Способ переработки отходов легированных сталей и сплавов

Способ переработки отходов легированных сталей и сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски к

Социалистически к

Республик

О П И С А Н И Е („) 753918

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.06. 76 (21) 2376077/02 с присоединением заявки ¹ (23)flриоритет (5 E ) М. Кл.

С 22 В 7/00

Государственный комитет

СССР

Опубликовано07.08.80. Бюллетень ¹ 29 ло делам изобретений и открытий (53) УДК66 046 .593(088.8) Дата опубликования описания 07.08.80

А. Ф. Астафьев, В. К. Пиотровский, А. С. Мнухин, В. И. Невский, Б. М, Бузов, А. B. Коренев и H. И. Соловов (72) Авторы изобретения

Государственный проектный и научно-исследовательский институт

"Гипроникель" (71) Заявитель (64) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ЛЕГИРОВАННЫХ

СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ

Изобретение относитея к металлургии1 и может быть использовано для полученич из сплавов никеля и кобальта.

Известен способ переработки отходов легированных сталей и сплавов, включаю5 щий плавление их и последующее окисление с подачей окислителя (lj ..

Недостаток известного способа состоит в значительнь1х потерях кобальта со шлаками.

Цель изобретения — сокращение цотерь кобальта со шлаками.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве окислителя подают медистый ферритный шлак или закись меди, 15

Сущность способа заключается в. следующем.

Отходы легированных сталей и сплавов (обрезки, стружка, отходы штамповки, литники, бракованное литье и т,п.), богатые кобальтом, расплавляются в дуговой электропечи сталеплавильного или подобного ему типа либо в индукционной электропечи.

Загрузка метал:. в ведется порционно, по мере расплавления, с доведением ванны до нормального обьема, соответствующего мощности печи, После окончания набора о ванны и нагрева металла до 1350-1500С, (в зависимости от состава исходного сплава) на поверхность его загружается скислитель вместе с флюсом (в качестве последнего может. использоваться кварцит, бой динасового кирпича либо другого подходящего по составу огнеупорного кирпича), В качестве окислителя загружают ферритовый шлак или огарок эакиси никеля.

Происходит рафинирование жидкого сплава от железа по реакциям замещения железа никелем и медью

РЕ „„1" 1О = К1с„„ ГЕ а„„(()

Pqqqq ÑÎ20 =2Сц „„1РЕ0 „„(2)

Добавленный флюс выводит окисленное железо в низкотекучий и легко удаляемый из печи шлак.

7. 39

По данной технологии отсутствует сокращение массы жидкого сплава, чем резко повышается концентрация в сплаве кобальта, а следовательно, малый переход его в шлак. Количество окислителя берут по расчету, исходя иэ конкретного состава применяемого окислителя, среднего содержания железа в загруженных отходах и желательного содержания железа в конечном сплаве и принимая практически пол-1р ное использование введенных окислов никеля и меди в написанных выше реакциях.

Количество флюса берут из расчета получения шлаков с содержанием кремнекислоты 25-35 . для ускорения вэаимодейст- д вия загруженных твердых реагентов с расплавом производят дразнение последнего древесиной или барботаж воздухом, например, путем кратковременной (5-10 мин) продувки через один из электродов печи zp (в котором предварительно высверливается осевой канал). После этого производят слив шлака — при необходимости с предвари тельным подогревом. Загрузку окислительного реагента и флюса рекомендуется 25, производить несколькими порциями, повторяя операции загрузки, перемешивания ванны и слива шлака, несколько раз. После каждого слива шлака отбирают пробу сплава для экспресс-анализа на железо. Сня- 3о тый шлак, в зависимости от содержания в нем цветных металлов, может быть направлен непосредственно в отвал либо переработан, как оборотный продукт, в одном иэ головных металлургических переде-З лов никелевого производства: рудной плавки, конвертирования, обеднительной плавки.

B качестве критерия для деления слитого шлака на отвальный и оборотный устанавливается определенная величина содержа- 4О ния железа в сплаве (обычно в пределах

10-1 5 o) с которой непосредственно связано содержание цветных металлов в шлаке.

Конечное содержание железа в сплаве (практически оно может быть доведено до 4g значений (1%) устанавливается в каждом отдельном случае в соответствии с данными экономического расчета и выбран . ным способом дальнейшей переработки сплава. Снижение содержания железа в сплаве до значений, меньших Зо о, ведет к черезмерному снижению извлечения кобальта в рафинированный сплав. Это обусловлено существованием равновесия в распределении железа и кобальта между сплавом ss и шлаком, в связи с чем необходим определенный минимум остаточной концентрации железа в сплаве, предотвращающий усиление шлакования кобальта. При остав18 4 ленин в сплаве слишком большой концентрации железа (> 15%) снижается эффективность дальнейшей переработки рафинированного сплава: наличие значительных количеств железа в сплаве осложняет его передел на товарные кобальт и никель и вызывает при этом повышенные потери этих металлов.

