Углеродистая смесь для выплавки ферросилиция

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к выплавке желе зокремниевык сплавов, получаемых в дуговых электропечах углеродотермическим методом. Целью изобретения является повышение извлечения кремния и снижение удельного расхода электроэнергии , кварцита и кокса. Углеродистая смесь для выплавки ферросилиция содержит, мас.%: одубину 16-47,8, углеродистые отходы производства ферросилиция 4,3-14,3 и кокса 47,8- 79,5. При этом углеродистые отходы производства ферросилиция содержат, мас.%: карбид кремния 5,9-33,3 углерод 0,7-5,01, металлические король-, ки 28-76,2, шлак остальное. Применение углеродистой смеси позволило повысить извлечение кремния на 1,1- 3,5%, снизить удельньй расход основных материалов и электроэнергии. 1 3.п. ф-лы,4 табл. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51} 4 С 22 С 33/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР о ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3662980/22-02 (22) 18.11,83 (46) 07.06.87. Бюл. Ф 21 (71) Днепропетровский металлургический институт им. Л.И. Брежнева и

Стахановский завод ферросплавов им. 60-летия Великого Октября (72) В.Д. Гончаренко, Ю.А..Нефедов, Е.И. Мельников, О.К. Веретенников, В.А. Матвиенко, В.П. Солошенко, Л.Ф. Пекарский, В.А. Кислицин, В.И. Ерко, В.В. Земляков, Ю.Ф. Лотц, А.Г. Лихачев, M.Х. Киракосьянц и В.И. Тамонов (53) 669.168(088.8) (56) Рысс М.А. Производство ферросплавов. — M.: Металлургия, 1975, с. 50.

Бюллетень ЦНИИЧМ. 1979, l} 1(837), с. 21. (54) УГЛЕРОДИСТАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ

ФЕРРОСИЛИЦИЯ

„„SU„, 1 15507 А1 (57) Изобретение относится к области металлургии, а именно к выплавке железокремниевых сплавов, получаемых в дуговых электропечах углеродотермическим методом. Целью изобретения является повышение извлечения кремния и снижение удельного расхода электроэнергии, кварцита и кокса. Углеродистая смесь для выплавки ферросилиция содержит, мас.%: одубину 16-47,8; углеродистые отходы производства ферросилиция 4,3-14,3 и кокса 47,879,5. При этом углеродистые отходы производства ферросилиция содержат, мас.%: карбид кремния 5,9-33,3; углерод 0,7-5,01, металлические король-. ки 28-76, 2, шлак остальное. Применение углеродистой смеси позволило повысить извлечение кремния на 1, 13,5%, снизить удельный расход основных материалов и электроэнергии.

1 з.п. ф-лы,4 табл.

1 13155

Изобретение относится к металлургии, а именно к выплавке железокремниевых сплавов, получаемых в дуговой электропечи углеродотермическим методом. 5

Целью изобретения является повышение извлечения кремния и снижение удельного расхода электроэнергии кварцита и кокса..

Предлагаемая углеродистая смесь Ю для выплавки ферросилиция содержит одубину, углеродистые отходы производства ферросилиция и кокс при следующем соотношении компонентов,мас.%:

Одубина 16-47,8

Углеродистые отходы производства ферросилиция 4, 3-14,3

Кокс 478795 20

При этом углеродистые отходы производства ферросилиция имеют следующий состав, мас.%: карбид кремния

5,9-33,3 углерод 0,7-5,01, метал1 лические корольки 28-76,2; шлак остальное.

Предлагаемый состав углеродистой смеси для выплавки ферросилиция основан на особенностях технологического процесса, работы электропечного оборудования, а также физико-химических свойствах одубины и углеродистых отходов ферросилиция. Применение этих материалов существенно улучшает состояние колошника электропечи и ра- 35 боту электропечного оборудования.

