RU2818710C1 - Способ получения графита при переработке труднообогатимой железосодержащей руды - Google Patents
Способ получения графита при переработке труднообогатимой железосодержащей руды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2818710C1 RU2818710C1 RU2023125372A RU2023125372A RU2818710C1 RU 2818710 C1 RU2818710 C1 RU 2818710C1 RU 2023125372 A RU2023125372 A RU 2023125372A RU 2023125372 A RU2023125372 A RU 2023125372A RU 2818710 C1 RU2818710 C1 RU 2818710C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- graphite
- temperature
- iron
- reducing agent
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 27
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 18
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000003077 lignite Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910017112 Fe—C Inorganic materials 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical group [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 2
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017082 Fe-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005347 FeSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017133 Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к пирометаллургии и может применяться для переработки руд и промышленных отходов с получением целевых продуктов. Способ получения графита при переработке труднообогатимой железосодержащей руды включает восстановительное плавление руды с углеродистым восстановителем. В качестве восстановителя используют бурый уголь. Плавку ведут в барботируемом шлаковом расплаве с выдерживанием в течение часа при температуре 1600°С и последующим охлаждением расплава со скоростью 66°С/ч. Способ позволяет снизить температуру и время получения графита. 2 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к пирометаллургии и может применяться для переработки руд и промышленных отходов с получением целевых продуктов.
Известен способ получения искусственного графита из дроблёного антрацита [SU53813A1, опубл.01.01.1938] в электрической печи сопротивления.
К недостаткам способа следует отнести высокие затраты, связанные с повышенными температурами кристаллизации углерода.
Известен способ получения графита из отходов доменного производства серого чугуна [RU2139358C1, опубл. 10.10.1999], включающий сбор, накопление, дробление, последующий отбор материала, его рассев с выделением фракций 0 - 10 мм и магнитную сепарацию, отличающийся тем, что выделение фракций 0 - 10 мм осуществляют пылесосом и перед подачей на магнитную сепарацию выделенный материал фракции 0 - 10 мм сначала осаждают, а затем обрабатывают методом аэрации, при этом в процессе осаждения от материала отделяют взвешенный графит, а в процессе аэрации ⎯ адсорбированный на его поверхности чешуйчатый графит.
К недостаткам способа следует отнести многостадийность процесса выделения графита для использования его в различных областях науки и техники.
Известен способ получения графита из нефтяного кокса (SU 664919, опубл. 30.05.1979) путем дробления, прокалки, измельчения и рассева нефтяного кокса, его дозировки, замеса массы, прессования из нее изделий, обжига и последующей графитации при температуре 2500-2700°С. Дополнительная термообработка кокса фракции 0,5 - 1,0 мм и получение из нее тонкого помола способствует значительному повышению стойкости графита к окислению.
Известный способ позволяет получить графит высокого качества, но отличается длительностью процессов обжига и графитации во времени, высоким расходом электроэнергии.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ получения графита, при котором в электрическую печь графитации загружают перпендикулярно относительно продольной оси печи заготовки обожженных углеродных изделий, засыпают углеродной пересыпкой и проводят периодическую графитацию электрическим током силой до 100 кА до температуры 2000-2300°С. После графитации изделия охлаждаются вместе с печью. Общее время от загрузки до выгрузки графита подбирается для разных видов изделий от 180 до 240 часов [Соседов В.П., Чалых Е.Ф. Графитация углеродистых материалов. - М.: Металлургия, 1987, с.149-152].
Недостатком данного способа является высокая температура плавления и длительность процесса.
Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение температуры и времени получения графита.
Технический результат достигается тем, что в способе получения графита при переработке труднообогатимой железосодержащей руды, включающем восстановительное плавление руды с углеродистым восстановителем, новым является то, что в качестве восстановителя используют бурый уголь, плавку ведут в барботируемом шлаковом расплаве с выдерживанием в течение часа при температуре 1600°С и последующим охлаждением расплава со скоростью 66 °С/час.
Плавление шихты ведут в барботируемом шлаковом расплаве до полного восстановления окислов металла и перехода их в металлическую часть расплава. Постепенное охлаждение расплава приводит к снижению растворимости углерода в металле и выкристаллизовыванию его на поверхность металла в виде графитированных чешуек шестигранной формы.
Заявляемый способ получения графита при восстановительном плавлении труднообогатимой железосодержащей руды осуществляется следующим образом.
