Способ алюминотермической выплавки ферровольфрама

 

СПОСОБ АЛЮНИНОТЕРНИЧЕСКОЙ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОВОЛЬФРАМА, включающий непрерывное проплавление последовательно загружаемых одной навес«б1 шихты с избытком, другой - с недостатком восстановитепя и рафинирующей смеси) от л и ч а ющ и и с я тем, ЧТ9 с целью повышения извлечения вольфрама, выхода годного металла и снижения расхода .восстановитедя после загрузки и проплавления навес;fm шихты с избытком восстановителя на окисмыЙ расплав загружают окислы кремния-м щелочных металлов в соот-. :ношении, равном 1:10, в количестве 0,33 от его веса, проводят выдерж ку расплава в течение 0,1-0, вреv мени проплавлёния навески шихты с избытком восстановителя, а затем зас сгружают и проплавляют остальную ших;ту . о е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

35 4 ае .

3Щ1 С 22 C 33/04: и

- c

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ- СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ- И ОТКРЫТИЙ (21) 3364268/22-02 (22) 11. 12, 81 (46) 23.04.83. Бюл. И 15 (72) Ю,Я.Демидов, Г.П.Югов, H,ß,Èàíà-. хов, b.Â.Кузнецов,- И.В.Галкин, Н,И.4ернега, А.С.Дубровин и В.В;Ярин (71). Нау4Но-исследовательский инсти- тут металлургии. и Ключевский завод .ферросплавов (53) 669. 168(088,8) (56) 1. Рысс И.А. Производство фер-. росплавов. И., "Иеталлургия", 1 .}75 с, 240-251, 2, Авторское свидетельство СССР

М 368327, кл, С 21 С 5/52, 1970а.

3. Способ выплавки ферровольфра" ма с использованием высококремиисто го шеелитового концентрата во 2"й части шихты. Рационализаторское пред. ложение.1 8-31-78, .Ключевский-завод,,ферросплавов. Акт внедрения 28.02 79. ((54) (57)..СПОСОБ АЛЮИИНОТЕРИИЧЕСКОЙ

ВЫПЛАВКИ фЕРРОВОЛЬФРАИА, включающий непрерывное проплавление последова" .тельно загружаемых одной навески шихты с избытком, другой - с недоста тком восстановителя и рафинирующей смеси, о т л и ч а ю щ и и с. я .. .тем, что, с целью повышения извлече" ния вольфрама, вйхода годного металла и снижения расхода восстановителя," после загрузки и проплавлення навес:;ки шихты с избытком восстановителя на окисиый расплав загружают окислы кремния и щелочных металлов в соотношении, равном 1:10, в количестве .

-0,3 33 от eto secs йроводят выдерж- Я, .ку расплава в течение 0,1-0,4 времени пройлавления навески шихты с избытком восстановителя, а затем за.гружают и проплавляют остальную ших- % °

;ту, Ф

1013

Изобретение относится к металлург гии, в частности к производству вольфрамсодержащих ферросплавов, используемых для легирования сплавов специального назначения на никельхромовой основе.

Известен способ электропечной выплавки ферровольфрама углесиликотермическим способом, заключающийся в загрузке в печь вольфрамового концен- 10 трата с коксиком, проплавлении и довосстановлении шлака. ферросилицием с последующим вычерпыванием сплава иэ печи P1).

Получаемый этим способом ферро- 15 вольфрам загрязнен примесями цветных металлов, углеродом, фосфором и другими элементами, Известен также способ получения ферровольфрама углесиликотермичес- 20 ким способом с рафинированием сплава от примесей путем обработки расплавленного вольфрамового кон" центрата пылевидными карбидами вольфрама и кремния 1 2). 25 Недостатки этого способа заключаются в повышенном расходе восстановителей; увеличении вре" мени плавки, Наиболее близким техническим решением к изобретению являетсу способ алюминотермяческой выплавки ферровольфрама, включающий последовательную загрузку и проплавление навески шихты с избытком восстановителя, навески с недостатком восстановителя и рафинирующей смеси, охлаж" дение и разделку металла I 3).

Недостатки известного способанизкий выход годного металла, повы- 4

40 шенный расход алюминия и значительные потери вольфрама на плавке.

Шлаки, образующиеся после проплавления.шихты, содержат 3-54 WO .