По своим физико-химическим свойствам одубина отличается от известных восстановителей, в том числе и щ от древесной щепы, из которой ее получают, Установлено, что после высокотемпературной варки под давлением исходная древесная щепа существенно изменяет свои физико-химические характеристики — плотность, пористость, гранулометрический состав, электропроводность. Например, исходная древесина — береза имеет объемный вес

0,418 г/см, прочность вдоль волок3 на 469 кг/см и прочность поперек волокна 33 кг/см . После варки береза имеет объемный вес 0,2810,240 г/см, прочность вдоль волок9 на 55-110 кг/см и прочность попе2 рек волокна 6-15 кг/см, т.е. после высокотемпературной варки под давлением уменьшает свой объемный вес

07 2 на 32-43%, на столько же увеличивает свою пористость и при этом теряет структурную прочность вдоль волокна на 38-77% и поперек волокна на 54-76%. Одубина, которая является продуктом высокотемпературной варки лиственничной .древесины, резко отличается от исходной древесной щепы. Уголь, полученный из одубины, в 15,2 раза имеет меньшую электропроводность (3,5 10 Ом см ) в сравнении с буковым древесным углем (2,3 10 Ом см ). Применение одубины в составе предлагаемой смеси в

3,,0-3, 17 раза увеличивает электросопротивление ферросилициевой шихты в сравнении с обычной шихтои с коксом. В отличие от других углеродистых материалов одубина имеет весьма малый объемный вес (О, 1 т/м ) и мелкий гранулометрический состав.

Удельное электросопротивление ферросилициевой шихты с применением известной и предлагаемой углеродистых смесей приведено в табл. 1.

Расход одубины в указанных пределах в составе углеродистой смеси приводит к увеличению ее объема (по сравнению с известной смесью) в 1, 162, 78 раза, в 1, 14-2,73 раза возрастает отношение объема углеродистой части шихты к кремнеземсодержащему материалу и в 1,13-3,21 раза увеличивается поверхность углеродистых материалов, участвующих в удержании возгоняющейся SiO в газ, что уменьшает потери кремния, Эти физические свойства одубины позволяют с увеличением ее расхода в составе смеси увеличить расход углеродистых отходов производства ферросилиция без существенного нарушения свойств углеродистой смеси, решая задачу полной утилизации отходов производства с одновременным увеличением извлечения кремния °

При вводе одубины в количестве менее 16 мас,% наблюдается неравномерный сход шихты, ее подвисание и обвалы. При больших обвалах происходят выбросы горячей шихты на электропечное оборудование, а иногда и короткую сеть, что приводит к отключению электропечи и увеличению ее горячих простоев. При этом ухудшаются условия работы обслуживающего персонала печи. Кроме того, при выбросе шихты происходят большие потери тепла, ших131550 товых материалов и электроэнергии и в атмосферу цеха выбрасывается большое количество пыли и газа, обогащен-, ного газообразной моноокисью кремния.

Это увеличивает удельные расходы сырья и электроэнергии и ухудшает экологические условия процесса.

При содержании в предлагаемой смеси одубины в количестве 16-47,8 мас,7.10 технологический процесс выплавки ферросилиция характеризуется равномерным сходом шихты и хорошей газопроницаемостью колошника. 3а счет более высокого электросопротивления шихты с предлагаемой углеродистой смесью выплавка ферросилиция проходит при глубокой и устойчивой посадке электродов. Печь работает без обвалов и выбросов шихты, что улучшает ос- 20 новные технико-экономические показатели процесса и уменьшает запыленноСть цеха.

При большем, чем 47,8 мас. со.держании одубины в предлагаемой углеродистой смеси происходят существенные изменения в составе получаемого сплава, что придает смеси другое назначение.

Количество углеродистых отходов производства ферросилиция в предлагаемой углеродистой смеси технологически взаимосвязано с количеством одубины.

