Способ плавки силикомарганца

 

1. СПОСОБ ПЛАВКИ СИЛИКОМАРГАНЦА , включающий дозирование и перемешивание шихты, состоящей из марганцевой руды, кварцита и углеродистого восстановителя с добавкой основного флюса, загрузку шихты в печь, восстановление марганца и кремЙС СОШЗЗД Ч f ATSifliJO 5, «3 - ..I Ji. 5 ЕМклаОТй А ния из твердой шихты и шлака, выпуск сплава и шлака, отличающ и и с я тем, что, с цельЮ повышения извлечения кремния и марганца, основные флюсы перемешивают с нарганцевой рудой и восстановителем, кварцит - с восстановителем, а. загрузку шихты производят послойно, сначала конусами вокруг электродов загружают шихту из кварцита и восстандвителя , а по периферии конусов загружают шихту из основного флюса, марганцевой руды и восстановителя, при этом слой шихты с марганцевой рудой не превышает высоты конуса, с разоваТТного шихтой с кварцитом.о 2. Способ по п. 1, отличаюа щийся тем, что в качестве шихты с кварцитом используют брикеты из мелочи кварцита и восстановители. о со сх

ЕВ A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (1П 1 11 С 22 С 33/04

ГОСУДАРСТЮЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Влg, «,"« .«3 т Ф

1.-.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° °

° а (21) 3388128/22-02 (22) 28.01.82 (46) 23.05.83. Бюл. М 19 (72) Н.В. Толстогузов (71) Сибирский ордена Трудового

Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе

{53) 669.168.3(088.8) (56) 1. Елютин B.Ï. и др. Производ,ство ферросплавов. М., Металлургиздат, 1957, с. 124-128.

2. Рысс М.А. Производство Ферросплавов. М., "Металлургия", 1975, с. 144-157. (54) (57) 1. СПОСОБ ПЛАВКИ СИЛИКОМАРГАНЦА, включающий. дозирование и (« перемешивание шихты, состоящей из марганцевой руды, кварцита и углеродистого восстановителя с добавкой основного флюса, загрузку шихты в печь, восстановление марганца и кремния из. твердой шихты и шлака, выпуск сплава и шлака, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения извлечения кремния и марганца, основные флюсы перемешивают с марган- цевой рудой и восстановителем, квар" цит - с восстановителем, а. загрузку " шикты производят послойно, сначала конусами вокруг электродов загружа" ют шихту из кварцита и восстановителя, а по периферии конусов загружают шихту из основного флюса, марганцевой руды и восстановителя, при этом слой шихты с марганцевой рудой не превышает высоты конуса, обрвзованного шихтой с кварцитои. Ф

2. Способ по.п. 1, о т л и ч а ю" шийся тем, что в качестве шихты с кварцитом используют брикеты из мелочи кварцита и восстановителя.

1018998

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферросплавов.

Известен способ плавки силикомарганца на ших-,е, состоящей из марганцевой руды, кварцита и кокса, включающий дозирование и перемешивание шихты, ее загрузку в печь, восстановление марганца и кремния из твердой руды и кварцита и шлакового .расплава, 50 плавление и выпуск металла и шлака t 1).

Недостатком этого способа является то, что при плавке силикомарганца наблюдаются значительные потери мар" ганца с отвальным шлаком. Особенно велики эти потери при плавке силикомарганца из бедных руд, отличающихся повышенным содержанием кремнезема (йп) Р 2О (отношение — ? ) . Плавка силикомарганца в связи с необходи" мостью создания условий для восстановления трудновосстановимого крем- незема, как известно, ведется под кислыми шлаками (S iО Ф 453) . В этот шпак переходит весь кремнезем руды и,до 20-253 кремнезема, вносимого кварцитом.

Попытки восстановить весь крем30 ний кварцита и хотя бы часть кремния руды согласно указанному способу плавки силикомарганца не дали результатов. Поэтому при плавке силикомарган,ца из руд с отношением " Р а 2 Ы кратность шлака получается высокой.

Это вместе с низкой активностью закиси марганца в кислом шлаке приводит к потерям в нем более 15-203.вносимого рудой марганца. Кроме этого, 4о до 103 марганца теряется с испарением. Особенно велики потери с испарением в начальный период плавки, когда шлак в печи отсутствует.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ плавки силикомарганца, включающий дозирование и перемешивание шихты, состоящщей из марганце- 55 вой руды, кварцита и кокса, ее загрузку в печь, восстановление марганца и кремния из твердой шихты и шлака, выпуск сплава и шлака, при котором для повышения. извлечения марганца в шихту наряду с кварцитом вводят небольшие добавки основных (доломита, известняка и др. ) Флюсов.

