RU2511556C1 - Processing method of high-aluminous slags of aluminothermic production of ferroalloys - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to mining, metallurgical and building industries and can be used at utilisation of slags of ferroalloy industry. A slag crushing method is implemented till the fraction of -10.0+0.0 mm with its further screening into three fractions: -10.0+1.0 mm, -1.0+0.315 mm and -0.315+0.0 mm; with that, fraction of -10.0+1.0 mm is subject to additional crushing and returned for screening, then each of two fractions: -1.0+0.315 mm and -0.315+0.0 mm is separately dried, and then two separated flows are first subject to electric separation with separation into conducting and non-conducting fractions; then, each of the obtained fractions is subject subsequently first to low-magnetic, and then to high-magnetic separation with extraction of a high-magnetic fraction in the form of iron scrap and large and small fractions of a metal phase of ferroalloys and extraction of non-magnetic non-conducting fraction in the form of a high-aluminous concentrate.

EFFECT: invention allows obtaining 4.42% as to the yield of metal phase concentrate with content of Ti 34.4% and Fe 46.4%, which meets GOST requirements as to all components for powder of ferrotitanium of FTi35s5 grade.

1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горной, металлургической и строительной промышленности и может быть использовано при утилизации (безотходной переработке) шлаков ферросплавного производства.The invention relates to the mining, metallurgical and construction industries and can be used in the disposal (non-waste processing) of ferroalloy slag.

Известен способ переработки отвальных шлаков, в частности сталеплавильных, включающий предварительную выборку крупного металлического скрапа, стадийное дробление просеянного шлака, отбор металла на каждой стадии посредством рассеивания на перфорированной поверхности, магнитную сепарацию надрешетного шлака или ручную выборку металла из надрешетного шлака и воздушную сепарацию на каждой стадии дробления посредством перемещения материала в потоке воздуха с извлечением наименее плотной неметаллической составляющей шлака пылевидной фракции (-0,08 мм), после чего осуществляют магнитную сепарацию надрешетного шлака или ручную выборку металла из надрешетного шлака. После заключительной стадии дробления перед воздушной сепарацией проводят избирательное измельчение неметаллической составляющей шлака. В процессе переработки обеспечивают постадийный перевод всей неметаллической составляющей перерабатываемого шлака в пылевидную фракцию (-0,08 мм) и извлечение ее потоком воздуха из шлака на каждой стадии. Перед каждой стадией дробления материал подвергают сушке (Патент RU №2358027, МПК C22B 7/04, C04B 7/19, опубл. 10.06.2009 г.).A known method of processing waste slag, in particular steelmaking, including pre-sampling of large metal scrap, stage crushing sieved slag, the selection of metal at each stage by dispersion on a perforated surface, magnetic separation of sieve slag or manual selection of metal from sieve slag and air separation at each stage crushing by moving the material in the air stream with the extraction of the least dense non-metallic component of the dust slag fractions (-0.08 mm), after which magnetic separation of oversize slag or manual selection of metal from oversize slag is carried out. After the final stage of crushing before air separation, selective grinding of the non-metallic component of the slag is carried out. In the process of processing, a step-by-step transfer of the entire non-metallic component of the processed slag into a dust-like fraction (-0.08 mm) and its extraction by an air stream from the slag at each stage are provided. Before each stage of crushing, the material is dried (Patent RU No. 2358027, IPC C22B 7/04, C04B 7/19, publ. 10.06.2009).

Данный способ является высоко затратным, т.к. требуются большие энергетические затраты на многостадийную воздушную и электромагнитную сепарацию и на измельчение всей шлаковой фазы до фракции -0,08 мм (в пыль). Кроме того, затруднено извлечение хрупкой металлической фазы из фракций менее 0,08 мм, что ухудшает качество производимого цемента (клинкера).This method is highly costly, because high energy costs are required for multistage air and electromagnetic separation and for grinding the entire slag phase to a fraction of -0.08 mm (into dust). In addition, it is difficult to extract the brittle metal phase from fractions of less than 0.08 mm, which impairs the quality of the cement (clinker) produced.

