Study on removal of copper, tin and arsenic from iron ore, scrap and steel in the light of the latest state of metallurgical technology

• Autorzy: Zdonek Bogdan , Różański Piotr , Borecki Mariusz , Stecko Janusz , Szypuła Ireneusz

Identyfikatory

DOI

10.32730/imz.2657-747.21.1.3

Warianty tytułu

PL

Badanie usuwania miedzi, cyny i arsenu z rudy żelaza, złomu i stali w świetle najnowszego stanu techniki metalurgicznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study investigates the ability to remove copper, tin and arsenic from iron ore, scrap and liquid steel based on the literature and thermodynamic calculations using the FactSage 7.2 software. Methods of removing Cu, Sn and As from iron-bearing materials, feasible in industrial conditions in the near term, were selected. Simulation tests with the use of the FactSage 7.2 software showed that under reduced pressure conditions Cu and Sn can be removed from the steel bath, while As evaporation is not possible. Laboratory tests were carried out, including the removal of Sn and Cu in the process of degassing of liquid steel in a deep vacuum in a vacuum induction furnace and the removal of Sn from iron ore in the sintering process. Under conditions of deep vacuum (below 40 Pa), high temperature (1670°C) and a correspondingly long vacuum treatment time (over 30 minutes), the efficiency of removing the copper and tin contents from the liquid steel of approximately 14 and 17% respectively was obtained. The iron ore sintering test with a high Sn content showed the effectiveness of reducing the Sn content during this process, amounting to approx. 30%.

PL

Zbadano możliwości usuwania miedzi, cyny i arsenu z rudy żelaza, złomu i ciekłej stali na podstawie literatury oraz termodynamicznych obliczeń za pomocą oprogramowania FactSage 7.2. Wybrano sposoby usuwania Cu, Sn i As z materiałów żelazonośnych możliwe do realizacji w warunkach przemysłowych w najbliższej perspektywie czasowej. Badania symulacyjne z zastosowaniem oprogramowania FactSage 7.2 wykazały, że w warunkach obniżonego ciśnienia można usunąć Cu i Sn z kąpieli stalowej, natomiast nie jest możliwe odparowanie As. Przeprowadzono próby laboratoryjne, obejmujące usuwanie Sn i Cu w procesie odgazowania ciekłej stali w głębokiej próżni w próżniowym piecu indukcyjnym oraz usuwanie Sn z rudy żelaza w procesie spiekania. W warunkach głębokiej próżni (poniżej 40 Pa), wysokiej temperatury (1670°C) i odpowiednio długiego czasu obróbki próżniowej (powyżej 30 minut) uzyskano skuteczności usunięcia zawartości miedzi i cyny w ciekłej stali, wynoszące odpowiednio około 14 i 17%. Próba spiekania rudy żelaza z wysoką zawartością Sn wykazała skuteczność zmniejszenia zawartości Sn w czasie tego procesu, wynoszącą ok. 30%.

Słowa kluczowe

EN

steel; vacuum degassing; iron ore; sintering; copper; tin; arsenic

PL

stal; odgazowanie próżniowe; ruda żelaza; spiekanie; miedź; cyna; arsen

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukaszewicz - Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Journal of Metallic Materials
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 73, no. 1
• Strony: 16--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zdonek Bogdan

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza

autor

Różański Piotr

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza

autor

Borecki Mariusz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza

autor

Stecko Janusz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza

autor

Szypuła Ireneusz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza

Bibliografia

• [1] Ch.T. Satyendra. Steel Scrap and Scrap Sorting and Preparation Processes, 2017. [Online] Available at: https://www.ispatguru.com/steel-scrap-and-scrap-sorting-and-preparation-processes/ [Accessed on: 20.04.2020]
• [2] L. Blacha, J. Łabaj. Temperature impact on copper evaporation from liquid iron. Arch. Mater. Sci. Eng., 2011, 51 (2), p. 103-106.
• [3] J. Łabaj, B. Oleksiak, G. Siwiec. Study of Copper Removal from Liquid Iron. Metalurgija, 2011, 50 (4), p. 265-268.
• [4] J. Łabaj. Usuwanie miedzi i cyny ze stopów żelaza. Hutnik - Wiadomości Hutnicze, 2018, 85 (3), p. 84-87.
• [5] X. Zhang, G. Ma, M. Liu, Z. Li, M. Song. Thermodynamic analysis of the effect of molten steel compositions on tin removal. Results in Physics, 2020, 16, 102862.
• [6] X. Zhang, G. Ma, M. Liu, Z. Li. Removal of Residual Element Tin in the Ferrous Metallurgy Process: A Review. Metals, 2019, 9(8), 834.
• [7] J. Lipart, J. Łabaj, M. Słowikowski, D. Jama. Effects of pressure on the rate of tin evaporation from liquid iron. Archives of Metallurgy and Materials, 2014, 59 (2), p. 825-828.
• [8] L. Savov, S. Tu, D. Janke. Methods of Increasing the Rate of Tin Evaporation from Iron-based Melts. ISIJ International, 2000, 40, (7), p. 654-663.
• [9] Z. Su, Y. Zhang, B. Liu, J. Chen, G. Li, T. Jiang. Behaviour of SnO2 in the Tin-bearing Iron Concentrate during a Reduction Sintering Process. J. Min. Metall. Sect. B - Metall. 2017, 53 (1), p. 67-74.
• [10] Y. Yu, L. Li, X. Sang. Removing Tin from Tin-bearing Iron Concentrates with Sulfidation Roasting Using High Sulfur Coal. ISIJ International, 2016, 56, (1), p. 57-62.
• [11] W. Xin, B. Song, Z. Yang, Y. Yang, L. Li. Effect of Arsenic and Copper+Arsenic on High Temperature Oxidation and Hot Shortness Behavior of C-Mn Steel. ISIJ International, 2016, 56, (7), p. 1232-1240.
• [12] R. Cheng, H. Zhang, H. Ni. Arsenic Removal from ArsenopyriteBearing Iron Ore and Arsenic Recovery from Dust Ash by Roasting Method. Processes 2019, 7 (10), 754.
• [13] A.M. Schwarz. Process for Removing Arsenic from Iron Ore. [Online] Available at: https://patents.google.com/patent/US3427149A/en [Accessed on: 25.06.2020].

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).