После последнего слива шлака и "сгу« щения" остатков его в печи путем загрузки флюса производится слив полученного сплава с разливом его в аноды либо с грануляцией в зависимости от способа его дальнейшей переработки. дальнейшую переработку полученного низкожелеэистого медноникелевого сплава на товарные кобальт и никель осуществляют одним иэ известных способов, например, путем; загрузки в конвертер на конечной стадии продувки штейнов, при которой содержащиеся в сплаве цветные металлы перейдут в файнштейн с незначительным извлечением в шлак; отливки в аноды. и последующего электролитического рафинирования с получением катодного никеля и выводом в процессе очистки анолита кобальта в богатый кек, направляемый в кобальтовое производство для переработки на товарную гидроокись и металлический кобальт, а меди— в цементную медь, перерабатываемую затем в медном производстве; грануляции и последующей переработки гранулированного сплава карбонил-процессом с переводом практически всего никеля и преобладающей части. железа в карбонильную фазу, при разложении которой оба металла могут быть затем выделены в чистом виде совместно либо раздельно, и извлечением практически всего кобальта и всей меди в остатки синтеза, из Которых кобальт может быть извлечен гидрометаллургическим путем в товарную гидроокись, а медь переработана в медном производстве совместно с- аналогичными медными продуктами (цементной медью, медной губкой и т.п.).

Примеры осуществления способа.

Пример 1. В дуговой электропечи ДС-05 расплавлено 500 кг металлического сплава, после чего он подвергнут рафинированию с помощью меаистого ферритного шлака, расход которого составляет

1000 кг. Содержание металлов в исходных продуктах составляет, %:

7539 18 6 сплав кобальт должен практически полнос-. тью перейти в файнштейн.

При переработке богатого никелем и кобальтом вторичного сырья предложенным способом достигается более высокое извлечение из него кобальта, чем при существующей практике переработки этого сырья. Это связано: с более благоприятным распределением кобальта между шлаком и металлсодержашей фазой, поскольку последняя является чисто металлической, со значительно меньшим обьемом получаемого шлака нв епиницу перервбатываемых отходов; с отсутствием резкого возрастания концентрации кобальта в сплаве (сокрвщения массы сплава в ходе рафинирования не происходит ввипу замещения в нем железа цветными металлами). B случае применения мепистых шлаков масса сплава даже не возрастает; с получением конечного продукта в виде низкожелезистого медно-никелевого . сплава, который в дальнейшем может быть переработан с минимальными потерями кобальта, например, на конечной сгадии конвертирования штейнов, либо, минуя передел конвертирования, например, электролизом, карбонил-процессом.

Шлак, полученный при рафинировании сплава, в зависимости от содержания в нем цветных металлов (что,в свою очи редь, определяется остаточным содержанием железа в сплаве) может быть направ35 лен непосредственно в отвал либо переработан в качестве оборотного продукта в одном из головных пирометвллургических переделов: рудной плавки, конвертирования, обеднительной плавки, в результате чего осуществляется дополнительное извлечение никеля и кобальта из вторичного сырья. Исх про ду

Сплав

Медис тый шлак

1О

Проведено пять операций обработки сплава медистым шлаком, в каждой из которых на ванну загружается пробленый до крупности 30-50 мм шлак в количествах, уменьшающихся в ходе плавки от

600 кг по 10 кг с добавкой в качестве кварцевого флюса, ппнасового боя (для получения шлаков с содержанием кремнекислоты около 259 ), после чего производится перемешивание ванны продувкой воздухом (через канал в опном из электродов печи), затем отстаивание и слив шлака. Всего снято 1070 кг шлака и получено около 750 кг рафинированного сплава.

Содержание металлов в них составляет, Ъ:

Исхопн проду езо

3,0

В шлаке (сре дневзвешенное по сливам) 0,27 0,95 О, 11

Степень извлечения в рафинированный сплав из суммы исходных продуктов, %:

Никеля и меди 97

Кобальта 84

Полученный сплав при указанном выше

45 или близком к нему составе весьма лет коплавок: температура его плавления, согласно диаграмме системы медь-никель, составляет около 1200 С. т.е. не являет ся более высокой, чем температура .в кон50 вертере в периоп варки файнштейнв. Это обстоятельство, а также низкое содержание железа в сплаве, обеспечивают возможность загрузки его в конвертер на конечной стадии до варки файнштейна. По55 скольку процесс продувки на этой стадии близок к завершению, то вносимый в

Способ переработки отходов легированных сталей и сплавов, включающий плавление их и последующее окисление с подачей окислителя, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью сокращения потерь кобальта со шлаками, в качестве окислителя подают мепистый ферритный шлак или закись ме ди

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР о 494414, кл. С 22 В 7/00, 1972 (прототип).

12,7 5,8 1,1 77,1

17,8 39,3 0,22 17,8

В рафинированном сплаве 28,4 62,8 0,71

Формула изобретения