Рафинирование железоуглеродистых расплавов от меди методом сульфидирования
Представлены результаты экспериментальных исследований по рафинированию железоуглеродистых расплавов от меди методом сульфидирования. В ходе лабораторных исследований испытано два варианта сульфидной обработки жидкого металла с использованием серы и соды. При этом установлено, что рафинирование мета...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Дата: | 2017 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2017
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160348 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Рафинирование железоуглеродистых расплавов от меди методом сульфидирования / Ю.В. Костецкий // Современная электрометаллургия. — 2017. — № 4 (129). — С. 28-36. — Бібліогр.: 33 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-160348 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Костецкий, Ю.В. 2019-11-02T15:44:54Z 2019-11-02T15:44:54Z 2017 Рафинирование железоуглеродистых расплавов от меди методом сульфидирования / Ю.В. Костецкий // Современная электрометаллургия. — 2017. — № 4 (129). — С. 28-36. — Бібліогр.: 33 назв. — рос. 0233-7681 DOI: doi.org/10.15407/sem2017.04.04 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160348 786365.2 Представлены результаты экспериментальных исследований по рафинированию железоуглеродистых расплавов от меди методом сульфидирования. В ходе лабораторных исследований испытано два варианта сульфидной обработки жидкого металла с использованием серы и соды. При этом установлено, что рафинирование металла от меди происходит как в случае присадки соды в предварительно насыщенный серой металл, так и при совместном вводе серы и соды в составе смеси. Для варианта обработки с вводом соды в насыщенный серой жидкий металл определено влияние удельного расхода этого реагента на степень рафинирования металла от меди. Техника сульфидного рафинирования с использованием смеси серы и соды опробована в опытно-промышленных условиях. Опытные плавки с обработкой жидкого чугуна такой смесью показали возможность понижать концентрацию меди в металле с 0,5...1,0 % до значений, не превышающих 0,3 %. Данная техника может быть использована для создания промышленной технологии рафинирования железоуглеродистых расплавов от меди. Обсуждены технологические аспекты организации процесса рафинирования и технологического процесса производства стали из металлолома, загрязненного медью. Представлені результати експериментальних досліджень з рафінування залізовуглецевих розплавів від міді методом сульфідування. В ході лабораторних досліджень випробувано два варіанти сульфідної обробки рідкого металу з використанням сірки і соди. При цьому встановлено, що рафінування металу від міді відбувається я в разі присадки соди в попередньо насичений сіркою метал, так і при спільному введенні сірки і соди в складі суміші. Для варіанту обробки з введенням соди в насичений сіркою рідкий метал визначено вплив питомої витрати цього реагенту на ступінь рафінування металу від міді. Техніка сульфідного рафінування з використанням суміші сірки і соди випробувана в дослідно-промислових умовах. Дослідні плавки з обробкою рідкого чавуну такою сумішшю показали можливість знижувати концентрацію міді в металі з 0,5...1,0 % до значень, що не перевищують 0,3 %. Дана техніка може бути використана для створення промислової технології рафінування залізовуглецевих розплавів від міді. Обговорені технологічні аспекти організації процесу рафінування та технологічного процесу виробництва сталі з металобрухту, забрудненого міддю. Results of experimental investigations on refining the iron-carbon melts from copper by the method of sulphurizing are given. During laboratory studies two variants of sulphide treatment of liquid metal using sulphur and sodium were tested. It was found that the metal refining from copper occurs both in case of sodium filler into a metal, preliminary saturated with sulphur, and also at a combined introducing of sulphur and sodium into mixture composition. For the variant of treatment with sodium introducing into the saturated liquid metal with suphur the effect of specific consumption of this reagent on the degree of metal refining from copper was determined. Technique of the sulphide refining using mixtures of sulphur and sodium was tested in experimental-industrial conditions. Experimental melting with treatment of molten cast iron with such a mixture showed a possibility to decrease the copper concentration in metal from 0.5...1.0 % to values, not exceeding 0.3 %. This technique can be used for the development of the industrial technology of refining the iron-carbon melts from copper. The technological aspects of organizing the process of refining and technological process of steel production from metal scrap, contaminated with copper, were discussed. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Электрометаллургия стали и ферросплавов Рафинирование железоуглеродистых расплавов от меди методом сульфидирования Рафінування залізовуглецевих розплавів від міді методом сульфідування Refining of iron-carbon melts from copper by the method of sulphurizing Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Рафинирование железоуглеродистых расплавов от меди методом сульфидирования |
| spellingShingle |
Рафинирование железоуглеродистых расплавов от меди методом сульфидирования Костецкий, Ю.В. Электрометаллургия стали и ферросплавов |
| title_short |
Рафинирование железоуглеродистых расплавов от меди методом сульфидирования |
| title_full |
Рафинирование железоуглеродистых расплавов от меди методом сульфидирования |
| title_fullStr |
Рафинирование железоуглеродистых расплавов от меди методом сульфидирования |
| title_full_unstemmed |
Рафинирование железоуглеродистых расплавов от меди методом сульфидирования |
| title_sort |
рафинирование железоуглеродистых расплавов от меди методом сульфидирования |
| author |
Костецкий, Ю.В. |
| author_facet |
Костецкий, Ю.В. |
| topic |
Электрометаллургия стали и ферросплавов |
| topic_facet |
Электрометаллургия стали и ферросплавов |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Современная электрометаллургия |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Рафінування залізовуглецевих розплавів від міді методом сульфідування Refining of iron-carbon melts from copper by the method of sulphurizing |
| description |
Представлены результаты экспериментальных исследований по рафинированию железоуглеродистых расплавов от меди методом сульфидирования. В ходе лабораторных исследований испытано два варианта сульфидной обработки жидкого металла с использованием серы и соды. При этом установлено, что рафинирование металла от меди происходит как в случае присадки соды в предварительно насыщенный серой металл, так и при совместном вводе серы и соды в составе смеси. Для варианта обработки с вводом соды в насыщенный серой жидкий металл определено влияние удельного расхода этого реагента на степень рафинирования металла от меди. Техника сульфидного рафинирования с использованием смеси серы и соды опробована в опытно-промышленных условиях. Опытные плавки с обработкой жидкого чугуна такой смесью показали возможность понижать концентрацию меди в металле с 0,5...1,0 % до значений, не превышающих 0,3 %. Данная техника может быть использована для создания промышленной технологии рафинирования железоуглеродистых расплавов от меди. Обсуждены технологические аспекты организации процесса рафинирования и технологического процесса производства стали из металлолома, загрязненного медью.
