FI126945B - Procedure for Performing an Improved Process for Producing High Carbon Ferric Chromium (HCFeCr) and Charge Chrome (Charge Chrome) - Google Patents

Description

Menetelmä parannetun prosessin toteuttamiseksi runsaasti hiiltä sisältävän ferrokromin (HCFeCr) ja panoskromin (Charge Chrome) valmistamiseksiA process for carrying out an improved process for the preparation of high carbon ferrochrome (HCFeCr) and batch chromium (Charge Chrome)

Keksinnön alaField of the Invention

Keksinnön kohteena on parannettu menetelmä runsashiilisen ferrokromin (HCFeCr) ja "Charge Chrome"-ferrokromin (seuraavassa: panoskromi) valmistamiseksi käyttäen uudentyyppisiä kromiittimalmiagglomeraatteja. Keksintö kohdistuu erityisemmin parannettuun menetelmään brikettien valmistamiseksi hienoista kromimalmihiukkasista ja -rikasteista.The present invention relates to an improved process for the preparation of high carbon ferrochrome (HCFeCr) and "Charge Chrome" ferrochrome (hereinafter: batch chromium) using novel types of chromite ore agglomerates. More particularly, the invention relates to an improved process for making briquettes from fine chromium ore particles and concentrates.

Keksinnön taustaaBackground of the Invention

Laajasti käytetty menettely HCFeCrm/panoskromin valmistamiseksi on ollut jo kauan kromiittimalmien hiiliterminen pelkistys (sulatus) sähkökäyttöisissä uppo-kaarimasuuneissa (Submerged Arc Furnace; SAF). Toiminnan helpottamiseksi ja pääomakustannusten alentamiseksi nämä SAF-masuunit on tehty aina ylhäältä puolittain suljetuiksi tai avoimiksi. Kuitenkin tällaisissa masuuneissa hiilimonoksidi ja muut kaasut, joita syntyy sulatusprosessin aikana, karkaavat aina ylhäällä olevan avoimen osan kautta silloinkin, kun käytetään mahdollisimman tehokkaiksi toteutettuja kaasunpuhdistuslaitoksia. Näin ollen toiminnan ympäristöystävällisyydelle asetettujen, jatkuvasti tiukkenevien vaatimusten myötä SAF-masuunien toteutukset on vaihdettu tyypiltään päältä suljetuiksi. Nämä masuunit täytetään aina ylhäältä ja sisällön vajuttaminen tapahtuu edeltäkäsin määrätyin väliajoin masuunien pohjalla olevista poistokouruista. Sulatuserä painuu alas ja saavuttaa lopulta kuumimmat vyöhykkeet kolmen (3) elektrodin kärjissä, joissa sähkökaaret muodostuvat. Tämä on jatkuva prosessi ja kaarivyöhykkeestä peräisin olevat kuumat kaasut kohoavat ylöspäin alaspainuvassa sulatuserässä olevien huokosten läpi.The widely used procedure for the preparation of HCFeCrm / batch chromium has long been the carbon thermal reduction (smelting) of chromite ores in electrically operated submerged arc furnaces (SAF). For ease of operation and to reduce the cost of capital, these SAF blast furnaces have always been made from above to semi-closed or open. However, in such blast furnaces, carbon monoxide and other gases generated during the smelting process always escape through the open portion at the top, even when the most efficient gas purification plants are used. As a result, the ever-tightening requirements for the environmental friendliness of the operation have changed the implementations of the SAF blast furnace to a closed type. These blast furnaces are always filled from above and the contents are discharged at predetermined intervals from the outlet chutes at the bottom of the blast furnaces. The defrost batch depresses and eventually reaches the hottest zones at the three (3) electrode tips where the electric arcs are formed. This is a continuous process and the hot gases from the arc zone rise upwards through the pores in the melting batch.

Avoimissa ja puolittain suljetuissa masuuneissa ylöskohoavat kaasut voivat kulkea helpommin sulatuserän läpi masuunissa vallitsevan pienemmän paineen takia. Kuitenkin umpinaisissa masuuneissa sulatuserän huokoisuus näyttelee hyvin tärkeätä osaa ylöskohoavien kaasujen vapaan tai esteettömän kulun takaamiseksi todennäköisten räjähdysten välttämiseksi. Näin ollen umpinaisten SAF-masuunien tapauksessa on pakko käyttää sulatuserän kapeaa kokoaluetta leveän kokoalueen sijasta, joka leveä kokoalue saattaisi tukkia hiukkasten välisen tyhjän tilan ja rajoittaa kaasujen kulkua. Näin ollen masuunin sulatuserän sisältämien hienojen malmihiukkasten suurinta prosentuaalista osuutta rajoitetaan. Kuitenkin hienojen hiukkasten syntyminen on louhintatoimenpiteiden ilmeinen seuraus, ja hienojen malmihiukkasten erotus on äärimmäisen kallista, koska nämä hienot malmi-hiukkaset sisältävät myös kromimetallia oksidimuodoissa. Lisäksi tällaisten hienojen hiukkasten jatkuvaan hävitykseen kaatopaikalle tarvitaan myös valtavasti tilaa. Näin ollen umpinaisten SAF-masuunien käytön lisääntyessä välttämätöntä oli kehittää menetelmiä hienojen malmihiukkasten ja -rikasteiden agglomeroimi-seksi, jotta niitä voitaisiin käyttää umpinaisissa SAF-masuuneissa. Kaksi tällaista agglomerointiprosessia, joista on tullut suosittuja, ovat (1) sintratut pelletit, joka on yhtiön Outokumpu, Suomi, kehittämää teknologiaa, ja (2) brikettien valmistus käyttäen sideaineina kalkkia ja melassia, joka brikettien valmistus on kehitetty tarvepohjaisena lähestymistapana.In open and semi-closed blast furnaces, the rising gases may pass more easily through the smelting batch due to the lower pressure in the blast furnace. However, in closed blast furnaces, the porosity of the smelting batch plays a very important role in ensuring the free or unhindered passage of the ascending gases in order to avoid probable explosions. Thus, in the case of closed SAF blast furnaces, it is necessary to use a narrow size range of melting batch instead of a wide size range, which could block the void between particles and limit the flow of gases. Thus, the maximum percentage of fine ore particles contained in the blast furnace batch is limited. However, the formation of fine particles is an obvious consequence of the extraction operations, and the separation of fine ore particles is extremely expensive because these fine ore particles also contain chromium metal in oxide forms. In addition, there is also a huge amount of space required for the continuous disposal of such fine particles in a landfill. Thus, as the use of closed SAF blast furnaces increased, it was necessary to develop methods for agglomerating fine ore particles and concentrates for use in closed SAF blast furnaces. Two such agglomeration processes that have become popular are (1) sintered pellets, a technology developed by Outokumpu, Finland, and (2) briquette production using lime and molasses as a binder-based approach.

Huomattavasti kokeellista työtä on tehty liittyen kumpaankin vaihtoehtoiseen ag-glomerointiin käyttäen intialaisen kromimalmin hienoja hiukkasia ja rikasteita, eikä tuloksia todettu tyydyttäviksi agglomeraattien näiden kahden prosessin tavanomaisilla moduuleilla, jolloin huolenaiheena olivat erityisesti kuumalujuudet. Näin ollen välttämätöntä oli saada aikaan menetelmä intialaisten kromiittien ag-glomeroimiseksi niin, että saatiin agglomeraatteja, joiden kuuma- ja kylmäomi-naisuudet olivat riittävät ja jotka sopivat sulatukseen umpinaisissa masuuneissa, uhraamatta umpinaisessa masuunissa HCFeCrm/panoskromin valmistamiseksi toteutetun sulatuksen etuja. Tämän välttämättömän tarpeen tyydyttämiseksi toteu tettiin ohessa esitettyä työtä ja saadut tiedot osoittavat, että tällä uudella briketoin-timenetelmällä, jossa käytetään uutena sideaineena bentoniittia sideaineina tavanomaisesti käytettyjen kalkin ja melassin ohella, voidaan tuottaa onnistuneesti HCFeCnia/panoskromia umpinaisissa SAF-masuuneissa.Considerable experimental work has been carried out on both alternative ag-agglomerations using fine particles and concentrates of the Indian chromite ore, and the results were not found satisfactory with the conventional modules of the two processes of the agglomerates, in particular the heat strength. Thus, it was necessary to provide a method for agglomerating Indian chromites to obtain agglomerates having sufficient hot and cold properties and suitable for melting in solid blast furnaces without sacrificing the advantages of melting in a closed blast furnace to produce HCFeCrm / batch chromium. To meet this urgent need, the work presented below has been carried out and the data obtained show that this novel briquetting method using bentonite as a new binder in addition to the conventionally used lime and molasses can successfully produce HCFeCn / batch chromium in closed SAF blast furnaces.