Способ включает загрузку в тигель индукционной печи железосодержащей руды, перемешанной с бурым углем фракции 5,0-10 мм с содержанием углерода необходимом для восстановления окислов железа до железа металлического в силикатной части расплава и образования раствора железо-углерод в металлической части расплава в процессе плавления. Расплав выдерживают при температуре 1600°С в течении одного часа с последующим охлаждением совместно с печью со скоростью 66 °С/час и дальнейшей выгрузкой продуктов восстановительного плавления.
При нагреве шихты до температуры 1500°C. происходит разложение бурого угля, диссоциация ряда компонентов (карбонатов, сульфидов). Выделяющиеся газы интенсивно барботируют ещё не расплавленную шихту, создавая псевдоожиженный слой. В результате твёрдофазных реакций оксид железа частично восстанавливается до магнетита и металлического железа. После нагрева до температуры 1600°C происходит полное ожижение шихты, образование расплава при наличии в нём капельножидкого железа и твёрдого углерода. Это состояние расплава отличается хорошим контактом фаз и интенсивностью конвективных потоков, способствующих коалесценции мелких металлосодержащих частиц. Вынесенное на поверхность расплава железо и раствор Fe-C коалесцируют в капли, которые мигрируют к стенке, укрупняются и стекают на дно тигля. После практически полного восстановления основной массы железа начинается интенсивное образование карбидов по реакциям:
(SiO2) + 2C=[Si]+2CO,
(SiO2) + 3C=SiCтв+2CO
Квадратной скобкой обозначена принадлежность вещества к металлической, а круглой – к силикатной фазе. Восстановленный по реакции кремний растворяется в жидкой металлической фазе на основе железа, образуя растворы Fe-Si, Fe-C. Карбиды кремния, взаимодействуя с железом и оксидом кремния, приводят к образованию силицидов по реакциям:
Fe + SiC = FeSi + C,
2SiC + SiO2 +9Fe = 3Fe3Si +2CO.
При повышении температуры плавки и наличии углерода в системе содержание кремния в системе Fe-Si-C повышается, что приводит к образованию эвтектического расплава, понижающего температуру плавления металлической части расплава. После часовой выдержки при температуре 1600°C расплав охлаждают совместно с печью. При снижении температуры, растворимость свободного углерода в металлической части расплава снижается, что приводит к выкристаллизовыванию его на поверхность металла в виде слоя графитированных чешуек шестиугольной формы, расположенного между массой восстановленного металла и шлака.
Пример осуществления способа.
Переработке в комплексе индукционной печи КИТ 25 подвергалась шихта труднообогатимой железосодержащей руды химического состава, мас.% : MgO-0,90, Al2O3-8,40, SiO2-10,8, P2O5- 4,1, SO3-1,03, Cl-0,37, CaO-3,2, K2O-2,05, Na2O-0,60, TiO2-4,41,
Cr2O3-0,33, MnO-1,70, Fe2O3-55,2, ZnO-0,6, SrO-0,4, Y2O3-0,20, ZrO2-0,30, Nb2O5-1,12, SnO2-0,10, La2O3-0,96, CeO2-1,32, Pr6O11-0,44, Nd2O3-1,02, Sm2O5-0,32, PbO-0,13 в количестве 240 грамм совместно с 40 граммами бурого угля Канско-Ачинского угольного бассейна фракции 5,0-10 мм в качестве углеродистого восстановителя с содержанием углерода 60%. Плавку вели в режиме кипящего слоя при температуре 1600°C с выдержкой в течение 1 часа с последующим охлаждением расплава со скоростью 66 °С/час.
Cr2O3-0,33, MnO-1,70, Fe2O3-55,2, ZnO-0,6, SrO-0,4, Y2O3-0,20, ZrO2-0,30, Nb2O5-1,12, SnO2-0,10, La2O3-0,96, CeO2-1,32, Pr6O11-0,44, Nd2O3-1,02, Sm2O5-0,32, PbO-0,13 в количестве 240 грамм совместно с 40 граммами бурого угля Канско-Ачинского угольного бассейна фракции 5,0-10 мм в качестве углеродистого восстановителя с содержанием углерода 60%. Плавку вели в режиме кипящего слоя при температуре 1600°C с выдержкой в течение 1 часа с последующим охлаждением расплава со скоростью 66 °С/час.
В результате медленного охлаждения металла, полученного в режиме кипящего слоя, на его поверхности выделялся углеродный материал в виде слоя чешуек гексагональной формы.
Полученный углеродный материал анализировали методами РФА (фигура 1). На спектре идентифицируются два характерных для гексагонального графита дифракционных пика, расположенных при 2Ѳ, равных 26,6° и 54,8°, что соответствует плоскостям кристалла (002) и (004) с межплоскостными расстояниями равными 3,353Å и 1,673Å.
