Способ выплавки металлического марганца

 

СПОСЮБ ВЫПЛАВКИ Ь«ЕТАЛЛИЧЕСКОГО МАРГАНЦА электросиликотермическим процессом, включающий завалку передельного марганцевого шлакК, силикомарганца и извести, проплавление шихты, восстановление, рафинирование металла перемешиванием;сжатым воздухом и выпуск продуктов плавки ,отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения марганца в металл, производи-с тельности и получения отвального шлака после охлаждения в кусковом виде , перед рафинированием металла при содержании в нем кремния 3,05 ,0% в расплав задают боратовую руду в количестве 20-45 кг/т передельного марганцевого шлака и рафинирование проводят при 1600-1700°С.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (11) g(51) С 22 В 47/00

1 (I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЬ9 (21 ) 3336751/22-02 (22) 18.09 ° 81 (46) 30.04.83. Бюл. )) 16 (72) А.А.Чайченко, Л.В.Иеремет, Н. К.Матюшенко, В.A.Ìàòâèåíêo, В.Е.Власенко, Г.С.Андрюхин, К.Г.Сорокин, В.A.Ñàðàíêèí, В.Я.Цедровицкий, Б.Н.Запорожко и И.Б. Качаловский (71) Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов (53) 669 ° 74.3(088.8) (56) 1. Рысс М.А., Производство ферросплавов. _#_. Металлургия, 1975, c . .335.

2. Деханов Н.Y. и др. Выплавка металлического марганца силикотермическим способом.М., Черметинформация,. сер. 5, информация 8, 1967. (54) (57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ МЕ1АЛЛИЧЕСЕОГО МАРГАНЦА электросиликотермическим процессом, включакщий завалку . передельного марганцевого шлака, силикомарганца и извести, проплавление шихты, восстановление, рафинирование металла перемешиванием сжатым .воздухом и выпуск продуктов плавки, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения марганца в металл, производи тельности и получения отвального шлака после охлаждения в кусковом виде, перед рафинированием металла при содержании в нем кремния 3,05,0% в расплав задают боратовую руду в количестве 20-45 кг/т передельного й) марганцевого шлака и рафинирование проводят при 1600-1700 С.

1014952

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству металлического марганца электротермическим способом.

Известны три способа производства металлического марганца: алюминотер- 5 мический, электротермический и электролитический. Однако при алюминотермическом способе получения даже при использовании особо чистого и богатого марганцевого сырья сплав получа- )О ется загрязненным фосфором, алюминием и другими вредными примесями.

Известен силикотермический способ получения металлического марганца иэ малофосфористого шлака. Про- 15 цесс ведут при основности шлака

СаО 1 4 1 6 (1)

5102

Наиболее близким к предлагаемому 7 > по технической сущности является способ выплавки металлического марганца периодическим процессом состоящий из следукщих периодов, заправка .печи, загрузка части навески силико- 25 афганца на подину, заливка жидкого передельного марганцевого шлака, загрузка извести, Расплавление шихты, л е восстановление, загрузка остав.шего я силикомарганца, рафинирование металла от кремния перемешиванием ванны сжатым воздухом при 17471777, выпуск продуктов плавки Щ .

Недостатками известного способа являются низкое извлечение марганца, значительные потери металла с король- З5 ками lp 5%), получение отвального шлака (14-16% Мп, 43-46% СаО; 2730% 5iO« 0,008% P), рассыпающегося при остывании.

Цель изобретения — повышение сте- 40 пени извлечения марганца, производительности и получения отвального шлака после охлаждения в кусковом виде.

Поставленная цель .достигается тем, что согласно способу выплавки металлического марганца электросиликотермическим процессом, включающему эавалку передельного марганцевого шлака, силикомарганца и извести, проплавление шихты, восстановление, рафинирование металла п.,>емешиванием сжатым воздухом и выпуск продуктов плавки, перед рафинированием .металла при содержании в нем кремния 3,0-5,0% в расплав задают боратовую руду в количестве 20-45 кг/т передельного марганцевого шлака и рафинирование проводят при 16001700

Способ осуществляют следующим об- 60 разом.

Количество присаживаемой боратовой руды и последовательность операций определены на основании экспериментальных данных и обусловлены 65 возможным содержанием В О в матери=: э але.

Боратовая руда содержит от 12 до

30% В О . Вместо боратовой руды могут использоваться и другие борсодержащие материалы: датолитовый концентрат, борат кальция и др.

Вследствие малых содержаний В О в шлаке (0,3-0,4%) и кремния в металле (3,0-5,0%) бор практически не восстанавливаетая, его содержание в металле не превышает 0,001%.

В период перемешивания ванны сжатым воздухом температура шлака снижается на 100-150 С, что вследствие повышения его вязкости ухудшает кинетические условия взаимодействия окислов марганца с кремнием.

Это приводит к удлинению периода рафинирования.Кроме того,в этот период происходит запутывание корольков металла в шлаке, что при вязком шлаке приводит к дополнительным потерям металла.

Добавка борсодержащего материала позволит повысить скорость восстановления МяО, уменьшить период рафинирования в 1,5 раза и тем самым интенсифицировать процесс выплавки металлического _#_n.

Кроме того, предлагаемый способ выплавки металлического марганца позоляет значительно снизить потери еталла с корольками. Присадки борфодержащего материала формируют шлак в период рафинирования металла с лучшими технологическими свойствами в сравнении с обычным способом выплавки: пониженные вязкость и поверхностное натяжение, неизменные электропроводность и плавкость. формирование таких физико-химических свойств шлаковой ванны обуславливает и прове-т дение рафинирования металла при

1600-1700ОС. Такие температурные условия приводят к улучшению протекания экзотермической реакции.