Представлені результати експериментальних досліджень з рафінування залізовуглецевих розплавів від міді методом сульфідування. В ході лабораторних досліджень випробувано два варіанти сульфідної обробки рідкого металу з використанням сірки і соди. При цьому встановлено, що рафінування металу від міді відбувається я в разі присадки соди в попередньо насичений сіркою метал, так і при спільному введенні сірки і соди в складі суміші. Для варіанту обробки з введенням соди в насичений сіркою рідкий метал визначено вплив питомої витрати цього реагенту на ступінь рафінування металу від міді. Техніка сульфідного рафінування з використанням суміші сірки і соди випробувана в дослідно-промислових умовах. Дослідні плавки з обробкою рідкого чавуну такою сумішшю показали можливість знижувати концентрацію міді в металі з 0,5...1,0 % до значень, що не перевищують 0,3 %. Дана техніка може бути використана для створення промислової технології рафінування залізовуглецевих розплавів від міді. Обговорені технологічні аспекти організації процесу рафінування та технологічного процесу виробництва сталі з металобрухту, забрудненого міддю.
Results of experimental investigations on refining the iron-carbon melts from copper by the method of sulphurizing are given. During laboratory studies two variants of sulphide treatment of liquid metal using sulphur and sodium were tested. It was found that the metal refining from copper occurs both in case of sodium filler into a metal, preliminary saturated with sulphur, and also at a combined introducing of sulphur and sodium into mixture composition. For the variant of treatment with sodium introducing into the saturated liquid metal with suphur the effect of specific consumption of this reagent on the degree of metal refining from copper was determined. Technique of the sulphide refining using mixtures of sulphur and sodium was tested in experimental-industrial conditions. Experimental melting with treatment of molten cast iron with such a mixture showed a possibility to decrease the copper concentration in metal from 0.5...1.0 % to values, not exceeding 0.3 %. This technique can be used for the development of the industrial technology of refining the iron-carbon melts from copper. The technological aspects of organizing the process of refining and technological process of steel production from metal scrap, contaminated with copper, were discussed.
|
| issn |
0233-7681 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160348 |
| citation_txt |
Рафинирование железоуглеродистых расплавов от меди методом сульфидирования / Ю.В. Костецкий // Современная электрометаллургия. — 2017. — № 4 (129). — С. 28-36. — Бібліогр.: 33 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT kosteckiiûv rafinirovanieželezouglerodistyhrasplavovotmedimetodomsulʹfidirovaniâ AT kosteckiiûv rafínuvannâzalízovuglecevihrozplavívvídmídímetodomsulʹfíduvannâ AT kosteckiiûv refiningofironcarbonmeltsfromcopperbythemethodofsulphurizing |
| first_indexed |
2025-11-24T16:10:00Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:10:00Z |
| _version_ |
1850850959706554368 |
| fulltext |
28 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ
УДК 786365.2 https://doi.org/10.15407/sem2017.04.04
РАфИНИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОуГЛЕРОДИСТЫх РАСПЛАВОВ
ОТ МЕДИ МЕТОДОМ СуЛьфИДИРОВАНИЯ*
Ю. В. Костецкий
Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины.
03150, г. Киев-150, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Представлены результаты экспериментальных исследований по рафинированию железоуглеродистых распла-
вов от меди методом сульфидирования. В ходе лабораторных исследований испытано два варианта сульфидной
обработки жидкого металла с использованием серы и соды. При этом установлено, что рафинирование метал-
ла от меди происходит как в случае присадки соды в предварительно насыщенный серой металл, так и при
совместном вводе серы и соды в составе смеси. Для варианта обработки с вводом соды в насыщенный серой
жидкий металл определено влияние удельного расхода этого реагента на степень рафинирования металла от
меди. Техника сульфидного рафинирования с использованием смеси серы и соды опробована в опытно-про-
мышленных условиях. Опытные плавки с обработкой жидкого чугуна такой смесью показали возможность по-
нижать концентрацию меди в металле с 0,5...1,0 % до значений, не превышающих 0,3 %. Данная техника может
быть использована для создания промышленной технологии рафинирования железоуглеродистых расплавов от
меди. Обсуждены технологические аспекты организации процесса рафинирования и технологического процес-
са производства стали из металлолома, загрязненного медью. Библиогр. 33, табл. 2, ил. 1.
К л ю ч е в ы е с л о в а : металлолом; железоуглеродистый расплав; рафинирование; медь; сульфиды; сода
Концепция устойчивого развития сталеплавиль-
ного производства предполагает как можно более
полное использование ресурсов стального лома
для выплавки стали [1, 2]. Переплав лома позво-
ляет сократить удельный расход первичных ре-
сурсов и энергии на производство тонны стали,
уменьшая тем самым техногенную экологическую
нагрузку на окружающую среду [3].
Стальной лом используют в шихте сталепла-
вильных агрегатов всех типов. Однако наиболь-
шее количество металлолома переплавляют в
дуговых сталеплавильных печах, в которых он со-
ставляет основу завалки. Согласно прогнозам объ-
емы производства электростали в будущем будут
увеличиваться, а ее доля в общемировом произ-
водстве стали будет расти [3–5]. Соответственно
будет расти и потребление стального лома.
Серьезной проблемой при выплавке стали с
использованием металлолома является наличие в
нем примесей цветных металлов [5–7]. И прежде
всего меди. Поступая в ванну сталеплавильно-
го агрегата с металлошихтой, она не может быть
удалена из расплавленного металла в ходе окисли-
тельного рафинирования [6, 8]. Повышенное со-
держание меди в выплавленной стали может быть
причиной образования трещин при непрерывной
разливке и горячей деформации металла [7]. В
связи с этим стандарты ограничивают содержа-
ние меди на уровне 0,2...0,3 % для большинства
марок сталей. Исключение составляют стали, в
которых медь выступает как легирующий элемент
и используется для формирования основных по-
лезных свойств. Однако эти марки сталей не явля-
ются массовыми.