Tavanomaisessa valmistusmenetelmässä HCFeCrm/panoskromin valmistus tapahtuu kahdessa päävaiheessa. Ne ovat: 1. Hienon kromiittimalmin ja kromirikasteiden agglomerointi 2. Kromimalmiagglomeraattien sulatus (yhdessä lohkareisen kromimalmin kanssa) uppokaarimasuuneissa (SAF) HCFeCrm/panoskromin tuottamiseksi.In the conventional manufacturing process, the production of HCFeCrm / batch chromium takes place in two main steps. They are: 1. Agglomeration of fine chromite ore and chromium concentrates 2. Smelting of chromium ore agglomerates (together with block chromium ore) in submerged arc furnaces (SAF) to produce HCFeCrm / charge chromium.

Agglomerointiin on käytettävissä erilaisia menetelmiä, esimerkkeinä sintratut pelletit, briketit ja kromimalmisintterit. Käytettävissä on samoin erilaisia briketointi-menetelmiä, joiden tunnuspiirteenä ovat brikettien valmistuksessa käytettyjen sideaineiden tyyppi. Käytettävissä on SAF-masuunien erilaisia toteutuksia, joita ovat avoin vaihtovirta-SAF, puoliumpinainen SAF ja umpinainen SAF. Vaihtovir-tamasuunien ohella käytössä on myös tasavirralla toimivia sulatusmasuuneja ferrokromin kaupallista tuotantoa varten.Various methods are available for agglomeration, such as sintered pellets, briquettes and chromium ore sinter. Similarly, various briquetting methods are available which are characterized by the type of binders used to make the briquettes. Various implementations of SAF blast furnaces are available, such as open AC SAF, semi-SAF and closed SAF. In addition to AC furnaces, DC furnaces for commercial ferrochrome production are also in use.

Seuraavat vaihtoehdot ovat saatavilla agglomerointi- ja sulatusmenettelyjä ajatellen: 1. Agglomerointiprosessit, eli sintratut pelletit, briketit ja kromimalmisintterit 2. Pyörivään masuuniin perustuva kromimalmin esipelkistysThe following alternatives are available for agglomeration and smelting processes: 1. Agglomeration processes, ie sintered pellets, briquettes and chromium ore sinter 2. Rotary blast furnace pre-reduction

3. Avoin vaihtovirta-SAF (AC SAF)/ puoliumpinainen / umpinainen AC SAF 4. Tasavirtaa (DC) ja plasmakaarta käyttävä sulatusuuni3. Open AC SAF (AC SAF) / Semiconductor / Closed AC SAF 4. Direct current (DC) and plasma arc melting furnace

Agglomeraattien eri muotoja Outokummun teknologiaDifferent forms of agglomerates Outokumpu technology

Etelä-Afrikassa suosituin ja laajasti hyväksytty kromimalmiagglomeraattien muoto on sintratut pelletit, jotka on valmistettu yhtiön Outokumpu Engineering and Contracting (OEC), Suomi, kehittämällä prosessilla. OEC tiedetään edelläkävijäksi hienojen kromimalmihiukkasten agglomeroinnin alalla. Etelä-Afrikan ohella Outokummulla on myös oma laitoksensa Torniossa, Suomessa, suuressa mittakaavassa tapahtuvaa panoskromin valmistusta varten, jossa laitoksessa käytetään yhtiön teknologian mukaisesti valmistettuja sintrattuja pellettejä. Tässä prosessissa on neljä (4) erillistä vaihetta, jotka ovat: 1. Jauhaminen 2. Suodatus 3. Pellettien teko 4. SintrausThe most popular and widely accepted form of chromium ore agglomerates in South Africa is sintered pellets made by a process developed by Outokumpu Engineering and Contracting (OEC), Finland. OEC is known as a pioneer in the field of agglomeration of fine chromium ore particles. In addition to South Africa, Outokumpu also has its own facility for large-scale batch chromium production in Tornio, Finland, which uses sintered pellets manufactured in accordance with the company's technology. There are four (4) separate steps in this process, which are: 1. Grinding 2. Filtration 3. Pelletizing 4. Sintering

Raakamalmin hienot hiukkaset / rikasteet jauhetaan hienoon kokoon märkäjauha-malla kuulamyllyissä. Märkä liete pumpataan erityisiin suodattimiin vedenpoistoa varten. Sitten vettä poistamalla saatuun kakkuun sekoitetaan bentoniittia ja se pel-letoidaan rumpupelletointilaitteessa. Täten muodostuneet vihreät pelletit sintrataan lopulta teräshihnaa käyttävässä sintrausuunissa. Tuotetta kutsutaan sintratuiksi pelleteiksi, joita voidaan laittaa SAF-masuuneihin sulatusta varten HCFeCrm/panoskromin valmistamiseksi. Tätä prosessia käytetään hyvin laajasti ja se toimii tyydyttävällä tavalla Suomessa ja Etelä-Afrikassa. Etuja ovat pienempi tehonkulutus, masuunin vakaa toiminta, kromin suurempi talteensaanti ja laitoksen suurempi saatavuus tavanomaisiin ferrokromin sulatusprosesseihin verrattuna. Prosessia on kuitenkin käytetty tähän saakka Suomesta ja Etelä-Afrikasta peräisin olevien kromiittien sulattamiseksi. Kaksi koesarjaa, jotka TSKZN toteutti Outokummun koelaitoksessa Porissa, Suomessa, ja joilla pyrittiin selvittämään sopivuutta sintrattujen pellettien tuotantoon Sukinda-kromiiteista, viittaavat siihen, että laitoksen suunnittelun ja prosessin piirteiden useat muokkaukset ovat välttämättömiä sintrattujen pellettien tuot- tamiseksi onnistuneesti intialaisista kromiittimalmeista. Näitä muokkauksia ja eteenpäin ajavia tekijöitä on esitetty alla olevassa taulukossa.The fine particles / concentrates of crude ore are ground to fine size by wet milling in ball mills. The wet sludge is pumped into special filters for dewatering. The cake obtained by removing water is then mixed with bentonite and pelleted in a drum pelletizer. The green pellets thus formed are eventually sintered in a steel belt sintering furnace. The product is called sintered pellets that can be placed in SAF blast furnaces for melting HCFeCrm / batch chromium. This process is used extensively and works satisfactorily in Finland and South Africa. The advantages include lower power consumption, stable blast furnace operation, higher chromium recovery and higher plant availability compared to conventional ferrochrome smelting processes. However, the process has hitherto been used to melt chromites originating in Finland and South Africa. Two sets of tests carried out by TSKZN at Outokumpu's test facility in Pori, Finland, to determine the suitability for producing sintered pellets from Sukinda chromites indicate that several modifications to the design and process features of the plant are necessary for the successful production of sintered pellets. These modifications and the driving factors are presented in the table below.

Näiden muokkausten lisäksi Outokummun tarjoaman teknologian ja laitoksen kustannukset ovat epäedullisen suuret, mikä ajaa tuotantokustannuksia ylös.In addition to these modifications, Outokumpu's technology and plant costs are unfavorably high, which drives up production costs.

Brikettien valmistusprosessitBriquette manufacturing processes

Sammutetulla kalkilla ja melassilla sidottuja brikettejä käytetään myös laajasti HCFeCrm/panoskromin valmistuksessa Intiassa. Brikettien valmistusprosessi on suhteellisen yksinkertainen ajatellen suunnittelua, teknistä toteutusta ja toimintaa verrattuna Outokummun prosessia käyttävään sintrattujen pellettien valmistukseen. Briketointilaitokset ovat suhteellisen halpoja.Briquettes bound with slaked lime and molasses are also widely used in the production of HCFeCrm / batch chromium in India. The briquette manufacturing process is relatively simple in terms of design, engineering and operation compared to Outokumpu's production of sintered pellets. Briquetting plants are relatively cheap.