При плавке силикомарганца таким способом из богатых руд небольшие добавки в шихты основных оксидов, практически не изменяя концентрации и активности кремнезема в шлаке и его количества, заметно повышают актив" ность закиси марганца в нем и способствуют более полному ее восстановле" нию 2 j.

Однако при плавке силикамарганца из бедных руд, отличающихся, как указывалось, повышенным содержанием кремнезема, малые добавки оснований не эффективны, а большие добавки, наоборот, увеличивают количество кремнезема, переходящего в шлак, количество шлака и потери марганца е нем.

Целью изобретения является повышение извлечения кремния и марганца.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу плавки силикомарганца, включаЮщему дозирование и перемешивание шихты, состоящей из марганцевой руды, кварцита и углеродистого восстановителя с добавкой основного флюса, загрузку шихты в печь, восстановление марганца и кремния из твердой шихты и шлака, выпуск сплава и шлака, основные флюсы перемешивают с марганцевой рудой и восстановителем, кварцит — с восстановителем, а загрузку шихты производят послойно, сначала конусами вокруг электродов загружают шихты из кварцита и восстановителя, а по периферии конусов загружают шихты из основного флюса, марганцевой руды и восстановителя; при этом слой шихты с марганцевой рудой не превышает высоты конуса, образованного шихтой с кварцитом.

Причем в качестве шихты с кварцитом используют брикеты из мелочи кварцита и восстановителя.

На чертеже представлена схема раздельной послойной загрузки шихты с кварцитом и шихты с рудой в печь (l — шихта с кварцитом, 2 - шихта с марганцевой рудой).

Для плавки готовится два типа ших" ты: первая из марганцевой руды, основ-! ных флюсов 1известняка, доломита) и восстановителя (кокса или полукокса)

1 вторая из кварцита и восстановителя кокса или полукокса). При этом расход.восстановителя в первую шихту определяется из условия восстановления марганца, железа и фосфора из руды и части кремния из золы кокса и руды. Расход восстановителя во вторую шихту определяется, исходя из

10 l 8998 4 полного восстановления 5jO до крем- на одну навеску с кварцитом загружают сия или его карбида. В шихту с квар- 3-4 навески с рудой и флюсами. При цитом могут вводиться отходы ферро- плавке сплава СИн 20 на одну навесмарганца или силикомарганца, в том ку с кварцитом загружают 2-3 навесчисле и отходы, образующиеся при раз" g ки с. рудой и флюсами. ливке сплавов. При укаэанном соотношений шихт воэШихта с марганцевой рудой и шихта можно производство силикомарганца с кварцитом загружаются в печь от- всех марок по ГОСТУ. дельно. Для получения стандартного сплава

Шихта с кварцитом загружается ко- 10 соотношение между количеством колош нусами вокруг электродов, а соответ- шихты из марганцевой руды, флюсов ствующее ей количество шихты с рудой и кокса и шихты из кварцита и кокзагружается к основанию конуса. са, загружаемых на колошнике послойКоличество шихты с марганцевой но, поддерживается постоянным. Оно рудой и флюсами и шихты с кварцитом 5 может изменяться при изменении соста" определяется составом исходной руды ва сплава и состава используемой для и составом получаемого сплава. Соот- плавки силикомарганца марганцевой ношение этих шихт должно быть 2:1 - руды в пределах, показанных в таб- .

5:1. Так, при плавке сплава СИн l лице.

Соотношение количества навесок шихты с рудой к шихте с кварцитом

Сплав

Иарка1

Среднее содержание кремния

Руда бедная Им - 42 ;

, 1Од " 234

Руда богатая И и -483;

gi0 - 10

Шихта с кок Шихта с сом полукоксом

Шихта с Шихта с пококсом лукоксом

2 95 1 5 0:1 4 75 1

2,6:1 4,3:1 4,15:1

3.,0:1

2,7:1

2,3:1

2,0:1

1б,5

СИн 14

СИн (17)

СИн 20

СИн 20

18,5 г,г:1 3,45:1 3,З5:1

22,0

1951 29 l. 281

24,0

Ъ

Имеющийся в ГОСТе сплав СИн 10 на наших заводах не производится.

Благодаря различию в удельном весе кварцита и кокса, равному 2,53,0, в колоше с кварцитом расход кокса по объему примерно вдвое превышает объемный расход кварцита.