Наиболее близким по технологической сущности является способ переработки металлургических шлаков, включающий предварительное грохочение с выделением негабаритных кусков шлака, магнитную сепарацию первым барабанным железоотделителем, дробление шлака в щековой дробилке, при этом дробленый продукт подвергают с применением второго барабанного железоотделителя магнитной сепарации с разделением магнитного продукта и немагнитного продукта и грохочение немагнитного продукта. Дополнительно проводят дробление на центробежно-ударной дробилке и магнитную сепарацию магнитного продукта или магнитного продукта и надрешетных продуктов грохочения немагнитного продукта, выделение товарного продукта и его классификацию по крупности и возврат немагнитных продуктов дополнительного дробления ко второму барабанному железоотделителю. Магнитную сепарацию перед и после дополнительного дробления проводят с помощью подвесных саморазгружающихся железоотделителей, а выделенный товарный магнитный продукт подвергают грохочению на грохоте с получением двух фракционных магнитных продуктов (Патент RU №2377324, МПК C22B 7/04, B03B 9/04, опубл. 27.12.2009 г.).The closest in technological essence is a method of processing metallurgical slag, including preliminary screening with the allocation of oversized pieces of slag, magnetic separation by the first drum iron separator, crushing the slag in a jaw crusher, while the crushed product is subjected using a second drum iron separator with magnetic separation with separation of the magnetic product and non-magnetic product and screening of a non-magnetic product. Additionally, crushing is carried out on a centrifugal impact crusher and magnetic separation of the magnetic product or magnetic product and over-screening products of screening of the non-magnetic product, the separation of the commercial product and its classification by size and the return of non-magnetic products of additional crushing to the second drum separator. Magnetic separation before and after additional crushing is carried out using suspended self-unloading iron separators, and the selected commercial magnetic product is screened on a screen to obtain two fractional magnetic products (Patent RU No. 2377324, IPC C22B 7/04, B03B 9/04, publ. 27.12. 2009).

Данный способ обеспечивает переработку текущих и отвальных доменных и сталеплавильных шлаков, в том числе низкообогащенного отвального некондиционного магнитного продукта, с получением дешевого железорудного сырья с качественными характеристиками, высококачественного щебня фракций 5-10 мм, 10-20 мм, или смеси фракций 5-20 мм, 20-40 мм, 40-70 мм и песка фракции 0-5 мм, однако при переработке шлаков ферросплавного производства барабанные и подвесные железоотделители не обеспечивают эффективного извлечения металлической фазы ферросплавов (Fe-Ti, Fe-Nb, Fe-Cr и т.п., особенно мелких корольков металла) из-за недостаточной (а именно, низкой) напряженности магнитного поля. В результате этого выход товарного продукта - порошков ферросплавов не высок, а немагнитная фракция содержит повышенное количество металлической фазы, что резко ухудшает товарные качества клинкера (невысокая тугоплавкость получаемых из него глиноземистых цементов).This method provides the processing of current and dump blast furnace and steelmaking slag, including low enriched waste substandard magnetic product, to obtain cheap iron ore raw materials with high-quality characteristics, high-quality crushed stone fractions of 5-10 mm, 10-20 mm, or a mixture of fractions of 5-20 mm , 20-40 mm, 40-70 mm and sand fractions 0-5 mm, however, when processing slag of ferroalloy production, drum and suspended iron separators do not provide effective extraction of the metal phase of ferroalloys (Fe-Ti, Fe-Nb, Fe -Cr and the like, especially small metal kings) due to insufficient (namely, low) magnetic field strength. As a result of this, the yield of the commercial product — ferroalloy powders is not high, and the non-magnetic fraction contains an increased amount of the metal phase, which sharply worsens the commercial quality of the clinker (low refractoriness of the alumina cements obtained from it).

Задачей изобретения является создание безотходной технологии переработки шлаков ферросплавного производства.The objective of the invention is to create a waste-free technology for processing slags of ferroalloy production.

Технический результат, который будет достигнут от использования данного изобретения заключается в снижении энергозатрат на переработку шлаков и получение более качественного товарного продукта (сырья для производства высококачественного клинкера).The technical result that will be achieved from the use of this invention is to reduce the energy consumption for the processing of slag and to obtain a better product (raw materials for the production of high-quality clinker).