Сталеплавильщики не располагают техноло-
гическими возможностями для коррекции содер-
жания меди в жидком металле в ходе плавки. В
связи с этим необходимо контролировать химиче-
ский состав металлозавалки, ограничивая посту-
пление меди в ванну сталеплавильного агрегата с
шихтой. Содержание меди в стальном ломе можно
уменьшить в процессе его предварительной под-
готовки за счет отделения медьсодержащих ча-
стей и специальной обработки [9]. Однако медь,
находящуюся в стали в растворенном виде, отде-
лить таким образом невозможно и при переплаве
металлолома она полностью переходит в жидкий
металл. При этом уменьшить содержание меди
в завалке можно только «разбавлением», то есть
включением в ее состав шихты, чистой по цвет-
ным примесям [10]. В итоге это усложняет выбор
шихтовых материалов при выплавке качественных
сталей и увеличивает производственные затраты.
Таким образом, актуальной задачей является
создание промышленной технологии, обеспечива-
ющей рафинирование железоуглеродистых распла-
© Ю. В. КОСТЕЦКИЙ, 2017
*В работе принимали участие В. П. Карпов, В. И. Омельченко, А. В. Мяч.
29ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ
вов от растворенной меди в процессе производства
стали. Как показали специальные исследования та-
кое рафинирование может быть реализовано как на
основе перевода меди в газовую фазу, так и за счет
ее сорбирования конденсированной средой, кон-
тактирующей с жидким металлом.
Исследования показали, что несмотря на физи-
ческую возможность удаления растворенной меди
из жидкого железа в газовую фазу при понижен-
ном давлении, низкая скорость процесса испаре-
ния затрудняет организацию эффективного рафи-
нирования в технологическом цикле производства
стали из-за необходимости длительной выдержки
жидкого металла под вакуумом [11, 12]. В опреде-
ленной степени интенсифицировать процесс ис-
парения меди из металлического расплава можно
за счет использования активных газов или локаль-
ного нагрева [13, 14]. Однако это не решает про-
блему кардинально. Следует полагать, что сфера
применения данного метода рафинирования огра-
ничена задачами по обработке относительно не-
больших объемов металла.
При изучении альтернативного подхода к ор-
ганизации процесса рафинирования в качестве
рафинирующих сред исследователи опробовали
ряд оксидных шлаковых систем [15], сульфидные
флюсы [16–18] и нерастворимые в железе легко-
плавкие металлы [19, 20]. Учитывая достигнутые
результаты, возможные затраты на реализацию
процесса и экологические требования, наиболь-
ший интерес представляет вариант рафинирова-
ния с использованием сульфидных флюсов.
Идея удаления меди из железоуглеродистых
расплавов за счет ее перевода в сульфидную фазу
была запатентована еще в 1950 г. [21]. В даль-
нейшем выполнен целый ряд работ по изучению
закономерностей процесса сульфидного рафи-
нирования [22–27]. Данный метод отличается
относительной простотой реализации и не име-
ет очевидных ограничений на объем обрабаты-
ваемого металла, что обуславливает его привле-
кательность. К настоящему времени накоплено
значительное количество лабораторных экспери-
ментальных данных, позволяющих принципиаль-
но оценить возможности метода сульфидного ра-
финирования. Однако практические аспекты его
реализации в условиях процесса производства не
обсуждались в литературе. В частности, интерес
представляет разработка и опробование техноло-
гических приемов, обеспечивающих проведение
процесса рафинирования на базе современного
технологического оборудования, а также рассмо-
трение особенностей построения технологическо-
го процесса производства стали с использованием
техники сульфидного рафинирования.
В данной статье представлены результаты
исследований, целью которых было изучение
процесса сульфидного рафинирования железоу-
глеродистых расплавов от растворенной меди с
использованием серы и соды для формирования
сульфидной фазы и опробование разработанной
техники сульфидного рафинирования в опыт-
но-промышленных условиях.
Теоретические основы сульфидного рафини-
рования. Возможность удаления растворенной
меди из железоуглеродистых расплавов путем ее
перевода в сульфидную фазу обусловлена тем, что
при температурах сталеплавильных процессов хи-
мическое сродство меди к сере больше, чем у же-
леза. Тем не менее непосредственное выпадение
сульфидов меди в объеме жидкого металла даже
при повышенных концентрациях растворенной
серы не происходит [28]. Однако медь может пе-
реходить из жидкого металла в сульфидную фазу
на основе сульфида железа. Этот процесс можно
представить реакцией:
[Cu] + 1/2 [S] = (CuS0,5)FeS. (1)
Выражение для константы равновесия данной
химической реакции записывается следующим
образом:
0,5 0,5 0,5(CuS ) (CuS ) (CuS )
1/2 1/2
[Cu] [S] [Cu] [Cu] [S]
,
a x
K
a a x a
g
= =
g
(2)
где ai, γi, xi — активность, коэффициент активно-
сти и мольная доля соответствующего компонен-
та. В формуле (2) активности меди и ее сульфида
даны в соответствии с законом Рауля, а активность
серы в соответствии с законом Генри. После со-
ответствующих преобразований из выражения (2)
получаем зависимости для значений равновесной
концентрации меди в металле
0,5 0,5(CuS ) (CuS )
1
1/21
[Cu] [S]
[%Cu]
x
C K
a
-
g
=
g
(3)
и равновесного коэффициента распределения
меди между металлом и сульфидной фазой
0,5
[Cu] 1/2
Cu 2 [S]
(CuS )
(%Cu) ,[%Cu]L C K a
g
= =
g
(4)
где С1, С2 — коэффициенты пересчета мольных
долей в массовые проценты.
Анализ выражений (3) и (4) показывает, что
увеличение активности серы и величины коэф-
фициента активности меди в металле, а также
уменьшение величины коэффициента активности
сульфида меди в сульфидной фазе, способствуют
уменьшению величины равновесной концентра-
30 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ
ции меди в жидком металле и ее накоплению в
сульфидной фазе.
Активность серы в жидком металле определя-
ется реакцией образования сульфида железа:
[Fe] + [S] = (FeS). (5)
Углерод повышает коэффициенты активности
меди и серы, растворенных в жидком железе [29].
Насыщение углеродом понижает температуру
ликвидус расплава и, соответственно, позволяет
проводить сульфидное рафинирование при более
низких температурах. Понижение температуры
смещает равновесие для реакции (1) в сторону об-
разования сульфида меди, так как реакция явля-
ется экзотермической. Изменение стандартной эн-
тальпии для нее оценивают равным –113 Дж/моль
[30]. С понижением температуры увеличивается
сорбционная способность сульфидных флюсов по
отношению к меди [24]. Таким образом, наиболее
благоприятные физико-химические условия для
протекания процесса сульфидного рафинирова-
ния создаются при обработке насыщенных угле-
родом расплавов железа.