Brikettien raaka-aineet ovat hienoja kromimalmihiukkasia ja -rikasteita yhdessä sopivien sitovien materiaalien kanssa. Kromimalmi seulotaan ja kuivataan. Sideaineiden ja veden lisäyksen jälkeen seos sekoitetaan homogeeniseksi sekoituslait-teissa. Sekoituslaitteesta saatu materiaali syötetään briketoivaan puristimeen ja puristetaan briketeiksi. Melassi, sammutettu kalkki, natriumsilikaatti, kuona, sementti ja hienojakoinen silika ovat briketoinnissa käytettyjä tavallisia sideaineita.The raw materials for the briquettes are fine chromium ore particles and concentrates together with suitable binding materials. The chromium ore is screened and dried. After the addition of binders and water, the mixture is blended homogeneously in mixing equipment. The material obtained from the mixing device is fed to a briquetting press and pressed into briquettes. Molasses, slaked lime, sodium silicate, slag, cement and fine silica are common binders used in briquetting.

Mainittakoon tässä, että vaikka briketointi onkin suosittu agglomerointiprosessi intialaisten kromintuottajien keskuudessa, ne kaikki ovat puoliumpinaista masuunia käyttäviä laitoksia. Näin ollen TSKZN toteutti hyvin suunniteltua kokeellista työtä brikettien valmistuksen sekä umpinaisessa SAF-masuunissa toteutetun sulatustoimenpiteen optimoimiseksi.It should be mentioned here that although briquetting is a popular agglomeration process among Indian chromium producers, they are all semi-blast furnace plants. Consequently, TSKZN carried out a well planned experimental work to optimize the briquette production and the smelting operation in the closed SAF blast furnace.

Avoin / puoliumpinainen /umpinainen vaihtovirta-SAFOpen / Semi-Red / Solid AC SAF

Uppokaarimasuuneissa toteutetaan kolmivaihevaihtovirtatoiminta käyttäen kolmea Söderberg-elektrodia ja energian tuotantoa sähkövastuksen avulla kuumentamalla. Sulatuserän koostumuksen ja sen koon sekä kuonan koostumuksen tiukka valvonta on olennaista uppokaarimasuunien tehokasta toimintaa ajatellen.In submerged arc furnaces, three-phase alternating current operation is carried out using three Söderberg electrodes and energy generation by heating. Close monitoring of the composition of the smelting batch and its size as well as of the slag composition is essential for the efficient operation of submerged arc furnaces.

On olemassa kolmentyyppisiä uppokaarimasuuneja eli (i) avoin masuuni, (ii) puoliumpinainen masuuni ja (iii) umpinainen masuuni. Avoin masuuni ja puoliumpinainen masuuni ovat avoimia ylhäältä, joten suuri osa poistokaasuista pääsee ulos masuunista ja vapautuu ilmakehään. Näitä masuuneja ei voida enää pitää hyväksyttävinä jatkuvasti tiukkenevista ympäristönormeista johtuen. Umpinaisten S AF- masuunien tapauksessa 100 % masuunin poistokaasuista imetään johtokanavien läpi ja puhdistetaan kaasujen märkäpuhdistuslaitoksissa pesurien avulla ennen kuin kaasu johdetaan ulos ilmakehään, ja näin ollen ne ovat ympäristölle ystävällisempiä. Tämän ohella ne tarjoavat myös useita etuja, kuten pienemmän tehon ominaisku-lutuksen, suuremman kromisaannon mikäli toiminta tapahtuu asianmukaisesti agglomeroituja syöttöjä käyttäen. Lisäksi ne tarjoavat myös mahdollisuuden samanaikaiseen tehontuotantoon, jolloin lisäansioina ovat "hiililuotot", joista on tulossa maailmanlaajuisesti yhä suositumpia.There are three types of submerged arc furnaces, namely (i) open blast furnace, (ii) semi-blast furnace and (iii) closed blast furnace. The open blast furnace and the semi-blast furnace are open from above, so that a large part of the exhaust gas is emitted from the blast furnace and released into the atmosphere. These blast furnaces can no longer be considered acceptable due to ever-increasing environmental standards. In the case of closed S AF blast furnaces, 100% of the blast furnace exhaust gas is sucked through conduits and cleaned in scrubbing gas scrubbers before being vented to the atmosphere and thus more environmentally friendly. In addition, they also provide a number of advantages, such as lower power specific consumption, higher chromium yield if operated with properly agglomerated feeds. In addition, they also provide the opportunity for simultaneous power generation, with the added benefit of "carbon credits", which are becoming increasingly popular worldwide.

Erilaiset sulatusprosessitVarious melting processes

Esipelkistykseen perustuva prosessiPre-reduction process

Showa Denko-prosessissa (SDC-prosessi) hienot kromimalmihiukkaset jauhetaan sauvamyllyssä, pelletoidaan käyttäen koksia pelkistimenä, kuivataan ketjuarina-uunissa ja tulistetaan pyörivässä uunissa noin 1400 °C:seen. Uunia kuumennetaan jauhemaista kivihiiltä / CO:ta / öljyä käyttävän polttimen avulla. Näissä pelleteissä kromin saavuttama metallisoituminen on noin 60 % ja raudan saavuttama me-tallisoituminen on noin 90 %. Pyörivästä uunista ulostulevia pelkistettyjä pellettejä säilytetään täydellisesti suljetussa tasaussäiliössä, joka on toteutettu estämään uudelleenhapettuminen. Pelkistetyt kuumat pelletit poistetaan tasaussäiliöstä ja ne syötetään sähkömasuuniin sen jälkeen, kun ne on yhdistetty koksiin ja sulatteeseen, syöttökaukalon kautta.In the Showa Denko process (SDC process), the fine chromium ore particles are ground in a rod mill, pelletized using coke as a reducing agent, dried in a chain oven and superheated in a rotary kiln to about 1400 ° C. The furnace is heated with a pulverized coal / CO / oil burner. In these pellets, the metalization achieved by chromium is about 60% and the metalization achieved by iron is about 90%. The reduced pellets exiting the rotary kiln are stored in a perfectly sealed equalization tank designed to prevent re-oxidation. The reduced hot pellets are removed from the equalization tank and fed to the electric furnace after being combined with the coke and the melt through a feed pan.

Sulatusprosessi voi alentaa tehon ominaiskulutusta noin 30-35 %. Haittoja ovat kuitenkin suuret investointikustannukset, uunin koon kasvu, laitoksen heikko käytettävyys ja laitoksen erittäin korkeat ylläpitokustannukset, jotka mitätöivät muutoin esipelkistyksellä saavutettuja etuja. Lisäksi uudelleenhapettumisen vaara on samoin kriittinen huomioitava seikka, sillä se voi mitätöidä suuren osan esipelkis-tyksen eduista.The defrosting process can reduce specific power consumption by about 30-35%. However, the disadvantages include high investment costs, increased furnace size, poor plant availability and extremely high plant maintenance costs, which negate the benefits of otherwise pre-reduction. In addition, the risk of reoxidation is also a critical consideration, as it can negate much of the benefits of pre-reduction.

Maailmassa on ollut vain kaksi laitosta ja nämä kummatkin laitokset on ilmoitettu suljetuiksi.There have been only two facilities in the world and both have been declared closed.