Для снижения содержания WO> в шлаке

45 и достижения необходимого уровня извлечения вольфрама шлаковый расплав обрабатывают. рафинирующей смесью. Ввиду низкой активности ЧО в известково-глиноземистых шлаках для полного осаждения вольфрама количество алюминия в рафинирующей смеси составляет 300-5004 от необходимого для восстановления окислов вольфрама в шлаке, что резко увеличивает расход восстановления на плавку.

Избыточный восстановитель смеси переходит в поверхностный слой металла и, растворяясь в нем, создает

504 . г слой некондиционного. металла, обогащенного алюминием, (ликватов), что снижает выход годного металла, Ликваты после охлаждения блока ме" талла отделяются от него, подвергаются дроблению до крупности мейее

2 мм и переплавляются с шихтой последующих плавок. Ввиду низкой активности алюминия в ликватах его окисление кислородом шихты практически не получает развития, что приводит к увеличению доли некондиционного металла на плавке. Подготовка ликватов к использованию (отделение от блока основного металла, дробление, помол) сопровождается безвозвратными потерями вольфрама, достигающими 3"54 от массы вольфрама в ликватах, Извлечение вольфрама в известном способе составляет 94,8-95,84, выход годного металла 86- 903, расход алюминия 310-320 кг на базовую тонну металла (с учетом вольфрама ликватов) .

Цель изобретения - повышение извлечения вольфрама, выхода годного металла и снижение расхода восстано- вителя.

Цель достигается тем, что соглас" но способу .алюминотермической выплавки ферровольфрама, включающему непрерывное проплавление последовательно загружаемых одной навески шихты с избытком, другой - с недостатком восстановителя и рафинирующей смеСи; после загрузки и проплавления навески шихты с избытком восстановителя на окисный расплав загружают окислы кремния и щелочных металлов в соотношении, равной 1:10, в количестве

0,3-34 от его веса, проводят выдержку расплава в течение О, 1-0,4 времени проплавления навески шихты с избытком восстановителя, а затем загружают и проплавляют остальную шихту.

После проплавления навеоки шихты с с избытком. алюминия-(120-1403 от необходимого по стехиометрии для восстановления окислов извлекаемых элементов), масса которой. составляет

40бОФ массы всей шихты, образуется металл, содержащий, 3 : Al 4-б, Si 1,22,5! и известково-глиноэемистый рас" плав, свободный от окислов извлекаемых элементов. Затем на него вводят смесь окислов щелочных металлов (Ма О или KgO) и кремнезема, например, ли"

04 4

SiO -Са0 резко снижается, .возраста-, ет содержание К4, в расплаве, уве- личивается расход алюминия и масса ликватов. При соотношений SiO к Ма 0 менее 1 начинается интенсивное::.исйарение Ма О с поверхности расплава, что прйводит к выбросам расплава и потерям извлекаемых элементов, В случае выдержки расплава в течение менее-0;1 времени проплавления пер- вой навески шихты процесс формирования слоя жидких ликватов не получает завершения, что приводит к снижению массы участвующего в восстановительных процессах передельного ме— талла (ликватов), увеличению содержания WO в расплаве и расхода вос" становителя на плавку. При увеличении времени выдержки расплава более 0,4 времени проплавления первой навески.шихты происходит переохлаж" дение металлического блока и образование прошлакованного металла на гра нице контакта металла от проплавления первой и второй навесок шихты и вследствие этого - снижение выхода годного металла.

Пример 1 (известный).В плавильном агрегате в течение 75 мин .проплавляют последовательно загружаемые навески шихты, одну состоящую из 2600 кг шеелитового концентрата (63*543, 5,3й ИоОз.

2,123 310 ), 110 кг железной стружки, 550 кг первичного алюминия, 100 кг молотых ликватов (46,83 И;

2,23 Si; 6,И А1), другую - из 2700 кг шеелитового концентрата (62,274 WO

5,53.НоО ; 3,73 S102), 1,15 кг желез" ной стружки, 450 кг первичного алюминия, 100 кг- молотых ликватов (46,83

Ч; 2,23 SI;. 6,23 АI) и рафинирующую смесь, состоящую из 130 кг первично-го алюминия, 70 кг железной стружки

:и 70 кг извести..;олучают 2753 кг стандартного металла (84,23 Ы; 4,0 Ио

1,83 Si), 553 кг ликватов (53, 13 W t (2,13 Si, 6,83 А1). Конечный шлак содержит 0,3 WO; 0,43 SI+:

53,М. А1 0,; 34,5Ж Сао; 10,13 ИдО) ° .