Технический результат достигается тем, что в способе переработки высокоглиноземистых шлаков алюмотермического производства ферросплавов, включающем предварительное грохочение с выделением негабаритных кусков, сепарацию с выделением металлоконцентрата, дробление шлака, грохочение, дополнительное дробление и магнитную сепарацию с выделением магнитного и немагнитного продукта, дробление осуществляют до фракции -10,0+0,0 мм с последующим его грохочением на три фракции -10,0+1,0 мм, -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм, фракцию -10,0+1,0 мм подвергают дополнительному дроблению и возвращают на грохочение, затем каждую из полученных двух фракций -1,0+0,315 мм и -0,3+0,0 мм раздельно подвергают сушке, а затем двумя разделенными потоками подвергают сначала электросепарации с разделением на проводниковые и непроводниковые фракции, после чего каждую из полученных фракций подвергают последовательно сначала слабомагнитной, а затем сильномагнитной сепарации с выделением сильномагнитной фракции - железного скрапа, крупной и мелкой фракций металлической фазы ферросплавов (Fe-Ti, Fe-Nb, Fe-Cr и т.п.) и немагнитной непроводниковой фракции - высокоглиноземистого концентрата (высокоглиноземистого, сырья для последующего производства клинкера).The technical result is achieved by the fact that in the method of processing high alumina slag from the aluminothermic production of ferroalloys, including preliminary screening with the separation of oversized pieces, separation with the release of metal concentrate, crushing of slag, screening, additional crushing and magnetic separation with the release of magnetic and non-magnetic product, crushing is carried out - crushing 10.0 + 0.0 mm followed by screening into three fractions -10.0 + 1.0 mm, -1.0 + 0.315 mm and -0.315 + 0.0 mm, fraction -10.0 + 1.0 mm further subjected crushing and return to screening, then each of the obtained two fractions -1.0 + 0.315 mm and -0.3 + 0.0 mm is separately dried, and then, with two separated streams, they are first subjected to electrical separation with separation into conductive and non-conductive fractions, after which each of the obtained fractions is subjected to sequentially first weakly magnetic and then strongly magnetic separation with the release of a strongly magnetic fraction - iron scrap, coarse and fine fractions of the metal phase of ferroalloys (Fe-Ti, Fe-Nb, Fe-Cr, etc.) and non-magnetic wire Ikov fraction - vysokoglinozemistogo concentrate (high alumina raw materials for subsequent production of clinker).

Сущность изобретения заключается в повышенном извлечении металлической фазы (Fe-Ti, Fe-Nb, Fe-Cr и т.п.) из высокоглиноземистых шлаков за счет совместного использования электростатических и электромагнитных полей высокой напряженности.The essence of the invention lies in the increased extraction of the metal phase (Fe-Ti, Fe-Nb, Fe-Cr, etc.) from high-alumina slag due to the joint use of electrostatic and electromagnetic fields of high tension.

Дополнительное дробление и магнитная сепарация с выделением магнитного и немагнитного продукта до фракции -10,0+0,0 мм с последующим грохочением немагнитного продукта на три фракции -10,0+1,0 мм, -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм, доизмельчение (дополнительное дробление) фракции -10,0+1,0 мм и возврат на грохочение, затем раздельная сушка каждой из полученных двух фракций -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм двумя разделенными потоками с последующей электросепарацией с разделением на проводниковые и непроводниковые фракции, затем слабомагнитная, а затем сильномагнитная сепарация каждой из полученных фракций с выделением сильномагнитной фракции - железного скрапа, крупной и мелкой фракции металлической фазы ферросплавов и немагнитной непроводниковой фракции -высокоглиноземистого сырья для производства клинкера (высокоглиноземистого концентрата) обеспечивает получение высококачественных товарных продуктов и значительно снижает энергозатраты на переработку высокоглиноземистых шлаков алюмотермического производства ферросплавов.Additional crushing and magnetic separation with the release of a magnetic and non-magnetic product to a fraction of -10.0 + 0.0 mm, followed by screening of a non-magnetic product into three fractions -10.0 + 1.0 mm, -1.0 + 0.315 mm and -0.315 +0.0 mm, regrinding (additional crushing) of the fraction -10.0 + 1.0 mm and return to screening, then separate drying of each of the obtained two fractions -1.0 + 0.315 mm and -0.315 + 0.0 mm by two separated by streams followed by electrical separation with separation into conductive and non-conductive fractions, then weakly magnetic, and then strongly magnetic separation I of each of the obtained fractions with the separation of a strongly magnetic fraction - iron scrap, a large and small fraction of the metal phase of ferroalloys and a non-magnetic non-conductive fraction of high-alumina feed for the production of clinker (high-alumina concentrate) provides high-quality commercial products and significantly reduces the energy consumption for the processing of high-alumina ferrous alloys .