Sintrattuun pellettiin perustuva prosessiA process based on sintered pellet

Sintratut pelletit (Outokummun prosessilla) useimmiten sulatetaan umpinaisessa masuunissa panoskromin/HCFeCnn valmistamiseksi. Tämä prosessi on vakiintunut Suomessa ja Etelä-Afrikassa laitoksen erinomaista toimintaa ajatellen. Monet edut, mukaan lukien vähäisempi tehon kulutus, suurempi kromin talteensaanti, laitoksen parempi käytettävyys, jne. ovat tehneet tästä prosessista hyvin suositun. Tämän laitoksen hinta on merkittävän suuri ja sitä pidetään haittana. DC-plasmakaarta käyttävä sulatusuuniThe sintered pellets (by the Outokumpu process) are most often melted in a closed blast furnace to produce batch chromium / HCFeCl. This process is well established in Finland and South Africa for the excellent operation of the plant. Many benefits, including reduced power consumption, higher chromium recovery, improved plant availability, etc. have made this process very popular. The cost of this plant is considerable and is considered a disadvantage. DC plasma arc melting furnace

Tasavirtakaarimasuuniin kuuluu yksittäinen keskellä sijaitseva ontto grafiittielekt-rodi. Sen toteutus on tyypiltään ylhäältä suljettu. Toisin kuin uppokaarimasuunit, kaaret ovat avoimia. Siinä käytetään hienoja malmihiukkasia/rikasteita ilman edeltävää agglomerointia ja heikompilaatuisia halpoja pelkistimiä, kuten kivihiiltä, hiiltynyttä ainesta ja antrasiittia voidaan käyttää. Syötettyjen malmien tietyn laadun tapauksessa tähän prosessiin tiedetään myös liittyvän (i) suurempi prosentuaalinen osuus kromia Cr tuotteessa, (ii) kromin Cr suurempi talteensaanti, (iii) vähemmän fosforia ja piitä tuotteessa ja (iv) pienempi kuonan/metallin välinen suhde.The DC arc furnace includes a single central hollow graphite electrode Rodi. Its implementation is of the top closed type. Unlike submerged arc furnaces, the arches are open. It uses fine ore particles / concentrates without prior agglomeration and low quality inexpensive reducing agents such as coal, carbonized material and anthracite can be used. For a given quality of the ores fed, this process is also known to involve (i) a higher percentage of chromium in the Cr product, (ii) a higher chromium Cr recovery, (iii) less phosphorus and silicon in the product and (iv) a lower slag / metal ratio.

Tasavirtaplasmaprosessia käyttävän reitin merkittävin etu on agglomerointilaitok-sen täydellinen eliminoituminen ja mahdollisuus käyttää halpoja pelkistimiä. Kuitenkin avonaiseen hauteeseen liittyvistä olosuhteista johtuen tehon ominaiskulutus DC-plasmamasuunissa on suurempi kuin AC SAF-masuunin tapauksessa. Lisäksi toimintaprosessi on monimutkainen ja näin ollen osaavan henkilökunnan saatavuus DC-masuunien käyttämiseksi on sangen rajallista. Näistä DC-prosessiin liittyvistä haitoista johtuen toimivien laitosten kokonaislukumäärä ei ole noussut kahta suuremmaksi. Kummatkin nämä laitokset toimivat Etelä-Afrikassa.The major advantage of the DC plasma route is the complete elimination of the agglomeration plant and the possibility of using cheap reducing agents. However, due to open bath conditions, the specific power consumption in the DC plasma furnace is higher than in the AC SAF blast furnace. In addition, the operation process is complex and thus the availability of skilled personnel to operate DC blast furnaces is very limited. Due to these drawbacks associated with the DC process, the total number of operating plants has not risen to two. Both of these facilities operate in South Africa.

Esikuumennus Sähkötehon ominaiskulutusta ferrokromin sulattamiseksi voidaan vähentää esi-kuumentamalla syöttömateriaaleja. Tämä on mahdollista vain ylhäältä suljettua tyyppiä olevien sulatusuunien tapauksessa. Näin ollen esikuumentimia voidaan sijoittaa umpinaisten AC SAF-masuunien ja DC-sulatusuunien päälle, joissa esi-kuumentimissa sulatuserä esikuumennetaan korkeintaan alueella 600-700 °C olevaan lämpötilaan umpinaisesta uunista peräisin olevan, runsaasti hiilimonoksidia sisältävän poistokaasun avulla.Preheating The specific power consumption for melting ferrochrome can be reduced by preheating the feed materials. This is only possible in the case of melting furnaces of the top closed type. Thus, preheaters can be placed on closed AC SAF blast furnaces and DC smelting furnaces, in which the preheaters are preheated to a temperature of up to 600-700 ° C by means of a high carbon monoxide exhaust gas from the closed furnace.

