуокиси серы или нейтрального газа 18-20 ати. Кроме того, при .§олее высоком давлении двуокиси серы металл начинает поглощать серу из атмосферы. Предлагаемый способ удалени меди из расплава чугуна или стали осуществлен в лабораторной печи МВП-4, незначительно переделанной дл создани избыточного давлени . Опыты с чугуном провод т в графитовых тигл х . Чугун с содержанием меди 1% и серы 0,03% плав т в печи и его температура доводитс до 1350С. По достижении указанной температуры в печь через щлюзовую камеру подают сульфат натри со стехйометрически необходимьтм дл его восстановлени до сульфида натри углеродом. Одновременно с подачей щлакообразующей смеси в печи создают давление 2 ати двудкиси серы . Металл под шлаком выдерживают в течение 10 мин, после чего печь разгерметизируют и металл отдел ют от шлака. Садка тигл по металлу составл ет 100 г. Сульфат натри подают в количестве 17г.GS The invention relates to metallurgy, in particular to the technology of refined ferrous metals from copper, for example, secondary ferrous metals, cuprous iron, steels. There is a known method for refining a ferrous metal melt from copper, which includes the introduction into the melt of dehydrated sulfur-containing materials in the gas carrier stream and a reducing agent. Sulfates, sulfides and sulfites of alkaline and alkaline earth metals, as well as ferrous sulfate are used as sulfur-containing compounds. These materials are fed to the ferrous metal melt in a stream of oxygen or air containing pulverized carbon at a ratio of carbon and oxygen of 5: 2. The disadvantage of this method for removing copper is the oxidative potential of the gas phase containing oxygen, which causes the dissociation of sulfates to form metal oxides and sulfur dioxide. Sulfur dioxide is established by molten metal, which increases the sulfur content of the metal. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed method is to include melting the metal and heating it above the liquidus temperature, pour into the ladle equipped with a lid to reduce the metal emissions from the ladle during the process of de-humidifying and protecting the atmosphere from emissions of sulfur compounds and sodium flame. A sclac-forming mixture consisting of sulfur-containing compounds of alkali and alkaline-earth metals with a reducing agent — coke or graphite — is fed to the ladle. As a result of the reduction of alkali sulphate sulphates, julphide slag is formed. The liquid metal containing copper is kept under this slag at atmospheric pressure of air or inert gas for the time required by the DP to more completely remove copper from the iron melt, after which the slag and metal are separated 23. A disadvantage of the known method of removing copper is a significant transition sulfur from shlak to metal, which necessitates a desulfation of the metal. Separated as a result of dissociation, sodium oxide corrodes the lining of the ladle, which leads to more frequent repairs of the ladle, increasing the consumption of refractories by 1 ton of refined metal, thereby increasing the cost of the process. The purpose of the invention is to increase the productivity of the process, the quality of the metal and the durability of the lining of the ladle. This goal is achieved by the fact that according to the method of removing copper from molten iron and steel, including the melting and overheating of the metal in the smelting unit, the release into the ladle and the supply of sulfur-containing compounds of alkali metals, simultaneously with the supply of sulfur-containing compounds in the ladle create an overpressure of 2-20 MPa sulfur dioxide or neutral .gas. The lower pressure limit corresponds to the debonding of cast irons with a carbon content of more than 4%, since the process of copper removal is carried out at 13501400 ° C, and at these temperatures the dissociation of shcheylate metal sulphides and sulfides decreases at a pressure of sulfur dioxide or neutral gas equal to or more than 2 atm. The upper limit of 20 ati corresponds to debonding of steels with a carbon content of less than 0.05%. Therefore, it is necessary to carry out the process at 15501600 ° C, and at these temperatures the dissociation of alkali metal sulphates and sulfides decreases when sulfur dioxide or neutral gas pressure reaches 18-20 atm. In addition, at a higher pressure of sulfur dioxide, the metal begins to absorb sulfur from the atmosphere. The proposed method for removing copper from a molten iron or steel melt is carried out in an LWP-4 laboratory furnace, which has been slightly modified to create an overpressure. The cast iron experiments were carried out in graphite crucibles. Cast iron with a copper content of 1% and sulfur of 0.03% is melted in a furnace and its temperature is adjusted to 1350 ° C. Upon reaching the specified temperature, sodium sulphate is required, stoichiometrically, required to reduce it to carbon sulphide through the slug chamber. Simultaneously with the supply of the slag-forming mixture, a pressure of 2 atm sulfuric sulfur is created in the furnace. The metal under the slag is held for 10 minutes, after which the furnace is depressurized and the metal is separated from the slag. The crucible for metal is 100 g. Sodium sulfate is fed in an amount of 17 g.