Согласно экспериментальным данным [25],
значение равновесного коэффициента распреде-
ления меди между сульфидом железа и насыщен-
ным углеродом жидким железом равно примерно
9 при температуре 1400 oC. При этом концентра-
ция серы в металле достигает 1,9 % и с понижени-
ем температуры увеличивается. Безусловно такой
уровень остаточного содержания серы после об-
работки является нежелательным с практической
точки зрения.
Концентрация серы в металле, находящемся в
равновесии с сульфидным флюсом, определяется
реакцией (5) и соответственно
[%S] = (K′f[S])
–1a(FeS), (6)
где K′ — константа равновесия реакции (5);
f[S] — коэффициент активности серы в металле.
Из выражения (6) вытекает, что при постоянной
температуре уменьшать значение равновесной
концентрации серы можно увеличивая значе-
ние коэффициента активности серы в металле и
уменьшая активность сульфида железа. При этом
возможное уменьшение значения активности серы
в металле следует компенсировать увеличением
величины коэффициента активности сульфида
меди (см. выражения (3) и (4)), чтобы не ухудшить
эффективность рафинирования.
Как показали лабораторные исследования дан-
ная задача может быть решена добавкой к суль-
фиду железа сульфидов некоторых щелочных и
щелочноземельных металлов [16]. Наибольший
интерес у исследователей вызвала система FeS−
NaS0,5. Лучшие результаты для нее получены при
мольной доле сульфида натрия в растворе около
40. При этом остаточная концентрация серы в ме-
талле уменьшается в несколько раз, а коэффици-
ент распределения меди между сульфидной фазой
и металлом возрастает более чем в два раза.
В большинстве исследований для формирова-
ния сульфидного флюса нужного состава приме-
няли непосредственно сульфид натрия. Однако это
соединение легко реагирует с влагой и кислоро-
дом атмосферы. Соответственно его применение
в условиях производства сопряжено с рядом труд-
ностей. Более удобной альтернативой сульфиду
натрия может выступать карбонат натрия Na2CO3.
В металлургической практике есть опыт приме-
нения данного вещества для обработки жидкого
металла. В частности, для десульфурации чугуна.
В процессе термического разложения соды в
контакте с жидким металлом образование сульфи-
да натрия происходит по реакции:
Na2CO3(ж) + 2[C] + [S] = Na2S(ж) + 3CO(г). (7)
Таким образом, при наличии в металле доста-
точного количества серы сода может обеспечить
получение сульфида натрия, необходимого для
формирования сульфидной фазы определенного
состава. В литературе есть сведения об использо-
вании кальцинированной соды в процессе рафи-
нирования железоуглеродистых расплавов от рас-
творенной меди [30−32].
С целью изучения особенностей техники рафи-
нирования с применением соды проведены экспе-
рименты с раздельным и комбинированным вво-
дом серы и соды в жидкий чугун.
Методика проведения экспериментальных ис-
следований. Лабораторные плавки проводили
на печи Таммана. В экспериментах с раздельным
вводом реагентов железоуглеродистый расплав
сначала насыщали серой до образования сульфид-
ной фазы, а затем в металл вводили соду. Наве-
ску металла, содержащего 3,93 % С, 0,17 % Mn,
0,043 % S, 0,74 % Cu, массой 350 г расплавляли
в графитовом тигле. Для уменьшения окислитель-
ного влияния атмосферного воздуха под защит-
ную крышку в рабочее пространство печи вдували
аргон. Во всех опытах после расплавления метал-
ла и стабилизации температуры в печи на уровне
1250 оС в расплав вводили 20 г серы одной порци-
ей в спрессованном виде. Затем делали выдержку
в течение 5 мин и погружали в расплав порцию
соды, также одной порцией в спрессованном виде.
После трехминутной выдержки тигель извлекали
из печи и сливали металл в стальную форму. Было
проведено несколько лабораторных плавок с рас-
ходом соды, г: 5, 10, 20 и 35. Также выполнены
31ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ
эксперименты, в ходе которых в расплав приса-
живали только серу, без последующей обработки
содой. От металла каждой лабораторной плавки
отбирали пробы на химический анализ.
В ходе экспериментов с комбинированным
(совместным) вводом реагентов в жидкий металл
применяли смесь, состоящую из порошков серы,
соды и углерода, взятых в соотношении 11/9/1.
Порцию смеси в количестве 21 г помещали в
кварцевую пробирку и фиксировали внутри нее
бумажной пробкой для предотвращения преж-
девременного высыпания. В графитовом тигле
расплавляли 350 г чугуна, содержащего 3,4 % С,
0,3 % Mn, 0,07 % S и 1,07 % Cu. Для обработки ме-
талла пробирку опускали в тигель открытой сто-
роной вниз. За счет тепла жидкого металла смесь
быстро нагревалась и плавилась. Выделяющиеся в
результате протекания реакций газы выталкивали
реагенты из пробирки. Через одну минуту кварце-
вый контейнер извлекали и выдерживали металл
в печи еще две минуты. Затем расплав сливали из
тигля в стальную форму.
Вариант сульфидной обработки с комбини-
рованным вводом реагентов опробован в опыт-
но-промышленных условиях на тигельной ин-
дукционной печи (200 кг) в условиях ЭСПЦ ПАО
«Константиновский завод «ВТОРМЕТ». В ходе
опытных плавок осуществляли обработку 100 кг
жидкого чугуна, легированного медью. Для суль-
фидной обработки применяли смесь из порошков
серы, соды и углерода, взятых в соотношении
12/8,6/1. Перед обработкой смесью с поверхности
жидкого металла полностью удаляли шлак пе-
риода плавления. Затем расплав сливали из печи в
разогретый разливочный ковш на предварительно
размешенную там порцию смеси массой 5,4 кг. По-
сле кратковременной выдержки для завершения
реакций металл и образовавшийся сульфидный
флюс возвращали в тигель печи на вторую пор-
цию смеси, равную по массе предыдущей. Тигель
печи накрывали крышкой и выдерживали металл
в печи еще в течении трех минут. Затем скачивали
сульфидный флюс с поверхности металла и отби-
рали пробы на химический анализ. На одной из
опытных плавок цикл сульфидной обработки был
проведен два раза.