Keksinnön tavoite Tämän keksinnön tavoitteena on saada aikaan menetelmä kromiittimalmin hienojen hiukkasten ja rikasteiden agglomeroimiseksi kaikkina mahdollisina osuuksina sellaisten agglomeraattien, joiden kuumalujuus on tyydyttävän suuri, tuottamiseksi niin, että voidaan taata hienojen hiukkasten mahdollisimman vähäinen muodostuminen umpinaisissa SAF-masuuneissa toteutetun sulatuksen aikana. Tämän keksinnön muuna tavoitteena on saada aikaan menetelmä kromiittimalmin hienojen hiukkasten ja rikasteiden agglomeroimiseksi kaikkina mahdollisina osuuksina sellaisten agglomeraattien, joiden kylmälujuus on tyydyttävä, tuottamiseksi niin, että voidaan taata hienojen hiukkasten mahdollisimman vähäinen muodostuminen brikettien käsittelyn ja varastoinnin aikana. Tämän keksinnön vielä muuna tavoitteena on saada aikaan menetelmä kromiittimalmin hienojen hiukkasten ja rikasteiden agglomeroimiseksi kaikkina mahdolli- sina osuuksina, joka menetelmä on suhteellisen yksinkertainen ajatellen suunnittelua, teknistä toteutusta ja toimintaa verrattuna tavanomaiseen prosessiin sintratun pelletin valmistamiseksi. Tämän keksinnön vielä muuna tavoitteena on saada aikaan menetelmä kromiitti-malmin hienojen hiukkasten ja rikasteiden agglomeroimiseksi kaikkina mahdollisina osuuksina käyttäen kahden muun sideaineen eli melassin ja sammutetun kalkin lisäksi bentoniittia turvotettuna tai ilman turvottamista. Tämän keksinnön vielä muuna tavoitteena on saada aikaan menetelmä kromiitti-malmin hienojen hiukkasten ja rikasteiden agglomeroimi seksi kaikkina mahdollisina osuuksina, jossa menetelmässä briketit kovetetaan lämmön avulla tai jätetään kovettamatta. Tämän keksinnön vielä muuna tavoitteena on saada aikaan puhdas menetelmä kromiittimalmin hienojen hiukkasten ja rikasteiden agglomeroimi seksi kaikkina mahdollisina osuuksina agglomeraattien tuottamiseksi, jossa menetelmässä ei tarvita lainkaan korkeassa lämpötilassa tapahtuvaa kovetusta, millä taataan kuusiar-voisen kromin (Cr6+) mahdollisimman vähäinen tuotanto. Tämän keksinnön vielä muuna tavoitteena on saada aikaan puhdas menetelmä kromiittimalmin hienoista hiukkasista ja rikasteista kaikkina mahdollisina osuuksina tehtyjen brikettien sulattamiseksi yhdistelmänä lohkaremaisen malmin kanssa kaikkina mahdollisina osuuksina, asiaan liittyvien ympäristönormien mukaisesti. Tämän keksinnön vielä eräänä muuna tavoitteena on saada aikaan menetelmä, jolla voidaan taata kromiittimalmin hienoista hiukkasista ja rikasteista kaikkina mahdollisina osuuksina tehtyjen agglomeraattien vakaa sulatus umpinaisissa SAF-masuuneissa ilman minkäänlaisia epäedullisia ilmiöitä. Tämän keksinnön muuna tavoitteena on saada aikaan menetelmä kromiittimalmin hienoista hiukkasista ja rikasteista kaikkina mahdollisina osuuksina tehtyjen kro-mimalmiagglomeraattien sulattamiseksi tyydyttävällä tavalla puoliumpinaisissa tai avonaisissa uppokaarimasuuneissa umpinaisten uppokaarimasuunien lisäksi. Tämän keksinnön muuna tavoitteena on saada aikaan menetelmä kromiittimalmin hienoista hiukkasista ja rikasteista kaikkina mahdollisina osuuksina tehtyjen kro-mimalmiagglomeraattien sulattamiseksi umpinaisissa SAF-masuuneissa HCFeCrn/panoskromin valmistamiseksi, jonka menetelmän toimintaparametrit, kuten kromin talteensaanti, metallissa oleva kromi, kuona/metalli-suhde, yhdisteen Cr203 prosentuaalinen osuus kuonassa, kokonaismetallikemia ja sähkötehon ominaiskulutus, ovat verrattavissa tavanomaiseen, sintrattuun pellettiin perustuvaan toimintaan. Tämän keksinnön vielä muuna tavoitteena on saada aikaan menetelmä kromiittimalmin hienoista hiukkasista ja rikasteista kaikkina mahdollisina osuuksina tehtyjen kromimalmiagglomeraattien sulattamiseksi umpinaisissa SAF-masuuneissa HCFeCrn/panoskromin valmistamiseksi, jonka menetelmän umpinaisten SAF-masuunien kansainvälisesti maineikkaat suunnittelijat ja toimittajat hyväksyvät. Tämän keksinnön muuna tavoitteena on saada aikaan menetelmä kromiittimalmin hienojen hiukkasten ja rikasteiden agglomeroimiseksi kaikkina mahdollisina osuuksina niin, että pääomakustannukset ovat paljon pienemmät kuin tavanomaisten sintrattujen pellettien tapauksessa, jolloin tuloksena ovat alentuneet valmistuskustannukset. Tämän keksinnön muuna tavoitteena on saada aikaan menetelmä kromiittimalmin hienojen hiukkasten ja rikasteiden agglomeroimiseksi kaikkina mahdollisina osuuksina agglomeraattien tuottamiseksi, joita agglomeraatteja voidaan käyttää kaikentyyppisissä sulatuserää esikuumentavissa uuneissa, joihin on sovitettu umpinainen uppokaarimasuuni.OBJECTIVE OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a process for agglomerating fine particles and concentrates of chromite ore in all possible proportions to produce agglomerates of satisfactory high heat strength so as to ensure minimal formation of fine particles during melting in closed SAF blast furnaces. It is another object of the present invention to provide a process for agglomerating fine particles and concentrates of chromite ore in all possible proportions to produce agglomerates of satisfactory cold strength so as to ensure minimal formation of fine particles during briquette handling and storage. Yet another object of the present invention is to provide a process for agglomerating fine particles and concentrates of chromite ore in all possible proportions, which is relatively simple in design, engineering and operation as compared to the conventional process for making sintered pellets. Yet another object of the present invention is to provide a process for agglomerating fine particles and concentrates of chromite ore in all possible proportions using, in addition to two other binders, molasses and slaked lime, with or without swelling of bentonite. Yet another object of the present invention is to provide a process for agglomerating fine particles and concentrates of chromite ore in all possible portions, wherein the briquettes are heat-cured or non-cured. Yet another object of the present invention is to provide a pure process for agglomerating fine particles and concentrates of chromite ore in all possible proportions to produce agglomerates which do not require any high temperature curing, which guarantees a minimum production of hexavalent chromium (Cr6 +). Yet another object of the present invention is to provide a clean process for melting briquettes made of fine particles and concentrates of fine chromite ore in all possible proportions in combination with boulder-like ore in all possible proportions, in accordance with the relevant environmental standards. Yet another object of the present invention is to provide a process for guaranteeing the stable melting of agglomerates of fine particles and concentrates of fine chromite ore in closed SAF blast furnaces without any adverse effects. It is another object of the present invention to provide a method for satisfactorily melting chromium ore agglomerates of fine particles and concentrates of chromite ore in semi-semicircular or open submerged arc furnaces in addition to solid submerged arc furnaces. It is another object of the present invention to provide a process for melting all possible portions of chromium ore chromium ore chromium agglomerates in closed SAF blast furnaces for the production of HCFeCr / batch chromium having process parameters such as chromium recovery, metallic chromium, the percentage of slag, total metal chemistry, and specific power consumption are comparable to conventional sintered pellet based activities. It is a further object of the present invention to provide a process for melting chromium ore agglomerates made of fine particles and concentrates of chromite ore in all possible parts in the production of HCFeCr / batch chromium, which is internationally recognized by designers and suppliers of solid SAF blast furnaces. It is another object of the present invention to provide a process for agglomerating fine particles and concentrates of chromite ore in all possible proportions, so that the cost of capital is much lower than in the case of conventional sintered pellets, resulting in reduced manufacturing costs. Another object of the present invention is to provide a process for agglomerating fine particles and concentrates of chromite ore in all possible proportions to produce agglomerates which can be used in all types of melt batch preheating furnaces fitted with a closed submerged arc furnace.

Keksinnön kuvausDescription of the Invention

Briketointi (vaihe I)Briquetting (Phase I)

Haurasta kromimalmia ja -rikastetta käytettiin brikettien valmistukseen, ja briket-tien kuumalujuuksien suurentamiseksi kokeelliseen työhön päätettiin sisällyttää bentoniittia sideaineeksi briketoinnissa tavanomaisesti käytettyjen melassin ja sammutetun kalkin lisäksi.Fragile chromium ore and concentrate were used in the manufacture of briquettes, and in order to increase the thermal strength of the briquettes, it was decided to include bentonite as a binder in addition to the molasses and slaked lime commonly used in briquetting.

Haurasta malmia ja rikastetta sekoitettiin vaadittuina osuuksina ja kuivattiin niin, että kosteuspitoisuus oli 0,2-0,5 %. Kuivaamisen jälkeen lisättiin vaaditut määrät bentoniittia ja sitten melassia ja vettä ja kalkkia (tarvittaessa). Kosteus syötössä pidettiin tietyn arvon alapuolella kaikissa kokeissa. Sitten tällä tavalla valmistettu seos lähetettiin briketointiin ja brikettien valmistuksen aikana briketointiin käytettyä voimaa sekä briketoivien telojen nopeutta vaihdeltiin. Kaikissa tapauksissa valmistettujen brikettien hyväksyttävä osuus alistettiin murskaus-/puristuskokeisiin: (a) välittömästi valmistuksen jälkeen, (b) sen jälkeen, kun oli kovetettu 24 tuntia normaaleissa huoneen lämpötilan olosuhteissa, (c) sen jälkeen, kun ne oli altistettu lämpökovetukseen 800 °C:ssa ja 1000 °C:ssa 1 tunnin ajan; eräissä erityisissä kokeissa altistusaika vaihdettiin 90/105 minuutiksi. Lämpö-pysyvyyskokeita toteutettiin erilaisista syöttöyhdistelmistä saaduilla hyvälaatuisilla briketeillä altistamalla briketit (jotka olivat peittyneet koksipölykerroksella, käyttämättä kuitenkaan painoa brikettien päällä) 400, 600, 800, 1000, 1200 ja 1350 °C:n lämpötilaan puoleksi tunniksi ja määrittämällä niiden puristuslujuusar-vot välittömästi tässä lämpötilassa (lämpötila putosi arviolta 30-50 °C, kun näytteet otettiin ulos masuunista ja ennen kuin puristuslujuus voitiin mitata).The brittle ore and concentrate were mixed in the required proportions and dried to a moisture content of 0.2-0.5%. After drying, the required amounts of bentonite and then molasses and water and lime were added (if necessary). The moisture in the feed was kept below a certain value in all experiments. The mixture prepared in this way was then transmitted to the briquetting and during the briquetting process the force used for briquetting and the speed of the briquetting rolls were varied. In all cases, an acceptable proportion of the briquettes produced were subjected to crushing / pressing tests: (a) immediately after preparation, (b) after curing for 24 hours at normal room temperature, (c) after being subjected to heat curing at 800 ° C: and 1000 ° C for 1 hour; in some specific experiments, the exposure time was changed to 90/105 minutes. Thermal stability tests were conducted on high quality briquettes from various feed combinations by exposing the briquettes (which were covered with a layer of coke dust but without using weight on the briquettes) to 400, 600, 800, 1000, 1200 and 1350 ° C for half an hour and immediately determining their compressive strength (the temperature dropped approximately 30-50 ° C when the samples were taken out of the blast furnace and before the compression strength could be measured).

TuloksetScore

Kokeessa käytetyt seokset olivat: (a) 70 % haurasta malmia + 30 % rikastetta, (b) 50 % haurasta malmia + 50 % rikastetta, (c) 30 % haurasta malmia + 70 % rikastetta ja (d) 100 % pelkkää rikastetta.The mixtures used in the experiment were: (a) 70% brittle ore + 30% concentrate, (b) 50% brittle ore + 50% concentrate, (c) 30% brittle ore + 70% concentrate, and (d) 100% pure concentrate.