Поэтому взаимодействие кварцита с марганцевой рудой не может происходйть. В результате кремнезем кварцита не мешает восстановлению оксидов марганца из руды. Оксиды марганца не препятствуют восстановлению крем- 55 незема из кварцита. Это улучшает и использование марганца из руды и использование кремнезема из кварцита.

Известно, что электропроводность шихты из кварцита и восстановителя значительно ниже, чем электропроводность шихты из марганцевой руды, флюсов и восстановителя. При плавке с обычной загрузкой шихты ее плавление в зонах, прилегающих к электроду, начинается почти на поверхности колошника. Этот процесс развивается эа счет токов шихтовой проводимости, достигающих на поверхности колошника значительной величины, и прямого нагрева руды от электродов.

8998

101

Раздельная загрузка шихты из кварцита восстановителя вокруг электрода и шихты иэ руды флюсов и восстановителя по периферии конусов позволяет повысить рабочее напряжение печи, уменьшить токи шихтовой прбводимости и уменьшить скорость плавления руды.

Скорость плавления руды уменьшается как эа счет уменьшения тока шихтовой ,.проводимости, уменьшения взаимодей- 10 ствия оксидов марганца с кремнеземом кварцита, так и за счет изоляции шихты с рудой от прямого контакта с электродами и жидким расплавом. В результате этого увеличивается количест" во .марганца, восстанавливаемого до начала плавления руды. Уменьшение ско- рости плавления руды сокращает количество шлака и повышает использование марганца. Трудности плавки силикомарганца, особенно из легкоплавких кремнеземистых руд, связаны часто с тем, что не удается в горне печи получать необходимые для восстановления кремнезема (и окислов марганца иэ шлака) высокие температуры. Последнее связано с тем, что температура в печи определяется температурой плавления руды.

При раздельной загрузке шихты из кварцита и кокса вокруг электрода и

30 шихты с рудой по периферии конусов температура шихты c,êâàðöèòoì в зоне тиглей будет повышенной как эа счет отсутствия в этой части шихты процессов плавления, так и за счет раэвитияЗ5 дугового нагрева.

При плавке силикомарганца с обыч" ной загрузкой шихты после выпуска металла и шлака также имеет место дуговой режим работы печи. При этом наблюдаются значительные потери марганца испарением до 103 от марганца, восстанавливаемого за первые 2030 мин после выпуска предыдущей плавки) . При гетерогенной загрузке шихты 45 даже при дуговом режиме работы печи по ходу всей плавки (от выпуска до выпуска) температура в зонах восстановления марганца- в результате экранирования дуги шихтой с кварцитом 50 не превышает 1700 С, что сводит потери марганца испарением практически к нулю.

Улучшение использования кремнезема иэ кварцита достигается также тем, что шихта из кварцита и кокса может использоваться в виде брикетов, в которых пцательно перемешаны мелочь кварцита с мелочью кокса, причем молекулярное соотношение g О к углероду .в этих брикетах составляет 1:3.

Кремнезем в брикетах нацело восстанавливается до карбида SiC Образующаяся при высоких температурах в брикетах моноокись кремния пои таком соотношении

Si0 : С (1:3) полностью улавливается. в брикетах с обраэовзнием карбида. Разрушение карбида происходит в горне печи за счет взаимодействия его с металлом по реакциям

2SiC + 3Мп = Mn S i Ф2С (1)

3SiC + 5Fe = Fe>Si>4-3Ñ (2) и со шлаком по реакций

МпО + SiC = MnSi + C0 (3)

Элехтросопротивление брикетов из

Si0 и углерода заметно выше электросопротивления шихты из кварцита и кокса. Электросопротивление брикетов из кварцита и кокса остается высоким и при высоких температурах, тогда как электросопротивление шихты из кварцита и кокса заметно падает при 1500о

1600 С. Поэтому гетерогенная загрузка шихты из брикетов кварцита с коксом к электродам и шихты из руды и флюсов по периферии конусов обеспечивает глубокую посадку электродов, более высокую концентрацию углерода в горне печи и, следовательно, улучшение использования и кремнезема квар" .цита и марганца из руды.

Кроме улучшения показателей плавки, применение брикетов из мелочи кварцита (кварцевого песка) и мелочи кокса позволяет также использовать для плавки ферросплава мелочь кокса и полукокса, который в настоящее время образуется на заводах от 10 до 253 от его расхода.