Обсуждение результатов экспериментов. Ре-
зультаты лабораторных экспериментов с вводом
соды в насыщенный серой жидкий чугун пока-
зали, что при определенном расходе соды имеет
место рафинирование металла от растворенной
меди. Так, в опытах с расходом 10 г соды кон-
центрация меди в металле после ввода реагента
уменьшилась на 23 и 30 % от начального значе-
ния (рис. a). После присадки в два раза большего
количества соды концентрация меди уменьшилась
лишь на 8 и 13 % от начального значения. В опы-
тах с расходом 35 г концентрация меди практиче-
ски не изменилась.
Следует отметить, что определенное умень-
шение концентрации меди в металле имеет ме-
сто уже после насыщения расплава серой, еще до
присадки соды. Это иллюстрируют данные, соот-
ветствующие нулевому расходу соды (рис. a). На-
сыщение расплава серой и появление сульфидной
фазы на основе сульфида железа создает условия
для образования сульфида меди по реакции (1).
Присадка соды приводит к десульфурации ме-
талла и изменяет химический состав сульфидной
фазы в сторону ее насыщения сульфидом натрия.
С увеличением расхода соды концентрация серы в
Концентрация меди (а), серебра (б), марганца (в) и углерода (г) в металле в зависимости от количества введенной соды
32 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ
металле резко падает (рис. б), что обуславливает
соответствующее уменьшение величины актив-
ности серы в расплаве. В совокупности с изме-
нением состава сульфидной фазы это делает фи-
зико-химические условия неблагоприятными для
сорбирования меди сульфидной фазой и, как след-
ствие, степень удаления меди из металла умень-
шается. Наименьшее остаточное содержание меди
в металле получено в экспериментах с расходом
соды равным 10 г (рис. а). Можно предположить,
что в этом случае химический состав полученной
сульфидной фазы наиболее близок к оптимально-
му для системы FeS–Na2S. При этом содержание
серы в металле после обработки содой уменьши-
лось в три раза в сравнении с ее концентрацией,
получаемой после ввода серы в металл. Приме-
чательно, что в опытах с наименьшим расходом
соды равным 5 г получено незначительное изме-
нение концентрации меди против ее начального
значения. Причем оно меньше, чем достигаемое
после насыщения расплава серой (опыты с нуле-
вым расходом соды).
В процессе сульфидной обработки изменяются
концентрации и других примесей, присутствую-
щих в жидком металле. Например, сходный с ме-
дью характер зависимости величины остаточной
концентрации от расхода соды демонстрирует
марганец (рис. в). Очевидно, что концентрации
прочих сульфидообразующих элементов тоже бу-
дут изменяться в процессе сульфидной обработки
вследствие образования сульфидов. Это следует
учитывать, применяя данный метод рафинирова-
ния для обработки многокомпонентных железоу-
глеродистых расплавов.
С увеличением расхода соды также наблюдается
определенное понижение концентрации углерода в
металле (рис. г), вероятнее всего обусловленное уве-
личением расхода углерода при разложении соды по
реакции (7).
Плавление и разложение соды, начинающееся
после контакта с жидким металлом, сопровождается
значительным выделением газов. В условиях лабо-
раторных экспериментов это приводило к разбрыз-
гиванию сульфидного флюса на стенки тигля, осо-
бенно при больших расходах соды, и в определенной
степени ухудшало условия рафинирования.
Лабораторные эксперименты с обработкой со-
дой предварительно насыщенного серой чугуна
в целом показали принципиальную возможность
реализации процесса рафинирования таким об-
разом. Однако для получения наилучшего резуль-
тата расход соды должен определенным образом
соотноситься с количеством сульфидной фазы,
присутствующей в системе жидкий металл–суль-
фидная фаза, на момент ввода реагента. В прове-
денных экспериментах лучший результат получен
при соотношении расхода соды к сере равном 0,5.
В промышленных условиях при реализации
рассматриваемого варианта обработки с раздель-
ным вводом серы и соды для насыщения расплав-
ленного металла серой и образования сульфид-
ной фазы целесообразно использовать сульфид
железа. Это технологически упростит ввод серы,
имеющей в чистом виде температуру плавления
386 К, обеспечит ее стабильное усвоение и исклю-
чит расходование железа жидкого метала на обра-
зование сульфидной фазы. При этом потери тепла
на нагрев и плавление сульфида железа будут зна-
чительно больше, чем при использовании серы.
Однако это становиться существенным лишь при
комбинированном вводе реагентов в составе сме-
си, учитывая дополнительные затраты тепла на
нагрев, плавление и разложение соды. Использо-
вание легкоплавкой серы вместо сульфида железа
в составе смеси уменьшает охлаждающий эффект
от ее присадки и ускоряет процесс формирования
сульфидной фазы после ввода реагентов в жидкий
металл. За счет этого сокращается продолжитель-
ность ввода реагентов и соответственно длитель-
ность всего процесса рафинирования в целом.
В ходе лабораторных экспериментов по обра-
ботке чугуна смесью, содержащей соду и серу,
бурное выделение газов прекращалось примерно
через 15 секунд после присадки порции смеси на
металл. Прекращение газовыделения свидетель-
ствовало о завершении процесса разложения соды
и формировании сульфидного флюса. В табл. 1
представлены результаты, полученные в ходе этих
экспериментов. Проведено две серии опытов с раз-
ным удельным расходом смеси, по нескольку пла-
вок в каждой. В таблице для каждой серии даны
усредненные по четырем плавкам значения мас-
совых концентраций элементов. В экспериментах
с удельным расходом смеси 0,06 кг/кг достигнуто
уменьшение концентрации меди в металле в сред-
нем на 27 % от начального значения, а в опытах с
расходом 0,047 кг/кг — на 22 %. Остаточная кон-
центрация серы в металле колебалась в диапазоне
0,3...0,6 %. В процессе сульфидного рафинирова-
ния концентрации марганца и никеля в металле
также уменьшились, причем в существенно боль-
шей степени, чем меди. Соответственно суммар-
ное процентное содержание этих элементов тоже
уменьшилось (табл. 1). Следует отметить влияние
величины удельного расхода смеси на степень ра-
финирования расплава от примесей цветных ме-
таллов и остаточное содержание серы.
33ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ
Таким образом, полученные результаты пока-
зали, что при совместном вводе реагентов в жид-
кий металл достигается эффект рафинирования
расплава от меди. Изученные в ходе лабораторных
исследований варианты ввода реагентов показали
близкие результаты. Однако при комбинирован-
ном вводе они достигнуты при меньшем удельном
расходе материалов. В связи с этим для опробо-
вания в опытно-промышленных условиях выбран
способ комбинированного ввода. Этот вариант
также проще в организационном плане.
Рассматриваемую технику рафинирования те-
стировали в ходе экспериментальных плавок на
индукционной печи по описанной выше методике.
При этом проводили сульфидную обработку жид-
кого чугуна с различным начальным содержанием
меди. Пробные плавки показали необходимость
увеличения удельного расхода смеси на один цикл
обработки до 0,1 кг/кг из-за невозможности пре-
дотвращения частичного окисления реагентов
кислородом воздуха в процессе обработки распла-
ва. На обеих представленных плавках за счет суль-
фидной обработки удалось понизить содержание
меди в металле до концентрации меньше 0,3 %
(табл. 2). Чтобы получить указанный результат
для металла с начальным содержанием меди 1,12
% потребовалось выполнить два цикла сульфид-
ной обработки. Соответственно удельный расход
смеси увеличился в два раза. Как и в лаборатор-
ных исследованиях параллельно уменьшилось
содержание марганца в металле. Остаточное со-
держание серы в расплаве несколько больше, чем
в лабораторных экспериментах, что обусловлено
большим удельным расходом смеси.
Представленные данные показывают, что рас-
сматриваемая методика сульфидной обработки
позволяет решать задачу рафинирования железоу-
глеродистых расплавов от растворенной меди. К ее
достоинствам следует отнести простоту реализации
и малую продолжительность процесса обработки. В
то же время при ее реализации в промышленных ус-
ловиях необходимо решать задачу по изолированию
зоны реакции от взаимодействия с атмосферой как
из экологических соображений, так и для минимиза-
ции окислительного воздействия атмосферного воз-
духа. В рамках используемой в ходе экспериментов
техники перелива расплава из печи в ковш и обратно
сделать это сложно. Выбор данной методики был
обусловлен технологическими возможностями кон-
кретного производственного участка. Очевидно, что
сульфидную обработку расплава целесообразно осу-
ществлять в специализированном реакторе, обеспе-
чивающем эффективное решение соответствующих
технологических и экологических задач.
Проведенные эксперименты показали, что
одним из обязательных условий эффективного
протекания процесса рафинирования является
интенсивное перемешивание реагирующих фаз.
Опыты с присадкой смеси реагентов на поверх-
ность металла без организации интенсивного
перемешивания дали негативный результат. При
этом концентрация серы в металле возрастала без
существенного изменения концентрации меди. В
связи с этим технологический агрегат для суль-
фидной обработки жидкого металла должен обе-
спечивать возможность интенсивного перемеши-
вания реагирующих фаз в течение определенного
времени тем или иным способом, а также после-
дующую выдержку для их разделения.
Одной из серьезных технологических про-
блем, выявленных в ходе опытно-промышленных
экспериментов, является сложность разделения
сульфидной фазы и жидкого металла после обра-
ботки. Сульфидный расплав на основе сульфида
железа хорошо смачивает жидкий металл и это су-
щественно затрудняет полное скачивание флюса
Т а б л и ц а 1 . химический состав металла после обработки смесью реагентов, мас. %
Серия c si Mn cu ni s (Mn + cu + ni)
удельный расход
смеси, кг/кг
Исходная 3,40 1,50 0,30 1,07 0,75 0,07 2,12 –
i 3,89 1,55 0,11 0,78 0,38 0,46 1,26 0,060
ii 3,50 1,49 0,12 0,84 0,48 0,40 1,43 0,047
Т а б л и ц а 2 . Изменение концентрации примесей в металле реагентов после сульфидной обработки, мас. %
Плавка Отбор пробы c Mn cu s
1
Перед обработкой 3,37 0,81 1,12 0,046
После 1-го цикла обработки 3,57 0,19 0,62 0,59
После 2-го цикла обработки 3,98 0,15 0,23 0,93
2 Перед обработкой 3,51 0,74 0,56 0,14
После обработки 3,67 0,15 0,29 0,68
34 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ
с поверхности металла. В то же время, добиться
полного разделения фаз важно как с точки зрения
эффективности процесса рафинирования метал-
лического расплава от меди, поскольку сульфид-
ная фаза обогащена медью, так и с учетом после-
дующей десульфурации металла. Причем данная
технологическая задача имеет две составляю-
щие. Первая связана с необходимостью удаления
сульфидного расплава с поверхности металла, а
вторая — это рафинирование объема металла от
многочисленных сульфидных неметаллических
включений, образовавшихся вследствие химиче-
ских реакций и интенсивного перемешивания фаз
в ходе сульфидной обработки. Возможные вариан-
ты решения данных технологических задач требу-
ют отдельного рассмотрения.
Основным недостатком технологии сульфид-
ного рафинирования является высокое остаточ-
ное содержание серы в металле. Оно в десять раз
и более превышает концентрацию этой примеси,
обычную для передельного чугуна и нерафини-
рованной стали, что делает задачу по десульфу-
рации полупродукта с таким содержанием серы
нетривиальной для современной металлургиче-
ской практики. Используемые в настоящее время
в черной металлургии технологии десульфурации
основываются на концепции сорбирования серы
шлаковыми расплавами определенного состава на
том или ином этапе технологического процесса.
Непосредственное использование такого подхода
для десульфурации высокосернистых расплавов
безусловно будет сопряжено с повышенным рас-
ходом шлакообразующих материалов и других ре-
сурсов. В то же время большая концентрация серы,
являющейся поверхностно активным элементом,
позволяет рассматривать возможность ее удале-
ния из металла в газовую фазу за счет окисления
кислородом. Известно, что в ходе сталеплавиль-
ных процессов в окислительных условиях проис-
ходит частичное окисление серы жидкого металла
с образованием газообразного оксида. Специаль-
ные лабораторные исследования показали, что в
процессе продувки кислородом высокоуглеродисто-
го расплава, насыщенного серой, параллельно с
обезуглероживанием протекает и десульфурация
металла [33]. Совмещение процессов десульфу-
рации и обезуглероживания высокосернистого
металла дает возможность существенно сокра-
тить расход материалов на рафинирование. Таким
образом, решение задачи по оптимизации затрат
на дельсульфурацию металла можно основывать
на комплексном подходе к организации сквозно-
го процесса рафинирования металла, распределяя
его между этапами технологического процесса, и
добиваясь достижения приемлемого уровня рен-
табельности технологии.
