Селективное восстановление и пирометаллургическое извлечение железа из шламов медеплавильного производства

Abstract

Производство меди связано с образованием большого количества шлака, который в связи с повышенным содержанием в нем оксидов железа практически не используется в строительной промышленности. Извлечение железа из этих отходов позволит переработать накопившиеся шлаковые отвалы с получением двух товарных продуктов: сплавов на основе железа и строительного песка. Объектом исследования являлся шлак Карабашского медеплавильного комбината после флотационного обезмеживания. Установлена принципиальная возможность твёрдофазного углеродотермического восстановления железа из легкоплавких шлаков медеплавильного производства с использованием в качестве восстановителя низкосортного энергетического угля и извлечения железа разделительной плавкой. Рассмотрены фазовый и химический составы шлаков, установлена температура начала плавления, установлен гранулометрический состав. Проведены эксперименты по восстановлению железа в печи Таммана двумя вариантами: 1) восстановление железа из шлама кусковым углем; 2) восстановление брикетированных образцов, изготовленных из шлама и угля фракции менее 1 мм. Описаны особенности процесса при восстановлении по обоим вариантам. Степень металлизации составляет порядка 90 %. Восстановленный материал при помощи плавления разделяли на сплав на основе железа в виде компактного металла и шлак. В зависимости от условий разделительной плавки (температура, время, вид тигля) можно получить сталь, чугун или ферросилиций. Получаемый металл содержит около 1 % меди, содержание серы меняется от 0,1 до 2 % в зависимости от получаемого сплава. Получаемый при этом оксидный остаток в виде шлака с пониженным содержанием оксидов железа пригоден для использования в промышленности строительных материалов. Copper production is connected with the formation of a large amount of slag which is practically never used in the construction industry due to the increased content of iron oxides. Extraction of iron from these wastes will allow to process the accumulated slag heaps in order to produce two commercial products such as iron-based alloys and building sand. The object of the study was the slag of the Karabash copper plant which was produced during flotation decoppering. The possibility of solid carbothermal reduction of iron from fusible slags of copper smelting production was shown using low-grade thermal coal as a reducer and iron extraction separation melting. Phase and chemical compositions of slags are considered, the initial melting point and the size distribution are set. Experiments on the reduction of iron in the Tamman furnace are made using two options: 1) the reduction of iron from the slurry by lump coal; 2) restoration of briquetted samples prepared from the slurry and coal in fractions less than 1 mm. Features of the reduction process for both options are described, the metallization degree being about 90 %. The recycled material was separated by melting into an iron-based alloy in the form of compact metal and slag. Depending on smelting separation conditions (temperature, time, crucible type) steel, iron or ferrosilicium can be produced. The resulting metal comprises about 1 % copper, the sulfur content ranges from 0.1 to 2 % depending on the resulting alloy. The oxide produced in the form of slag with a low content of iron oxides is suitable for use in the building industry.