Способ переработки красного шлама

Изобретение относится к области пирометаллургии и может быть использовано для получения чугуна и шлака, содержащего титан и РЗМ, из красного шлама, являющегося отходом производства глинозема.

Известен способ переработки красного шлама глиноземного производства. Красный шлам смешивают с углеродистым восстановителем и титаномагнетитовым концентратом. Из полученной смеси производят окатыши, далее проводится ожелезнение окатышей. Ожелезненные окатыши плавят в многофункциональном плавильном агрегате, с получением чугуна и шлака - полупродукта. При удалении углерода из чугуна получается сталь и шлак, который смешивают со шлаком - полупродуктом для производства лигатуры и высокоглиноземистого шлака [Патент RU №2245371, МПК С21В 3/04, С21В 13/00, С22В 34/12, С22В 59/00, 2005].

Недостатком известного способа являются сложность аппаратурно-технологической схемы производства, высокий расход добавки концентрата из титаномагнетитовой руды.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ переработки красных шламов, согласно которому смесь антрацита, красного шлама и боксита подвергают восстановительной плавке, с получением передельного чугуна и глиноземистого шлака. В глиноземистый шлак добавляли соду и известняк и обрабатывали водяным паром, далее этот шлак выщелачивали содощелочным раствором (извлечение оксида алюминия составляет 92 - 96%) затем выщелачивали водой, извлечение оксида натрия составляет 77 - 85% [Патент RU №2428490, МПК С22В 7/00, 2011].

К недостаткам данного способа можно отнести недостаточно высокое качество получаемого передельного чугуна (низкое содержание Fe).

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении качества получаемого передельного чугуна (получение содержания железа в чугуне не менее 98,0%).

Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки красных шламов, включающем плавку красного шлама с восстановителем в печи, раздельный выпуск чугуна и шлака из печи, согласно изобретению восстановительной плавке подвергают красный шлам, смешенный со шлакообразующим и восстановителем при соотношении компонентов 1:(0,1-0,4):(0,025-0,15) соответственно, причем в печь смесь красного шлама, шлакообразующего и восстановителя подают в виде брикетов размером не более 90 мм, а плавку проводят в течение 45-75 мин при температуре 1400-1550°С.

Для брикетитрования используют красный шлам влажностью не более 7%. В качестве шлакообразующего используют гидроксид кальция и/или известь и/или известняк. Отношение CaO/SiO₂ в брикете должно соответствовать 0,6 - 1,2. Крупность частиц красного шлама, шлакообразующего и восстановителя перед брикетированием составляет не более 0,7 мм.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Во время восстановительной плавки поддерживают следующее соотношение компонентов соответственно: красный шлам : шлакообразующее : восстановитель = 1:(0,2-0,3):(0,025-0,1). Данное соотношение определено экспериментально. При уменьшении количества красного шлама снижается его выход, а при увеличении - возрастают затраты на проведение технологического процесса. При уменьшении количества шлакообразующего не происходит связывания всего кремнезема шлака. Увеличение количества шлакообразующего в шихте ведет к повышенным энергозатратам. При уменьшении количества восстановителя снижается степень извлечения железа. Повышение количества восстановителя экономически не целесообразно.

Восстановительную плавку проводят при температуре 1400-1550°С. При температуре ниже 1400°С наблюдается увеличение вязкости и плотности шлака, что приводит к затруднению отделения металла от шлака и, как следствие, к снижению степени извлечения железа в чугун. При температуре выше 1550°С наблюдается повышенный рост энергозатрат и увеличение количества восстанавливаемых оксидов титана и кремния, что применительно к предложенной технологии нецелесообразно.

Длительность восстановительной плавки должна составлять 45-75 минут. При меньшем времени плавки снижается степень извлечения железа, при большем - происходит чрезмерное увеличение энергозатрат.

Красный шлам сушат до содержания влаги не более 7%. При содержании влаги выше 7% возможно налипание красного шлама на стенки оборудования, что затрудняет технологический процесс.

Для повышения степени извлечения железа и исключения уноса шихтовых компонентов красный шлам, шлакообразующее (гидроксид кальция и/или известь и/или известняк) и восстановитель перед плавкой брикетируют. Для того, чтобы не проиходило увеличения продолжительности плавки, используют брикеты размером не более 90 мм.

Отношение СаО/SiO₂ в брикете должно соответствовать 0,6-1,2. При основности брикета вне заявляемого диапазона наблюдается повышенный расход огнеупорной футеровки печи.

Крупность частиц красного шлама, шлакообразующего и восстановителя перед брикетированием должна быть не более 0,7 мм. При крупности исходных частиц более 0,7 мм получаемый брикет не будет соответствовать требуемым механическим свойствам.

Пример реализации способа.

Красный шлам просушили (влажность не более 7%). Затем, его смешали с восстановителем и гидроксидом кальция в соотношении соответственно: красный шлам : гидроксид кальция : восстановитель = 1:0,25:0,063. При этом, размеры компонентов были не более 0,7 мм. Смесь подали на валковый пресс с целью создания брикетов. Размеры полученных брикетов были не более 90 мм. Далее произвели загрузку брикетов в рудовосстановительную печь и осуществили плавку при температуре порядка 1475°С в течение 62 минут. Затем, произвели раздельный слив чугуна и шлака из печи.

Содержание железа в чугуне составило 98,3%, а степень его извлечения составила не менее 90%.

Таким образом, предложенный способ позволяет эффективно перерабатывать красный шлам и характеризуется высокой степенью извлечения из него железа.

1. Способ переработки красных шламов, включающий плавку красного шлама с восстановителем в печи, раздельный выпуск чугуна и шлака из печи, отличающийся тем, что восстановительной плавке подвергают красный шлам, смешенный со шлакообразующим и восстановителем при соотношении компонентов 1:(0,1-0,4):(0,025-0,15) соответственно, причем в печь смесь красного шлама, шлакообразующего и восстановителя подают в виде брикетов размером не более 90 мм, а плавку проводят в течение 45-75 мин при температуре 1400-1550°С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для брикетирования используют красный шлам влажностью не более 7%.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве шлакообразующего используют гидроксид кальция, и/или известь, и/или известняк.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение СаО/SiO₂ в брикете должно соответствовать 0,6-1,2.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что крупность частиц красного шлама, шлакообразующего и восстановителя перед брикетированием составляет не более 0,7 мм.