Очевидно использование технологии сульфид-
ной обработки с целью рафинирования железоу-
глеродистых расплавов от растворенной меди в
рамках существующих технологических процес-
сов производства стали нерационально как с ор-
ганизационной, так и с экономической точек зре-
ния. Однако она может быть реализована в рамках
специализированного технологического процесса,
ориентированного на переработку лома черных
металлов с повышенным содержанием меди на
базе мини- или микрометаллургического произ-
водства с получением шихтовой, прокатной заго-
товок или готовой металлопродукции.
Выводы
Проблема загрязненности стального лома примеся-
ми цветных металлов, актуальная для электростале-
плавильщиков, будет обостряться в связи с ростом
объемов выплавки электростали на фоне ограничен-
ности ресурсов качественного металлолома и уже-
сточения экологических требований, предъявляе-
мых к металлургической отрасли в целом.
Проведенные эксперименты показывают, что на
основе метода сульфидной обработки может быть
реализован достаточно эффективный процесс ра-
финирования железоуглеродистых расплавов от
меди. При этом для формирования сульфидного
флюса заданного состава может быть примене-
на смесь соды и серы. В процессе опробования
разработанной технологии сульфидного рафини-
рования в опытно-промышленных условиях до-
стигнуто уменьшение содержания меди в жидком
металле с 0,5...1,0 до 0,25...0,30 %. Установлено,
что для успешного протекания процесса рафини-
рования необходимо обеспечить интенсивное пе-
решивание реагирующих фаз, ограничить их вза-
имодействие с атмосферным воздухом и добиться
как можно более полного разделения сульфидной
фазы и жидкого металла после завершения суль-
фидной обработки.
В процессе сульфидного рафинирования проис-
ходит уменьшение концентрации всех сульфидо-
образующих элементов, присутствующих в метал-
ле. Так, в ходе экспериментов наряду с изменением
содержания меди было отмечено и существенное
уменьшение концентраций марганца и никеля.
Основным недостатком метода сульфидного
рафинирования является повышенное содержа-
ние серы в жидком металле после обработки. Это
делает нерациональным использование данного
метода в рамках существующих технологии про-
изводства стали. Однако он может быть применен
35ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ
в рамках специализированной технологии, ори-
ентированной на переплав стального лома с по-
вышенным содержанием меди. При этом процесс
десульфурации металла может быть распределен
между несколькими технологическими этапами
производства с целью оптимизации затрат.
Список литературы/references
1. Birat, J. P. (2001) Sustainable steelmaking paradigms for
growth and development in the early 21st century. Revue de
Métallurgie, 98(1), 19–40.
2. Pauliuk, S., Milford, R.L., Müller, D.B., Allwood, J.M. (2013)
The steel scrap age. Environmental Sci. & Technology, 47(7),
3448–3454.
3. Yellishetty, M., Mudd, G. M., Ranjith, P. G., Tharumarajah A.
(2011) Environmental life-cycle comparisons of steel produc-
tion and recycling: sustainability issues, problems and pros-
pects. Environmental Sci. & Policy, 14(6), 650–663.
4. Oda, J., Akimoto, K., Tomoda, T. (2013) Long-term global
availability of steel scrap. Resources, Conservation and Re-
cycling, 81.
5. Daehn, K. E., Cabrera Serrenho, A., Allwood, J. M. (2017) How
will copper contamination constrain future global steel recy-
cling? Environmental Sci. & Technology, 51(11), 6599–6606.
6. Nakajima, K., Takeda, O., Miki, T. et al. (2011) Thermody-
namic analysis for the controllability of elements in the recy-
cling process of metals. Ibid., 45(11), 4929–4936.
7. Rod, O., Becker, C., Nyleń, M. (2006) Opportunities and dan-
gers of using residual elements in steels: a literature survey.
Jernknotoret Report 88042, 1–59.
8. Guzenkova, A.S., Ivanov, S.S., Isaev, G.A. et al. (2008) Pro-
duction of steel without impurities of non-ferrous metals. Ed.
by V.A. Kudrin. Moscow, MGVMI [in Russian].
9. Björkman, B., Samuelsson, C. (2014) Chapter 6 — Recycling
of steel. In: Handbook of Recycling, 65–83.
10. Harada, T., Tanaka, H. (2011) Future steelmaking model
by direct reduction technologies. ISIJ International, 51(8),
1301–1307.
11. 11.Shakhpazov, E.Kh., Zajtsev, A.I., Mogutnov, B.M. (2010)
Scientific basics of steel refining from copper, tin and other
non-ferrous impurities. Problemy Chyorn. Metallurgii i Mate-
rialovedeniya, 3, 5–12 [in Russian].
12. Jung S.-H., Kang Y.-B. (2016) Evaporation mechanism of Cu
from liquid Fe containing C and S. Metallurg. and Materials
Transact. B, 47(4), 2164–2176.
13. Katsutoshi, O., Ichise, E., Suzuki, R., Hidani, T. (1995) Elim-
ination of copper from the molten steel by NH3 blowing under
reduced pressure. Steel Research, 9, 372–376.
14. Matsuo, T. (1988) Removal of copper and tin with plasm.
Transact. of Iron and Steel Inst. of Japan, 28(4), 319–324.
15. Liu, X., Jeffers, J. (1989) Decopperisation of molten steel by
various slags. Ironmaking and Steelmaking, 16(5), 331–334.
16. Wang, C., Nagasaka, T., Hino, M., Ban-Ya, S. (1991) Copper
distribution between FeS-alkaline or-alkaline earth metal sul-
fide fluxes and carbon saturated iron melt. ISIJ Int., 31(11),
1309–1315.
17. Shimpo, R., Ogawa, O., Fukaya, Y., Ishikawa, T. (1997) Copper
removal from carbon-saturated molten iron with Al2S3–FeS flux.
Metallurg. and Mater. Transact. B, 28(6), 1029–1037.
18. Cohen, A., Blander, M. (1998) Removal of copper from car-
bon-saturated iron with an aluminum sulfide/ferrous sulfide
flux. Ibid., 29(2), 493–495.