;Извлечение фольфрама в годный металл составляет 89,33, сквозное из:влечение вольфрама (с учетом ликватов) 94,853, расход алюминия 313,5 кг на базовую (7A W) тонну металла.

П р я м е р 2. В тот же плавиль= ,ный агрегат в течение 40 мин загру3 10135 бо в виде молотой .безводной силикатной глыбы, либо смеси натриевой се" .литры с ферросилицием и дробленым кварцитом. Введение окислов Ма О и

Si0 в виде смеси облегчает. их уевоение окисным расплавом, сокращает улет Ма О и выплески расплава. После ввода смеси производится выдержка расплава. Во время выдержки на блоке кристаллизующегося металла формирует- to ся слой жидких ликватов, обогащенных алюминием и .кремнием, и происходит равномерное растворение окислов ,. Ма<0 и SIO< в расплаве, Время выдержки определяется массой растворяемых ss окислов и соотношением навесок ших-. ты. После выдержки при проплавлении навески шихты с недостатком алюминия образующийся на .этой стадии обогащенный окислами вольфрама шлак 20 взаимодействует с алюминием и кремнием сформировавшихся на поверхности блока металла ликватов. Интенсифика-ция восстановительных процессов обуславливается повышением активности . 25 . WQ в шлаке, вызванным возникновением в нем прочных комплексов Ма ОА1 0 -SIO -СаО, Содержание МО в шлаке после проплавления навески ших: ты с. недостатком алюминия не превыша- ЗЗ .ет 0,33. Это позволяет сократить массу рафинирующей смеси, в связи с чем . существенно снизить расход алюминия на плавку и массу образующихся ликватав. Кроме того, в связи с интен:сификацйей восстановительных процес. сов.во время плавки появляется возможность. увеличить долю используемого на плавку высококреинистого шеели- тового концентрата, что сйособствует расширению сырьевой базы . вольфрама и повышению .качества металла.

При введении в расплав смеси окислов Ма О и Si.O, в количестве менее 0,33 от его массы снижаетея активность WO> в шлаке,-затрудняются восстановительные процессы, возрастает содержание МО> в расплаве, увеличиваются расход алюминия на плав ку и масса ликватов. В случае добавок з смеси окислов в количестве более

33 изменяются физико-химические свойства расплава, что приводит к .вспениванию и выбросам, расплава и увеличейию noxepb восстанавливаемых эле-. ментов, При соотношении SIO к а О более 10 энергетическая прочность образования комплексов.Ма О -А О, Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышение выхода годного металла на 4,5-4,73, извлечение вольфрама на плавке на 22,529;5 кг на базовую тонну ферровольфрама. Дополнительная зкономия вольфрама в количестве 2"4 кг на базовую тонну ферровольфрама обеспечивается за счет снижения потерь металла вследствие уменьшений массы подготавливаемых к плавке ликватов.

5,, 1013 жают и проплавляют навеску шихты, состоящую из 2600 кг шеелитового кон. центрата (62,53 WO>, 5 33 ИоО, 3,13 SiO ), 110 кг железной стружки, 550 кг первичного алюминия, 110 кг s молотых ликватов (46,83 М; 2,23 S 1;

6,83 Al), задают на шлак (расчетное количество шлака 1600 кг) 1,5 кг ферросилиция (753 S 1), 6,6 кг NANO>, 15 кг молотого оборотного шлака 1, количество S10 и Na О 0,33 от массы шлака, массовое отйошение S10 /Na О

1), проиаводлт выдвраку расплава в течение 4 мин (0,1 времени проплавле ния первой навески шихты), эагружа" ют и проплавляют вторую навеску шйх-, ты, состоящую из 2700 кг шеелитового концентрата (63,23 N, 5,5Ф HoO, 3,73 StO ), 117 кг железной стружки, 453 кг первичного. алюминия, 102 кг 2о молотых ликватов.(46,8/ М; 2,23 St;

6,24 Al), и рафинирующую смесь, сос. тоящую из 30 кг первичного алюминия, 15 кг железной стружки и 50 кг извести. Получают 3106 кг стандартного металла (82,83 Ч; 3,8ь Ио, 0,95ь

Si), 108 кг ликватов (53,43 М; 1,853

Я1; 5,83 Аl). Конечный шлак содер- " жит, Ж: МО- 0,12; 510, 2,9; Al О g 55,Д

СаО 32,4, ИЯО 9 1, Извлечение вольф- Зо рама в годный металл составля т

93,993, сквозное-извлечение вольфрама 96, 133, расход алюминия 284 кг на базовую тонну металла.