Saadut tulokset osoittivat seuraavaa:The results obtained showed the following:

Hauraan malmin ja rikasteen kaikki osuudet voidaan briketoidä.All portions of brittle ore and concentrate can be briquetted.

Briketointi oli mahdollista kohtalaisen vähäisellä voimalla. Suurempia paineita voidaan käyttää ilman haitallisia vaikutuksia briketin laatuun.Briquetting was possible with moderate force. Higher pressures can be applied without adversely affecting the quality of the briquette.

Todettiin telojen optiminopeus hyvälaatuisten brikettien tuottamiseksi.The optimum speed of the rolls for producing good quality briquettes was found.

Sideaineyhdistelmä optimoitiin kalkin, melassin ja bentoniitin suhteen.The binder combination was optimized for lime, molasses and bentonite.

Vihreiden brikettien kovetus 24 tuntia suurensi brikettien puristuslujuutta. Havaittavaa muutosta ei kuitenkaan todettu murskauslujuutta tarkasteltaessa.Hardening of the green briquettes for 24 hours increased the compressive strength of the briquettes. However, no appreciable change was observed when looking at crushing strength.

Bentoniitin turvotuksella ennen brikettien valmistusta (kuten Koppern on ehdottanut) ei todettu minkäänlaista positiivista vaikutusta. Lämpökovetus vähensi kovetettujen brikettien murskauslujuutta, mutta sillä oli positiivinen vaikutus puristuslujuuteen, kun lämpötilaa ja viipymäaikaa nostettiin.Bentonite swelling prior to the manufacture of briquettes (as suggested by Koppern) showed no positive effect. Heat curing reduced the crushing strength of the hardened briquettes but had a positive effect on the compression strength as the temperature and residence time were increased.

Kaikkien kokeiltujen yhdistelmien tapauksessa brikettien murskauslujuuden arvot olivat vertailuasteikolla seuraavat: 1. Vihreä murskausluj uus (% + 20 mm välittömästi valmistuksen jälkeen): 1,00 2. Murskauslujuus sen jälkeen, kun on kovetettu 24 tuntia huoneen lämpötilassa: 1,05 3. Murskauslujuus lämpökovettamisen jälkeen: 0,90.For all tested combinations, the briquetting strength values of the briquettes were as follows: 1. Green crushing strength (% + 20 mm immediately after manufacture): 1.00 2. Crushing strength after curing at room temperature for 24 hours: 1.05 3. Crushing strength at heat curing after: 0.90.

Vastaavat puristuslujuudet vertailuasteikolla olivat: 1. Vihreä puristuslujuus: 1,00 2. Puristuslujuus sen jälkeen, kun on kovetettu 24 tuntia huoneen lämpötilassa: 1,75 3. Puristuslujuus lämpökovettamisen jälkeen: 2,15.Corresponding compression strengths on the reference scale were: 1. Green compression strength: 1.00 2. Compressive strength after curing for 24 hours at room temperature: 1.75 3. Compressive strength after curing: 2.15.

Hauraan malmin ja rikasteen kaikki yhdistelmät näyttivät tuottavat brikettejä, joiden lämpöpysyvyys oli sopiva. Lämpöpysyvyys näyttää olevan niin hyvä, että huoneen lämpötilassa kovetettujen brikettien lämpökäsittely ei ole ehkä välttämätön.All combinations of brittle ore and concentrate appeared to produce briquettes with appropriate thermal stability. The thermal stability seems to be so good that heat treatment of room-cured briquettes may not be necessary.

Jotta saataisiin selville, onko tämäntyyppinen lämpöpysyvyys totta myös lämpö-kovetettujen brikettien tapauksessa, samankaltaiset lämpöpysyvyyskokeet toteutettiin lämpökovetetuilla brikettinäytteillä. Tulokset analysoitiin ja niitä verrattiin huoneenlämpötilassa kovetettujen brikettien lämpöpysyvyyteen. Yleisesti lämpö-kovetettujen brikettien lämpöpysyvyys todettiin pienemmäksi verrattuna luonnollisesti kovettuneiden brikettien lämpöpysyvyyteen. Tarkemmin esittäen vaikka merkittäviä eroja ei todettu luonnollisesti kovettuneiden brikettien ja lämpökove-tettujen brikettien kuumalujuuksien välillä lämpötila-alueella 400-1000 °C, niin kuitenkin todettiin vähitellen suurenevia lujuuksia luonnollisesti kovettuneiden brikettien tapauksessa alueella 1000-1350 °C (mikä ei päde lämpökovetetuille briketeille). Tätä silmällä pitäen todettiin, ettei etuja näyttänyt voitavan saavuttaa, kun huomioon otetaan korkeassa lämpötilassa tapahtuvaa kuumakovetusta varten tarkoitettuihin laitteistoihin liittyvät kustannukset. Kuitenkin syöttömalmien laadusta riippuen lämpökovetusta voidaan käyttää, mikäli havaitaan olennaisia parannuksia kulloinkin kyseessä olevassa tapauksessa.In order to determine whether this type of thermal stability is also true for heat-cured briquettes, similar thermal stability tests were conducted on heat-cured briquette samples. The results were analyzed and compared with the thermal stability of the briquettes cured at room temperature. In general, the thermal stability of heat-cured briquettes was found to be lower compared to that of naturally cured briquettes. Specifically, although no significant differences were found between the heat strengths of naturally cured briquettes and heat cured briquettes in the temperature range of 400-1000 ° C, gradually increasing strengths were found for naturally cured briquettes in the range of 1000-1350 ° C (which is not the case for heat cured briquettes). In view of this, it was found that the benefits did not appear to be achievable given the cost of the equipment for high temperature curing. However, depending on the quality of the feed ores, thermal curing may be used if significant improvements are observed in the particular case.

Brikettien sulatus (vaihe II)Briquetting of the briquettes

Koska konkreettista näyttöä ei ollut brikettien laajamittaisesta käytöstä umpinaisissa uppokaarimasuuneissa (SÄF). Näin ollen oli välttämätöntä toteuttaa koe sul- jetussa 30 MVA sulatuslaitoksessa ferrolejeerinkilaitoksessa (FAP) kromimalmi-brikettien sulattamiseksi umpinaisessa SAF-masuunissa laitosmittakaavassa kohtalaisen pitkän ajanjakson ajan.Because there was no concrete evidence of widespread use of briquettes in closed submerged arc furnaces (SÄF). Thus, it was necessary to conduct an experiment in a closed 30 MVA smelting plant in a ferroalloy plant (FAP) for melting chromium ore briquettes in a closed SAF blast furnace on a scale for a moderate period of time.

Bentoniittia ja melassia käytettiin sideaineina brikettien valmistuksessa. Tämän sulatuskokeen pääpiirteet on kuvattu alla.Bentonite and molasses were used as binders in the manufacture of briquettes. The main features of this melting test are described below.

KoejaksoThe test cycle

Sulatuskokeen kokonaiskesto oli 27 vuorokautta, mukaan lukien 9 vuorokauden käynnistysvaihe. Koejakson 1. päivänä koe käynnistettiin masuunipanoksella, joka sisälsi 30 % brikettejä sekä kromimalmipellettejä ja 30 % kovaa lohkaremais-ta malmia sisältävää sekoitetta. Brikettien osuutta nostettiin 10 prosentin askelin (pellettien kustannuksella) pitäen kovien lohkareiden osuus 30 prosentissa. 9. päivänä oli saavutettu masuunipanoksen koostumus 70 % brikettejä ja 30 % kovia lohkareita ja näin ollen 10. päivää pidetään kokeen vakaan jakson alkuna, jolle vakaalle jaksolle kaikki tiedot on otettu 70 % brikettejä sisältävän masuunin toiminnan perustaksi. Panoksen sama koostumus (70 % brikettejä ja 30 % kovia lohkareita) säilytettiin kokeen loppujakson ajan 27. päivään saakka.The total duration of the thawing test was 27 days including the 9 day start-up phase. On day 1 of the test period, the experiment was started with a blast furnace charge containing a mixture of 30% briquettes and chromium ore pellets and 30% hard block ore. The share of briquettes was increased by 10% (at the expense of pellets), keeping the share of hard blocks at 30%. By day 9, the blast furnace charge composition had been reached at 70% briquettes and 30% hard boulders, and thus day 10 is considered to be the beginning of a stable period of the experiment, for which a stable period is taken as the basis for 70% briquette operation. The same composition of the charge (70% briquettes and 30% hard boulders) was maintained for the remainder of the experiment until 27th day.