При плавке силикомарганца в современных мощных печах вес одного выпуска составляет 15"35 т сплава и

20-50 т шлака. Большие массы металла в печи и при выпуске энергично перемешиваются. Скорость движения шлака в печи достигает 1 м/с.

Поэтому гетерогенная загрузка шихты не приводит к заметным колебаниям состава сплава.

При гетерогенной загрузке шихты с кварцитом и восстановителем конусами вокруг электродов, а шихты из руды, фпосов и во становителя по периферии KoHycos, окончательное формирование сплава происходит в горне печи за счет взаимодействия продуктов восстановления кремнезема (SiC

"998 . - . 8

7 101 1 е>, S1<„„>) с продуктами восстановления и расплавления руды.

В том случае, когда гетерогенная загрузка шихты производится послой.-, но (сначала шихта с каарцитом, за- 5 тем rloBepx нее соответствующее количество шихты с рудой и Флюсами), прямое взаимодействие кремнезема кварцита с оксидами марганца руды также огра. ничивается. С. другой стороны, и ско- 1о рость плавления руды будет не постоянной. Так, в то время, когда к поверхности шлакообразования опускается слой шихты из кварцита и кокса, плавление руды йрекращается. Проте- 15 кает,. лишь ограниченное растворение части %0 в. шлаке. В результате этого шлак перегревается, что способ- ствует более полному восстановлению и оксидов марганца и кремнезема ру-. 20 ды. Вместе с этим развивается и восстановление 5i0< кварцита. Послед" нему способствует.то, что восстанавли"вающиеся в более высоких слоях шихты марганец и железо, стекая в аиде ка- 25 пель и корольков в горн печи, "вымы,вают" из шихты с кварцитом продукты его восстановления.

Пример. 1. Плавку силикомарганца производят из окисленной руды (Hn -. 41,93 SiGz - 233) кварцита, доломита и кокса. Шихта с мар-: ганцевой рудой и шихта с кварцитом готовятся отдельно. Навеска шихты . с марганцевой рудой составляет, кг.

Руда марганцевая 550

Доломит 40

Коксик сухой - 80

: Нааеска с кварцитои составляет, кг: . Кварцит 370

Коксик сухой . 240

Загрузку шихты.в печь производят следующим: обра зам.

Сначала в печь к каждому электроду загружают по одной навеске с кварцитом и коксиком, затем по периферии конусов.по четыре навески с марганцевой рудой, флюсом и коксиком. После этого снова к каждому электроду загружают навеску шихты с кварцитом и по периферии их по 4 навески шихты с рудой. В результате получают сплав

Заказ.3639/21

ВНИИ ПИ

Ужгород, ул. Проектная, 4

Филиал ППП "Патент", r»

1 с содержанием марганца 71, кремния - 18-19,53, фосфора - 01313.

Извлечение марганца в результате по-добной загрузки шихты повышается и составляет 1 с учетом потерь при раэ" ,ливке) 80,73. Кратность шлака снижается и составляет 0,88 (вместо 1,31,4 при. обычной плавке/.

Пример 2. Плавка силикомарганца производится из руды с содержанием 41,93 Им:и 233 %0 кварцита, доломита и полукокса. Шихта с марганцевой рудой и флюсами и шихта из кварцита готовятся отдельно. Состав колоши с рудой, кг:

Руда марганцевая 1000

Доломит . 50

Полукокс 110

Состав колоши с кварцитом, кг:

Кварцит 400

Полукокс 470Загрузка шихты производится послойно. .Сначала в печь загружается слой шихты с кварцитом. При этом у элект-. рода образуется конус. Затеи слой шихты с рудой. Количество колош шихты с рудой в 2 раза превышает количество загруженных за последнюю подачу калош шихты.с кварцитом. При этом конус из шихты с рудой у электрода не формируется. В результате получают сплав с содержанием 68,53 марганца и 21-247 кремния. Извлечение марганца составляет 82-843. Кратность шлака снижается по 0,8.

Предложенный способ выплавки силикомарганца позволяет: повысить извлечение марганца в металл на 7-83, а в некоторых случаях и более (путем лучшего, восстановления марганца из руды и уменьшения кратности шлака); повысить извлечение кремния кварцита и руды и уменьшить кратность шлака на 0,3-0,4 единицы.

На расплавление шлака расходуется 700 кВтч/т. За счет уменьшения кратности шлака расход электроэнергии сократится на 210-300 кВтч/т.

За счет уменьшения расхода электроэнергии и уменьшения расхода руды себестоимость сплава снизится на

10"14 руб/т.

Тираж 627 Подписное