19. Yamaguchi, K., Ono, H., Usui, T. (2010) Oxidation removal
of cu from carbon saturated iron via Ag phase. Tetsu-to-Ha-
gane, 96(9), 531–535.
20. Yamaguchi, K., Takeda, Y. (2003) Impurity removal from car-
bon saturated liquid iron using lead solvent. Mater. Transact.,
44(12), 2452–2455.
21. Jordan J. F. (1950) Method of desulfurizing and decopperizing
ferrous metal. Pat. US2512578 A USA.
22. Schenck, H., Roth, H., Steinmetz, E. (1970) Der Stoffumsatz
des Kupfers zwischen flüssigen Eisen im Bereich der Kohlen-
stoffsättigung und Natriumsulfidschlacken. Archiv für das Ei-
senhüttenwesen, 41(7), 595–603.
23. Kudrin, V.A. (1992) Modern and prospective methods of
removal of non-ferrous metal impurities from iron-carbon
melts. Staleplavilnoe Proizvodstvo, 1. Moscow, Chermetin-
formatsiya [in Russian].
24. Imai, T., Sano, N. (1988) The copper partition between Na2S
bearing fluxes and carbon-saturated iron melts. Transact. of
the Iron and Steel Inst. of Japan, 28(12), 999–1005.
25. Wang, C., Nagasaka, T., Hino, M., Ban-Ya, S. (1991) Copper
distribution between molten FeS–NaS0,5 flux and carbon satu-
rated iron melt. ISIJ Int., 31(11), 1300–1308.
26. Hui, K., JianJun, W., Shang-xing, G. et al. (2009) Copper re-
moval from molten steel with FeS–Na2S slag. High Tempera-
ture Materials and Processes, 28(1–2), 67–72.
27. Shang-xing, G., Jian-jun, W., Li, Z. et al. (2008) Decopper-
ization of liquid steel by fes-na2s flux. J. of Iron and Steel
Research, 20(10), 9–12.
28. Kashin, V.I., Katsnelson, A.M., Sojfer, L.M., Krylov, A.S.
(1986) Physical- chemical principles of interaction of copper
and sulfur in iron melt at sulfide slag treatment. Stal, 3, 29–32
[in Russian].
29. Safian, A. A., Sale, F. R. (1972) Influence of carbon on the
removal of copper from iron melts with sulphide slags. J. of
the Iron and Steel Inst., 1, 52–56.
30. Uchida, Y., Matsui, A., Kishimoto, Y., Miki, Y. (2015) Funda-
mental investigation on removal of copper from molten iron
with Na2CO3–FeS fluxes. ISIJ Int., 55(8), 1549–1557.
31. Katsnelson, A.M., Kashin, V.I., Sojfer, L.M. et al. (1988)
Study of process of copper removal from iron melt by non-
sulphurous sodium compounds. Stal, 3, 30–31 [in Russian].
32. Kashin, V.I., Katsnelson, A.M., Danilovich, Yu.A. et al.
(1991) Experimental-industrial testing of process of refining
of iron-carbon melts from copper. Ibid., 7, 15–16 [in Russian].
33. Kostetsky, Y. (2015) Prospects and ways of creating steelmak-
ing process that provides removing copper from liquid metal.
In: Proc. of 2-nd Int. Conf. on Advances in Metallurgical Pro-
cesses & Materials AdMet 2014 (4–5 June, 2015, Kyiv).
РАфІНуВАННЯ ЗАЛІЗОВуГЛЕЦЕВИх РОЗПЛАВІВ ВІД МІДІ МЕТОДОМ СуЛьфІДуВАННЯ
Ю. В. Костецький
Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України.
03150, м. Київ-150, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Представлені результати експериментальних досліджень з рафінування залізовуглецевих розплавів від міді ме-
тодом сульфідування. В ході лабораторних досліджень випробувано два варіанти сульфідної обробки рідкого
металу з використанням сірки і соди. При цьому встановлено, що рафінування металу від міді відбувається як
36 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ
в разі присадки соди в попередньо насичений сіркою метал, так і при спільному введенні сірки і соди в складі
суміші. Для варіанту обробки з введенням соди в насичений сіркою рідкий метал визначено вплив питомої
витрати цього реагенту на ступінь рафінування металу від міді. Техніка сульфідного рафінування з викори-
станням суміші сірки і соди випробувана в дослідно-промислових умовах. Дослідні плавки з обробкою рідкого
чавуну такою сумішшю показали можливість знижувати концентрацію міді в металі з 0,5...1,0 % до значень,
що не перевищують 0,3 %. Дана техніка може бути використана для створення промислової технології рафіну-
вання залізовуглецевих розплавів від міді. Обговорені технологічні аспекти організації процесу рафінування
та технологічного процесу виробництва сталі з металобрухту, забрудненого міддю. Бібліогр. 33, табл. 2, іл. 1.
К л ю ч о в і с л о в а : металобрухт; залізовуглецевий розплав; рафінування від міді; сульфіди; сода
refining of iron-carbon Melts froM copper by tHe MetHod of sulpHuriZing
yu.V. Kostetsky
E.O. Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine.
11 Kazimir Malevich Str., 03150, Kiev, Ukraine. E-mail: office@paton.kiev.ua
Results of experimental investigations on refining the iron-carbon melts from copper by the method of sulphurizing are
given. During laboratory studies two variants of sulphide treatment of liquid metal using sulphur and sodium were tested.
It was found that the metal refining from copper occurs both in case of sodium filler into a metal, preliminary saturated
with sulphur, and also at a combined introducing of sulphur and sodium into mixture composition. For the variant of
treatment with sodium introducing into the saturated liquid metal with suphur the effect of specific consumption of this
reagent on the degree of metal refining from copper was determined. Technique of the sulphide refining using mixtures
of sulphur and sodium was tested in experimental-industrial conditions. Experimental melting with treatment of molten
cast iron with such a mixture showed a possibility to decrease the copper concentration in metal from 0.5...1.0 % to
values, not exceeding 0.3 %. This technique can be used for the development of the industrial technology of refining
the iron-carbon melts from copper. The technological aspects of organizing the process of refining and technological
process of steel production from metal scrap, contaminated with copper, were discussed. 33 Ref., 2 Tables, 1 Fig.
K e y w o r d s : metal scrap; iron-carbon melt; refining; copper; sulphides; sodium
Поступила 14.08.2017
|