Чешуйчатость полученного графита гексагональной формы подтверждают также снимки, выполненные на энергодисперсионном микроскопе TM 4000 (фигура 2).
Claims (1)
- Способ получения графита при переработке труднообогатимой железосодержащей руды, включающий восстановительное плавление руды с углеродистым восстановителем, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют бурый уголь, плавку ведут в барботируемом шлаковом расплаве с выдерживанием в течение часа при температуре 1600°С и последующим охлаждением расплава со скоростью 66°С/ч.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2818710C1 true RU2818710C1 (ru) | 2024-05-03 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2047557C1 (ru) * | 1992-09-14 | 1995-11-10 | Криворожский металлургический комбинат "Криворожсталь" им.В.И.Ленина | Способ получения графита |
| RU2385290C2 (ru) * | 2008-06-25 | 2010-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" | Способ получения графита |
| RU2476374C2 (ru) * | 2010-11-22 | 2013-02-27 | Учреждение Российской академии наук Институт углехимии и химического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук | Способ получения графита |
| CN109133047A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-01-04 | 常州大学 | 一种石墨的生产方法 |
| CN115321530A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-11-11 | 北京科技大学 | 一种高纯晶状石墨及其制备方法 |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2047557C1 (ru) * | 1992-09-14 | 1995-11-10 | Криворожский металлургический комбинат "Криворожсталь" им.В.И.Ленина | Способ получения графита |
| RU2385290C2 (ru) * | 2008-06-25 | 2010-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" | Способ получения графита |
| RU2476374C2 (ru) * | 2010-11-22 | 2013-02-27 | Учреждение Российской академии наук Институт углехимии и химического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук | Способ получения графита |
| CN109133047A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-01-04 | 常州大学 | 一种石墨的生产方法 |
| CN115321530A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-11-11 | 北京科技大学 | 一种高纯晶状石墨及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СОСЕДОВ В.П. и др. Графитизация углеродистых материалов., М., Металлургия, 1987, с.149-152. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102388154B (zh) | 回收贵金属的等离子体方法和设备 | |
| AU2008313799B2 (en) | Recovery of residues containing copper and other valuable metals | |
| JP5873600B2 (ja) | 非鉄金属冶金スラグの処理方法 | |
| JPH11172312A (ja) | 移動型炉床炉の操業方法および移動型炉床炉 | |
| CN110651054A (zh) | 用催化剂对铬铁矿进行碳热直接还原以用于铬铁合金的生产 | |
| KR100291250B1 (ko) | 전기제강소먼지환원방법및장치 | |
| RU2818710C1 (ru) | Способ получения графита при переработке труднообогатимой железосодержащей руды | |
| AU732984B2 (en) | Recycling process for brass foundry waste | |
| AU594370B2 (en) | Recovery of volatile metal values from metallurgical slags | |
| JP2000045008A (ja) | 還元金属の製造方法 | |
| JP2001181719A (ja) | 金属含有物からの還元金属の製造方法 | |
| Pickles et al. | Production of Ferronickel and Ferrovanadium from Fly Ash in an Extended Arc Flash Reactor | |
| JP2009167469A (ja) | 含銅ドロスの処理方法 | |
| WO2019161202A2 (en) | Upgrading ores and concentrates that contain iron and one or more metals via selective carbothermic reduction and smelting process | |
| RU2808305C1 (ru) | Способ переработки бедной окисленной никелевой руды | |
| SU1098968A1 (ru) | Способ обеднени шлаков медного и медно-никелевого производств | |
| WO1985001750A1 (en) | Smelting nickel ores or concentrates | |
| JP3935251B2 (ja) | 六価クロム含有廃棄物の処理方法 | |
| RU2688000C1 (ru) | Способ пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды с получением ферроникеля в плавильном агрегате | |
| WANG et al. | Effect of CaO on zinc migration mechanism and kinetics during zinc ferrite reduction | |
| RU2182184C1 (ru) | Способы переработки железосодержащих материалов | |
| SU724587A1 (ru) | Шихта дл обеднени металлургических шлаков | |
| Ji et al. | Mechanistic insight into phosphorus migration pathways from oolitic hematite using in-situ observations during roasting and reduction process | |
| SU1463782A1 (ru) | Способ переработки шлаков медного производства | |
| SU1723167A1 (ru) | Способ переработки окисленной никелевой руды |