Пример 3, В тот же плавильный агрегат в течение 40 мин загружают и про.члавляют навеску шихты, состоящую из 2600 кг шеелитового концентрата (61,33 WO, 5,7Ж NoO>, 3,05ь

S 10<) 110 кг железной стружки, ао

550 кг первичного алюминия, 100 кг молотых ликватов (46.83 W. 2,23 Si, 6,И А1,), задают нашлак. (расчетноеколичество шлака 1613 кг) 7,1 кг ферросилиция (753 51), 12 кг йайО, 33,4 кг кварцита (количество S10 и

Na Î 3ь от массы шлака, массовое co" отношение 510 /Ма О 10), производят выдержку расплава в течение 16 мин (0,4 времени проплавления первой навески шихты), загружают и проплавляют вторую навеску шихты, состоящую . из 2700 кг шеелитового концентрата (61,3Ж WO@, 5,703 ИоОз, 3,053 StO ), 120 кг железной стружки, 455 кг первичного алюминия, 105 кг молотых ликватов (46,83 М, 2,2Ж St, 6,23 Аг), и рафинирующую смесь, состоящую из 35 кг первичного алюминия, 15 кг

504 6 железной стружки и 50 кг извести, .Получают 3117 кг стандартного ме-. талла (80,43 Ы; 3,93 Ио; 1,35ь Si)

129 кг ликватов (50,203 Ч; 2,1t St;

5,М Аl). Конечный шлак содержит,3:

ЧО 1 0,091 3 0д» 3)11рСаО 33р2 А1 03

53 7, MgO 8,8. Извлечение вольфрама в годный металл составляет 93,33, сквозное извлечение вольфрама 96,23, расход алюминия 291 кг на базовую тонну металла.

Пример.4. В тот. же плавильный агрегат в течение 40 мин загружают и проплавляют навеску шихты, состоящую из 2600 кг шеелитового концентрата (62,43 WO>, 5,83 ИоО, 4,03

SiO )q 110 кг железной стружки, 550 кг первичного алюминия, 100 кг молотых ликватов (46,8/ W, 2,23 Si)»

6,2 кг ферросилиция (754 Si), 11 кг

NaN0, 10,2 кг кварцита, 20 кг молотого оборотного шлака (количество

SiO и Na<0 1,53 от массы шлака, массовое соотношение Si(/Nag 5), производят выдержку расплава в течение 10 мин (0,25 времени проплавления первой навески шихты), загру- жают и проплавляют вторую навеску шихты, состоящую из 2700 кг шеелитового концентрата (63,33 WOy, 6,13

Ио09, 3,93 510 ), 125 кг железной стружки, 457 кг первичного алюминия

105 молотых.ликватов (46,83 ; M 2,23,1

S1; 6,23 Al), и рафинирующую смесь, состоящую иэ 34 кг первичного алюминия, 15 кг железной стружки и

50 кг извести. Получают 3123 кг стан. дартного металла (82,33 9, 4ч,lÔ Ио, 0,8ь St}, 132 кг ликватов (51,83 W;

2,13 St; 6,13 Al). Конечный шлак содержит, 3: МО> 0,1; S10< 3,2, СаО

34,8; А1 О 52 4; И90 7,9. Извлечение вольфрама в годный металл сос" тавляет 93,93, сквозное извлечение вольфрама 96,43, расход алюминия

284 кг на базовую. тонну металла, 7 1013504 . 8

При стоимости 1 т вольфрама в фер. 200 руб, на базовур тонну ферров9ль ровольфраме, 10000 руб,, 1 т алами- фраме. Кроме того, дополнительно ния 700 руб, зкономия от реализации снизятся расходы- по переделу за счетпредлагаемого способа составит 1 0- увеличения выхода годного металла.

Составитель О.Веретенников

Редактор Н,Гунько Техред- А;Ач Корректор И, Шароши

Ю

Заказ 2946/35 Тираж 625, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-Я, Рауаская наб., д. 4/5 а «а е е

Филиал OllA "Патент", -r-. Ужгород, ул.. Проектная, 4