Из анализа научно-технической и патентной литературы заявляемой совокупности признаков, обеспечивающих безотходную переработку шлаков алюмотермического производства ферросплавов с получением высококачественных товарных продуктов, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».From an analysis of the scientific, technical and patent literature of the claimed combination of features that provide waste-free processing of slag from the aluminothermic production of ferroalloys to produce high-quality commercial products, it is not revealed, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criteria of "novelty" and "inventive step".

Изобретение осуществляется следующим образом (см. фигуру-схему).The invention is as follows (see the figure-diagram).

Исходный шлак текущего производства ферросплавов из приемного бункера поступает на вибропитатель с колошниковой решеткой, где отделяют куски крупностью 300 мм, которые поступают на склад негабаритов или на участок дробления. Из подрешетного продукта отделяют крупные куски ферросплава товарного сорта ручной выборкой. При большой производительности эта операция может быть осуществлена на сепараторах или фотометрически (на схеме не показано). Затем шлак поступает на среднее и мелкое дробление (см. схему). После сухой слабомагнитной сепарации дробленый продукт поступает на грохот(ы), где выделяют 3 фракции: -10+1,0 мм, -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм. Фракцию -10+1,0 мм доизмельчают и снова подают на грохочение. Выделенные фракции -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм раздельными потоками поступают на сушку, а затем на электросепарацию. После электросепарации проводниковые фракции раздельными потоками поступают на сухую магнитную сепарацию в слабом магнитном поле. Непроводниковые фракции объединяют и также подвергают сухой магнитной сепарации в слабом магнитном поле, после чего выделяют магнитные фракции товарного продукта - железный скрап. Слабо магнитные фракции после сухой магнитной сепарации поступают на высокоградиентную магнитную сепарацию с последующим выделением товарного продукта: концентрата ферросплава 2-х фракций - крупного и мелкого и высокоглиноземистого концентрата.The initial slag of the current production of ferroalloys from the receiving hopper is fed to a vibratory feeder with a top grate, where pieces of 300 mm in size are separated, which enter the oversized warehouse or the crushing area. Large pieces of commercial grade ferroalloy are separated from the sublattice product by manual selection. With high productivity, this operation can be carried out on separators or photometrically (not shown in the diagram). Then the slag is fed to medium and fine crushing (see diagram). After dry weakly magnetic separation, the crushed product enters the screen (s), where 3 fractions are distinguished: -10 + 1.0 mm, -1.0 + 0.315 mm and -0.315 + 0.0 mm. The fraction of -10 + 1.0 mm is crushed and again fed for screening. The separated fractions -1.0 + 0.315 mm and -0.315 + 0.0 mm are fed into separate streams for drying, and then for electric separation. After electrical separation, the conductor fractions are delivered in separate streams to dry magnetic separation in a weak magnetic field. Non-conductive fractions are combined and also subjected to dry magnetic separation in a weak magnetic field, after which magnetic fractions of a commercial product - iron scrap - are isolated. Weakly magnetic fractions after dry magnetic separation enter a high-gradient magnetic separation with the subsequent isolation of a commercial product: ferroalloy concentrate of 2 fractions - large and small and high-alumina concentrate.

Качественные характеристики продукта, полученного заявляемым способом и способом по прототипу, приведены в таблице.Qualitative characteristics of the product obtained by the claimed method and the method of the prototype are shown in the table.

ТаблицаTable Результаты переработки шлака алюмотермического производства ферротитана.Slag processing results of aluminothermic ferrotitanium production. СпособWay Полученные Received Выход,Exit, Содержание, %Content% ИзвлеRemoved переработкиprocessing продуктыthe products %% TiTi Al2O3Al2O3 FeFe CaOCaO MgOMgO SiO2SiO2 чениеreading                   Ti, %Ti,% ПоBy КонцентратConcentrate 5,125.12 22,0022.00           18,7018.70 прототипуprototype ВСМС (металлическая фаза)BCMS (metal phase)                 Хвосты ВСМС (шлаковая фаза)VSMS tailings (slag phase) 94,8894.88 5,185.18           81,3081.30 Исходный шлакSource slag 100,00100.00 6,026.02           100,00100.00 ПоBy КонцентратConcentrate 4,424.42 34,4034.40 7,807.80 46,4046.40 5,305.30 1,331.33 6,306.30 25,3025.30 предлагаoffering совместнойa joint                 емомуvolume электрическойelectric                 изобретениюinvention и магнитной Сепарации (металлофаза)and magnetic Separation (metallophase)                 Хвосты обогащения (шлаковая фаза)Enrichment tailings (slag phase) 95,5895.58 4,714.71 63,3063.30 1,431.43 22,5022.50 4,764.76 1,721.72 74,7074.70 Исходный шлакSource slag 100,00100.00 6,026.02 60,8060.80 3,413.41 21,7021.70 4,614.61 1,921.92 100,00100.00 ГОСТ 4761-91 ФТи35 с5GOST 4761-91 FTi35 s5   100,00100.00 28-4628-46 88       5-85-8  