+ ) О =5 ()2+ 2Ь И1 а Ц=- 28080Кал моиь ,и смещению равновесия реакции в сто рону уменьшения ИиО в отвальном шлаке, что, в конечном итоге, приводит к повышению извлечения марганца. Таким образом, присадки .боратной руды перед рафинированием металла приво,цят к повышению производительности печи и извлечения марганца.

Предлагаемый способ выплавки металлического марганца позволяет получить отвальные шлаки в кусковом виде, не рассыпающиеся при остывании.

Такой эффект связан с образованием твердых растворов соединений бора, окислов Ия, Nq- с двухкальциевым силикатом.

) 0) 4)52

Предлагаемый наименование Иэвестный спо соб

T 1 ЕТ 1 1 (1 г (з 1

) 650

1550 С 1600 С l700 C 1750 С

Состав шииты, г:

Малофосфористый шлак (484 М„) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 . 100 100

100 с

Передельный силикомарганец 30

30 30 30 30 30 30 30. 30 30 30 30 30

75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75

Иввесть 75 воратовак рула (254

Втов ) 1,5 2,0 3,0 4,5 а0 30 30 30 30 30 3.0 30

Состав металла, Ъ

До присадки руды и„ 93,6

93,) 93,1

93,2 93,4 93,2 93,7 93,0 92,5 93,2 93,4 93,0

°,б

4,6 4,8

4,6

4,7 4,9 5,3 4,6 4,7 4,8

4,5 4,4

4,7

95,4 96,9 97,0 96,9 97<0 97,6 97,1 96,4 96,6 96,9

97,0

1,6

После продувки Мк 95,5

93,1

1,6

2,0 1,7

1,5 1,5

1,4 1,1 1,6 1,9

2,3 )i8 м

0,0007 0,0009

2,4

0,0009 0,001 0,0015 0,0005 0,001 0,0017 0,001 0,001 0,001 0.001

Содержание в шлаке, 6 М

16,5 14,9 14,9 15,9

16,2 15.3 13 8 13, 13,8 14 1 13,8 14,2

16,5

0.22 0,32 0,47 0 73 0,80 0,45 0 ° 46 0,45 0,48 0,46 0,47 0,47 в о

Узвлечение и

63,4 64,9 67,6 68, 1

63.0 65,7 65,6 63у9

67,5 66,4 67,5 67,8

62,9

Использование такого шлака в металлургическом переделе в качестве высокоосновного марганецсодержащего флюса (доменный, конве1)3)ерный.процессы, выплавка товарного и передельного силикомарганца) повысит сквозное извлечение марганца. п р и м е р . Испытание способа проводят в печи Таммана. Малофосфористый шлак, передельный силикомаргаКак видно из табличных данных, по предлагаемому способу извлечение марганца повышается на 3-5% при одинаковом времени продувки металла, полученный по известному пособу (1 вариант), не доведен до кондиции по(24, т.е. длительность продувки 55 необходимо увеличить.

Шлак плавок по 3-13 вариантам после остывания не рассыпается, получен монолитный кусок. При выдержке на воздухе в течение 2 месяцев приз- 60 иаков рассыпания не обнаружено. Сопротивление раздавливанию кускового шлака составляет 350 кг/см

Вязкость шлаков, полученных предлагаемым способом в 1,5-2 раза ниже вяз нец и известь загружают в графитов).:й тигель и выдерживают при 1650 С вариайт 1-9) в течение 15 мин, затем присаживают боратовую руду 25%—

ВОЗ и продувают расплав сжатым воэду«о)4 в течение 0,5 мин. После проведе"

)ия продувки продукты плавки сливали.

Результаты исследований приведеиы в таблице. к кости шлака, полученного известным ,поверхностное натяжение шлаков (2-13) снижается на 15-30% по сравнению со шла.<ом 1-го варианта.

Электропроводность, температуры плавления шлаков находятся на одном уровне.

Оптимальное количество присаживаемой боратовой руды 2-4,-5 г на 100 r малофосфористого шлака. Присадки руды

4в количестве меньше 2 г не (беспечивают получение кускового шлака (вариант 2), а при добавлении больше

4,5 r руды уже не наблюдается улучшение технико-экономических показателей и увеличивается содержание В в металле (вариант 6).

1014952

Составитель Г.Мельникова

Редактор С.Юско Техред N,Tåïåð Корректор М. Шароши

Заказ 3139/24 . Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4

Присадка боратовой руды при содержании кремния в металле больше

5.% (вариант 9) приводит к увеличению бора в металле.

Начинать рафинировочный период с присадкой боратовой руды при содержании кремния в металле менее 3,0% нецелесообразно, так как достижение низкого содержания кремния в металле без его продувки soçäóõoì связано со значительным удлинением периода плав- 1() ки, снижением производительности печи и увеличением удельного расхода электроэнергии.

ПрОцесс рафинирования металличес- 5 кого марганца необходимо вести при

1б00-1700 С (вариант 11-12). Ведение процесса при температурах ниже 1600 С ухудшает кинетику. процесса восстановления марганца, приводит к повышению потерь с корольками и снижению извлечения марганца ведение процесса при температурах.,выше 1700 С также приводит к уменьшению извлечения марганца, вероятно, вследствие угара, а также вследствие анижения термодинамической активности кремния с повышением температуры.

Расчет экономической эффективности предложенного способа сделан с учетом роста извлечения марганца на 4% и утилизации отвального шлака .

Ожидаемий экономический эффект составляет 935 тыс.руб. в год.