Ympäristönäkökohdatenvironmental considerations

Kaikkien välttämättömien ja asiaan liittyvien tietojen keräys ja talteensaaminen kokeen aikana oli erittäin tärkeätä, koska oli välttämätöntä siirtää nämä tiedot ym-päristökonsultille, CSIR, joka osallistuu meneillään olevaan ympäristövaikutuksia arvioivaan tutkimukseen (Environmental Impact Assessment; EIA) Richards Bayssa, Etelä-Afrikassa. Uskottavuuden vuoksi nämä tiedot on saatava mahdollisilta teknologian ja laitteistojen toimittajilta, jotka olivat jo osallistuneet tarjousprosessiin ja osallistuneet EIA-tutkimukseen liittyvään julkiseen kuulemiseen Richards Bayssa. Näin ollen kattava luettelo ympäristöasioihin liittyvistä paramet reistä lähetettiin näille tarjoajille ja heidän ehdotuksensa koskien ympäristötietojen hankintaan ehdotetun menettelyn muokkaamista otettiin huomioon tämän menettelytavan loppuunsaattamiseksi, jota menettelytapaa käytettiin kokeen toteuttamiseen Bamnipalissa. Lopullista tarjoajien hyväksymää menettelyä käytettiin ympäristötietojen hankintaan. Tähän menettelyyn sisällytettiin kaikki piirteet, mukaan lukien pölyn kehittyminen, kiintoaineen tunnuspiirteet, nestemäiset ja kaasumaiset poisteet ja melutaso kokeen aikana.Collecting and retrieving all the necessary and relevant information during the trial was extremely important because it was necessary to transfer this information to the environmental consultant, CSIR, which is participating in an ongoing Environmental Impact Assessment (EIA) in Richards Bay, South Africa. For the sake of credibility, this information must be obtained from potential technology and hardware vendors who had already participated in the bidding process and participated in the public consultation on Richards Bay related to the EIA study. Therefore, a comprehensive list of environmental parameters was sent to these bidders and their suggestions for modifying the proposed procedure for obtaining environmental information were taken into consideration to complete this procedure, which was used to conduct the experiment in Bamnipal. The final procedure approved by the tenderers was used to obtain the environmental information. All features were included in this procedure, including dust generation, solids characteristics, liquid and gaseous effluents, and noise during the test.

Masuunin vasteBlast furnace response

Koko koejakson aikana masuunin toiminta on todettu ehdottoman vakaaksi. Masuunin toiminnassa ei todettu epäedullisia tapahtumia kuten yhteenkasvua / kerääntymistä, sähköisiä epäsäännönmukaisuuksia, ylipainetta, ongelmia masuunin tyhjennyksessä, jne. Masuunissa havaittu pöly oli pääasiassa kuivaa pölyä - ei siis kuumaa tahmeata pölyä - ja näin ollen ei ollut mahdollisuutta merkittävään kerääntymiseen. Tämän osoitti myös masuunin sisätilan silmämääräinen tarkastus. Näin ollen todettiin varmasti (yhtäpitävästi kokeen tarkoitusperien kanssa), että 70 % brikettejä ja 30 % lohkareista malmia voidaan sulattaa onnistuneesti yhdessä umpinaisessa uppokaarimasuunissa (SAF) ferrokromin (HCFeCr) tuottamiseksi. Kattavia tietoja toimintaan ja ympäristöön liittyvistä parametreista on kerätty säännöllisesti ja yhdenmukaisesti koko koejakson ajan. Näitä tietoja on analysoitu kriittisesti, ja selvää näyttöä on siitä, että toiminta käyttäen 70 % brikettejä on toteuttamiskelpoinen.The performance of the blast furnace has been found to be absolutely stable throughout the trial period. No unfavorable events such as buildup / accumulation, electrical irregularities, overpressure, blast furnace emptying problems were observed in the operation of the blast furnace, etc. The dust detected in the blast furnace was mainly dry dust - not hot sticky dust - and thus there was no possibility of significant buildup. This was also demonstrated by a visual inspection of the blast furnace interior. Thus, it was established with certainty (consistent with the purpose of the experiment) that 70% of the briquettes and 30% of the boulders can be successfully melted in one solid submerged arc furnace (SAF) to produce ferrochrome (HCFeCr). Comprehensive information on operational and environmental parameters has been collected regularly and consistently throughout the trial period. This data has been critically analyzed and there is clear evidence that operation with 70% briquettes is viable.

Toimintaparametrien analyysiAnalysis of operating parameters

Koejakson aikana masuunia voitiin käyttää jokseenkin keskeytymättömällä tavalla. Masuunin tärkeimpien toimintaparametrien havaitaan säilyvän erittäin yhdenmukaisina. Parametrien keskinäiset riippuvuudet ovat vain vahvistaneet odotetut loogiset riippuvuudet perustuen hyvin vakaaseen masuunin toiminnan luonteeseen ferrokromin / panoskromin valmistuksessa.During the trial period, the blast furnace could be operated in a relatively uninterrupted manner. The main operating parameters of the blast furnace are found to remain very uniform. The interdependencies between the parameters have only reinforced the expected logical dependencies based on the very stable nature of the blast furnace operation in the production of ferrochrome / batch chromium.

Seuraavat keskinäiset riippuvuudet on arvioitu:The following interdependencies have been assessed:

Syötön Cr/Fe-suhteen vaikutus HCFeCnn Cr-pitoisuuteen - Hiilen & piin välinen riippuvuus HCFeCnssa (Hiilen + piin) & piin välinen riippuvuus HCFeCnssa (Hiilen + piin) vaikutus HCFeCnn kromiin Cr - Pelkistimen/kromiitin ja piin välinen riippuvuus HCFeCnssaEffect of feed Cr / Fe ratio on Cr content of HCFeCnn - Carbon & dependence of silicon in HCFeC (Carbon + silicon) & dependence of silicon in HCFeC (Effect of carbon + silicon) on HCFeCn on chromium Cr - Dependence of reducing agent / chromite on silicon in HCFeC

Todettiin, että alle 2 % piitä Si on mahdollistaja hiili ei edelleenkään ole poissa. Samoin nähtiin, että kun metallissa on vähemmän piitä Si, myös (C + Si) on alhainen ja vastaavasti alhaisen yhdistelmän (C + Si) tapauksessa Cr-% metallissa on korkea syötetyn malmin tietyllä Cr/Fe-suhteella. Näin ollen piitä Si on pidettävä alempana, jotta lejeeringissä päästään korkeampaan kromipitoisuuteen. Näistä suuntauksista lejeeringin piipitoisuuden vaihteluun pelkistimen ja kromiitin välisen suhteen vaihdellessa havaittiin, että pii on herkkä pelkistimen syötön pienelle vaihtelulle, mikä on luonnollinen ilmiö ferrokromin / panoskromin sulatuksessa. Pääasialliset toimintaparametritIt was found that less than 2% of silicon Si is enabling carbon is still absent. It was also seen that when the metal has less Si, the (C + Si) is also low and, for a correspondingly low combination (C + Si), the Cr% in the metal is high with a given Cr / Fe ratio of the ore fed. Therefore, Si must be kept lower in order to achieve higher chromium content in the alloy. From these trends in the variation of the alloy silicon content with the ratio of reducing agent to chromite, silicon was found to be sensitive to small variations in the feed of the reducing agent, a natural phenomenon in ferro-chromium / batch chromium smelting. Main operating parameters