Очищенный от меди чугун содержит меди 0,65%, серы 0,045 - 0,050%. Такой чугун не требует в дальнейшем г. операции десульфурации, а это сутцест венно повышает производительность процесса и исключает применение дорогих десульфатов, например магни или известково-глиноземистых смесей, при последующем переделе чугуна в сталь.Cast iron refined from copper contains 0.65% copper, 0.045% sulfur and 0.050% copper. Such cast iron does not require further desulfurization operations, and this increases the productivity of the process 24-hours and eliminates the use of expensive desulfates, for example, magnesium or lime-alumina mixtures, during subsequent conversion of cast iron into steel.

Опыты со сталью проведены в алундовых тигл х. Сталь с содержанием меди 1% и серы 0,03% плав т в печи и ее температуру довод т до , содержание углерода в стали 0,043%. По достижении указанной температуры в печь через шлюзовую камеру подают сульфат натри с углеродом. Одновременно с подачей шлакообразующей смеси в печи создают давлениеExperiments with steel were carried out in alundum crucibles. Steel with a copper content of 1% and sulfur of 0.03% is melted in a furnace and its temperature is adjusted to, the carbon content in the steel is 0.043%. Upon reaching the specified temperature, sodium sulfate and carbon are fed into the furnace through a lock chamber. Simultaneously with the supply of slag-forming mixture in the furnace create pressure

20,0 ати двуокиси серы. Металл под шлакбм выдерживают 10 мин, после чего печь разгерметизируют и металл отдел ют от шлака. Садка тигл по металлу составл ет 100 г. Сульфат натри подают в количестве 17 г. Оч щенна от меди сталь содержит меда 0,70%, серы 0,15-0,20%, т.е. меньше чем по известному способу (0,24- , 0,10%), что требует меньшего количества десульфуриэаторов дл приведени стали в кондиционное по сере состо ние.20.0 atm of sulfur dioxide. The metal under the slab is kept for 10 minutes, after which the furnace is depressurized and the metal is separated from the slag. The crucible for metal is 100 g. Sodium sulfate is fed in an amount of 17 g. The steel scooped from copper contains honey 0.70%, sulfur 0.15-0.20%, i.e. less than by a known method (0.24-, 0.10%), which requires a smaller amount of desulfuriating agents to bring the steel into a state of sulfur-conditioned.

На предлагаемый процесс требуетс шлака в 1,1-1,4 раза меньше, чем на известный, что удешевит процесс получени очищеннаго от металла . Подавление диссоициации сульфатов и сульфидов уменьшит поступление в газовую фазу окиси натри , что позволит повысить стойкость фу теровки.The proposed process requires slag 1.1-1.4 times less than the known one, which will reduce the cost of the process of obtaining purified metal. The suppression of dissociation of sulfates and sulfides will reduce the flow of sodium oxide into the gas phase, which will increase the stability of the base.

Аналогичные результаты получени при использовании вместо двуокиси серы нейтральных газов, например аргона.Similar results are obtained when using neutral gases such as argon instead of sulfur dioxide.

Claims

METHOD FOR REMOVING COPPER FROM MELT OF IRON AND STEEL, including melting and overheating of metal in the melting unit, discharge into the ladle and feeding sulfur-containing compounds of alkali metals, characterized in that, in order to increase the productivity of the process, the quality of the metal and the durability of the lining of the ladle, simultaneously with the supply of sulfur-containing compounds in the bucket create an excess pressure of 2-20 ati sulfur dioxide or neutral gas.