Как видно из Таблицы, при переработке шлака (ферросплавного производства) по предлагаемому изобретению получается 4,42% по выходу концентрата металлофазы с содержанием Ti 34,4% и Fe 46,4%, что по всем компонентам удовлетворяет ГОСТу на порошок ферротитана марки ФТи35с5.As can be seen from the Table, in the processing of slag (ferroalloy production) according to the invention, 4.42% is obtained in the yield of metallophase concentrate with a Ti content of 34.4% and Fe 46.4%, which in all components satisfies the state standard specification for ferrotitanium powder of the grade FTi35s5.

По способу-прототипу концентрат металлофазы не удовлетворяет ГОСТу прежде всего по титану. Извлечение металлического титана в металлофазу по предлагаемому изобретению также выше и составляет 25,3% (против 18,7% по прототипу).According to the prototype method, the metal phase concentrate does not satisfy GOST primarily for titanium. The extraction of titanium metal in the metal phase according to the invention is also higher and amounts to 25.3% (against 18.7% of the prototype).

В хвостах электростатического и магнитного обогащения титан представлен (остался) в виде неэлектропроводной и немагнитной шлаковой фазы, удовлетворяющей требованиям на сырье для производства высокоглиноземистых цементов ВГЦ1 (по ГОСТ 23464).In the tailings of electrostatic and magnetic enrichment, titanium is represented (remained) in the form of a non-conductive and non-magnetic slag phase that meets the requirements for raw materials for the production of high-alumina cements VGC1 (according to GOST 23464).

Claims (1)

Способ переработки высокоглиноземистых шлаков алюмотермического производства ферросплавов, включающий предварительное грохочение с выделением негабаритных кусков, сепарацию с выделением металлоконцентрата, дробление шлака, грохочение, дополнительное дробление и магнитную сепарацию с выделением магнитного и немагнитного продуктов, отличающийся тем, что дробление шлака осуществляют до фракции -10,0+0,0 мм с последующим его грохочением на три фракции: -10,0+1,0 мм, -1,0+0,315 мм и -0,315 +0,0 мм, причем фракцию -10,0+1,0 мм подвергают дополнительному дроблению и возвращают на грохочение, затем каждую из двух фракций: -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм раздельно сушат, а затем двумя разделенными потоками подвергают сначала электросепарации с разделением на проводниковые и непроводниковые фракции, затем каждую из полученных фракций подвергают последовательно сначала слабомагнитной, а затем сильномагнитной сепарации с выделением сильномагнитной фракции в виде железного скрапа и крупной и мелкой фракций металлической фазы ферросплавов и выделением немагнитной непроводниковой фракции в виде высокоглиноземистого концентрата. A method of processing high-alumina slag of aluminothermic ferroalloy production, including preliminary screening with the allocation of oversized pieces, separation with the release of metal concentrate, crushing slag, screening, additional crushing and magnetic separation with the release of magnetic and non-magnetic products, characterized in that crushing -10 is carried out before crushing 0 + 0.0 mm, followed by screening into three fractions: -10.0 + 1.0 mm, -1.0 + 0.315 mm and -0.315 +0.0 mm, and the fraction -10.0 + 1.0 mm subject extra crushing and return to screening, then each of the two fractions: -1.0 + 0.315 mm and -0.315 + 0.0 mm are separately dried, and then first they are subjected to electric separation with separation into conductive and non-conductive fractions with two separated streams, then each of the obtained fractions are subjected to sequentially first weakly magnetic and then strongly magnetic separation with the separation of a strong magnetic fraction in the form of iron scrap and coarse and fine fractions of the metal phase of ferroalloys and the separation of a non-magnetic non-conductive fraction in de alumina concentrate.

Images