Alla on lueteltu pääasialliset toimintaparametrit, joita arvioitiin koejakson aikana: (1) Masuunin sulatuserä (2) Hienot kromimalmin hiukkaset: rikaste briketeissä (3) Sideaineiden osuus (4) Cr2C>3 briketeissä (5) Cr2C>3 lohkareisessa malmissa (6) Cr/Fe briketissä (7) Cr/Fe lohkareisessa malmissa (8) Kromiittien ominaiskulutus (briketit mukaan lukien) (9) Kromin talteensaanti (10) Kromin vaihtelualue metallissa (11) Kromin keskipitoisuus metallissa (12) Kuona/metalli (perustuen nestemäiseen metalliin) (13) Cr203:n %-osuus kuonassa (14) P metallissa (15) Kokonaistuotanto (16) Energian kokonaiskulutus (17) Tehon ominaiskulutusThe main operating parameters evaluated during the trial period are listed below: (1) Blast furnace melting point (2) Fine chromium ore particles: concentrate in briquettes (3) Binder content (4) Cr2C> 3 in briquettes (5) Cr2C> 3 in block ore (6) Cr / Fe in briquette (7) Cr / Fe in block ore (8) Specific consumption of chromites (including briquettes) (9) Chromium recovery (10) Metal chromium range (11) Medium chromium content in metal (12) Slag / metal (based on liquid metal) (13) )% Of Cr203 in slag (14) P in metal (15) Total production (16) Total energy consumption (17) Specific power consumption

Kuonan tunnuspiirteet & kromin hävikkiSlag Features & loss of chromium

Ulosjohdetun kuonan keskimääräisiä koostumuksia seurattiin tarkoin päivittäin. Yhdisteen Cr203 ja kromin Cr keskimääräiset pitoisuudet kuonassa kokeen vakaan jakson aikana olivat 11,16 % 7,64 % ja kuonan keskimääräinen emäksisyys oli 0,96. Nämä luvut ovat hyväksyttäviä vakaata teollista toimintaa ajatellen.The average compositions of the effluent slag were closely monitored daily. The average concentrations of Cr 2 O 3 and chromium Cr in the slag during the stable period of the experiment were 11.16% 7.64% and the average slag alkalinity 0.96. These figures are acceptable for stable industrial activities.

Sideaineiden esitettävää vaihteluväliä pidetään seuraavana:The range of binders to be displayed is considered to be:

Bentoniitti - 0,25-10 % malminsyötöstä, melassi - 0,25-10 % malminsyötöstä. Suurempaa prosenttiosuutta ei käytetä, koska se tekee syöttöseoksen liian tahmeaksi ja segmenttien taskut tukkeutuvat. Kokemuksemme rajoittui 4 %:iin, jonka yläpuolella todettiin tukkeutumista. Kuitenkin raekoon herkkyydelle melassin käytön laajempi alue saattaisi olla käyttökelpoinen, ja näin ollen se sisällytetään. Sammutettu kalkki - 0,1-5 %. Yleensä sammutettua kalkkia on puolet melassin käytetystä määrästä. Raekokoa ei ehdoteta sisällytettäväksi parametriksi. Näin ollen menetelmä kattaa kromimalmin hienot hiukkaset ja rikasteet, joiden koko / kokojakauma on mikä tahansa. Vaikka me olemmekin toteuttaneet kokeita vain intialaisilla ja eteläafrikkalaisilla kromiiteilla, tarkoituksenamme ei ole kuitenkaan rajoittaa menetelmää vain näihin kahteen syöttöjen lähteeseen. Näin ollen mitään ei mainita kromiittien alkuperästä alueen pitämiseksi laajana kaikkia mahdollisia alkuperiä olevien kromiittien sisällyttämiseksi.Bentonite - 0.25-10% of ore feed, molasses - 0.25-10% of ore feed. A higher percentage is not used because it makes the feed mixture too sticky and the pockets of the segments clog. Our experience was limited to 4% above which clogging was observed. However, for a grain size sensitivity, a wider range of molasses use might be useful, and thus included. Slaked lime - 0.1-5%. Usually slaked lime is half the amount of molasses used. Grain size is not suggested as a parameter to include. Thus, the process covers fine particles and concentrates of chromium ore of any size / size distribution. Although we have only conducted experiments with Indian and South African chromites, it is not our intention to limit the method to these two feed sources only. Thus, nothing is mentioned about the origin of the chromites to keep the area wide to include chromites of all possible origins.

Metallin sisältämä fosfori ei aiheuta huoltaThe phosphorus in the metal does not cause concern

Kun melassia käytettiin malmin briketointiin, oikeutettuna huolena oli se mahdollisuus, että fosforia sisältyy tuotteeseen hyväksyttävän rajan ylittävä määrä (me-lassin fosforista). Keskimääräinen P-pitoisuus kokeen aikana tuotetussa ferrokromissa oli 0,019 % verrattuna kaikkien tärkeimpien asiakkaiden toivomaan vaihteluväliin 0,020-0,025 % P:tä. (Täsmennetty raja fosforille P kansainvälisten spesifikaatioiden mukaisesti on 0,030 % useimmissa tapauksissa.) Tämä osoittaa, että ehdotettu briketteihin perustuva reitti ferrokromin tuotannossa on hyväksyttävä eikä johda tuotteessa lainkaan täsmennettyjen fosforitasojen ylityksiin.When molasses was used for briquetting ore, there was a legitimate concern that phosphorus was present in the product in excess of an acceptable limit (from me-Lassi phosphorus). The average P content of ferrochrome produced during the experiment was 0.019% compared to 0.020-0.025% P for all major customers. (The specified limit for phosphorus P according to international specifications is 0.030% in most cases.) This indicates that the proposed briquette based route for ferrochrome production is acceptable and will not lead to any exceeding of the specified levels of phosphorus in the product.

Taulukossa on verrattu eteläafrikkalaisista rikasteista erilaisissa briketointiolosuhteissa tehtyjen brikettien ominaisuuksia intialaisen rikasteen toimiessa referenssinä.The table compares the characteristics of briquettes made from South African concentrates under various briquetting conditions, with Indian concentrate serving as a reference.

Edellä olevan taulukon tulokset osoittavat, että sekä brikettien kylmä- että kuuma-lujuudet paranevat, kun lisätään bentoniittia. Erien 12 ja 19 tapauksessa saadut tulokset osoittavat lujuusarvojen erot bentoniittia sisältävien ja bentoniittia sisältämättömien brikettien välillä. Olennaisia eroja voidaan todeta.The results in the above table show that both the cold and hot strengths of briquettes are improved by the addition of bentonite. The results obtained for batches 12 and 19 show the difference in strength values between bentonite-containing and bentonite-free briquettes. Significant differences can be observed.

Claims (3)

1. Menetelmä parannetun prosessin toteuttamiseksi runsaasti hiiltä sisältävän ferrokromin (HCFeCr) ja panoskromin (Charge Chrome) valmistamiseksi, jossa menetelmässä: kromirikastetta ja hienoja kromiittihiukkasia kuivataan; kuivattua kromirikastetta ja hienoja kromiittihiukkasia sekoitetaan kaikkina mahdollisina osuuksina raakamalmisyötön muodostamiseksi; tämä raakamalmi syöttö alistetaan vaiheeseen, jossa mainittuun seokseen sekoitetaan sideaineiksi sammutettua kalkkia, melassia ja bentoniittia briketoitavan syöt-töseoksen muodostamiseksi; mainitusta seoksesta muodostetaan brikettejä kokoonpuristamalla, tunnet-t u siitä, että sideaineiksi sekoitetaan 0,1-5 paino-% sammutettua kalkkia, 0,25-10 % melassia ja 0,25-10 % bentoniittia.A process for carrying out an improved process for the preparation of high-carbon ferrochrome (HCFeCr) and batch chromium (Charge Chrome), comprising: drying chromium concentrate and fine chromite particles; the dried chromium concentrate and the fine chromite particles are mixed in all possible proportions to form a crude ore feed; subjecting said crude ore feed to a step of mixing said mixture with slaked lime, molasses and bentonite to form a briquettable feed mix; said mixture is compressed into briquettes, characterized in that 0.1 to 5% by weight of slaked lime, 0.25 to 10% molasses and 0.25 to 10% bentonite are mixed as binders. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa sideaineita ovat sammutettu kalkki, melassi ja bentoniitti.The method of claim 1, wherein the binders are slaked lime, molasses and bentonite. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa mainittu briketoitava seos puristetaan brikettien muodostamiseksi ja sitten kovetetaan. PatentkravThe method of claim 1, wherein said briquettable mixture is compressed to form briquettes and then cured. claim