Использование углеродистых отходов производства ферросилиция позволяет решить задачу полной утилизации отходов собственного производства с одновременным увеличением извлечения 10 кремния. Однако из-за высокого содержания в них тугоплавкого и электропроводного шлака (33,88-36,337), отрицательно влияющего на работу электропечи, верхний предел ввода углеродистых отходов в смеси ограничен технологическими особенностями электроплавки ферросилиция, Установлено, что при большем, чем 14,3 мас.Е отходов в составе смеси из-за высокого содержания в них тугоплавкого и электропроводного шлака увеличивается кратность шлака, ухудшается выход его из печи, а вместе с ним и металла, что резко ухудшает работу печи и ее основные технико-экономические показатели. По этим причинам использование углеродистых отходов производства ферросилиция в количестве

7 4 более 14,3 мас.Е в предлагаемой смеси нецелесообразно °

При содержании в предлагаемой углеродистой смеси отходов в количестве 4,3-14,3 мас.7. выплавка ферросилиция характеризуется нормальным ходом печи и хорошим выходом металла и шлака.

B табл. 2 приведены некоторые сравнительные характеристики известной и предлагаемой углеродистых смеI сей, в табл. 3 — состав углеродистых отходов производства ферросилиция.

Предлагаемая углеродистая смесь имеет более низкую электропроводность, лучше распределяется между ,кусковым кварцитом, предотвращает спекание шихты в верхних горизонтах колошника. Это улучшает сход шихты и ее газопроницаемость, работу электропечи и ее основные показатели.

Предлагаемую углеродистую смесь опробовывают в промышленных условиях при выплавке 75-90Х-ного ферросилиция в рудотермической печи мощностью

22,5 MBA.

Углеродистую смесь в составе шихты непрерывно загружают в печь и проплавляют, периодически осуществляя выпуск металла и шлака.

Результаты работы печи при использовании известной и предлагаемой углеродистых смесей представлены в табл, 4 °

Применение предлагаемой углеродистой смеси позволяет на 1, 1-3,57. повысить извлечение кремния, снизить удельный расход основных материалов и электроэнергии и, кроме того, утилизировать отходы производства ферросилиция и переработки древесины, что позволяет существенно сократить расход дорогостоящего и дефицитного кокса, улучшить экологию и условия труда, увеличить надежность работы и срок службы оборудования. формула изобретения

1. Углеродистая смесь для выплавки ферросилиция, содержащая одубину и кокс, отличающаяся тем, что, с целью повышения извлечения кремния и снижения удельного расхода электроэнергии, кварцита и кокса, она дополнительно содержит углеродистые отходы производства ферросилиция при следующем соотношении компонентов, мас.7:

1315507

6 ферросилиция соходы производства держат, мас. Ж:

Карбид кремния

Углерод

Металлические корольки

Шлак

16-47, 8

5,9-33,3

0,7-5,01

28-76,2

Остальное.

Таблица 1

Удельное электрическое сопротивление, Ом мм2/м

Шихта

1000 С 1200 С 1400 С 1600 С

Обычная с коксом

1,621

3,537

5, 018

Известная с одубиной

Предлагаемая

Таблица 2

Объем

Объемный вес, т/м

Состава смеси, мас.Е

Площадь оверхности

Смесь э и

Увеличение, раз

Кокс

Одубина

2 и Увелиение, as известная 85,7 14,3

1,0 178>95 1,0

0,310 0 500 1,0

Предлагвемвя!

5,3 0,247 0,759

l4,5 0,271 0,762

1,488 289, 79 1,62

1,494 288,77 1,61

1,52

68 1 26,6

1,52

2,67

24,3

61,2

2,614

552 28 3,09

0,177 1,333

4,3

46,8

48,9 5,8

1,!42 201 62 1,13

77,3 16,8

0,312 0,582 1,1б

Таблица 3

Содержание X

Материал

Углерод

Металл

Карбид кремния

Шлак

39 41-43 91

12 63-23 2 .:т

17,91

3 19-5 01

А 2.

4,10

Шлак низкопроцентного ферросилиция

36, 33 л.

41,66

2.8 0-76 2

О, 7-Зд5

5 9-33 3

А» «А

Продукты чистки

33,88

48,7

16,0

2,1

П р и м е ч а н и е. В знаменателе указано среднее значение.

Одубина

Углеродистые отходы производства ферросилиция 4,3-14,3

Кокс 47,8-79,5

2. Смесь по и. 1, о т л и ч .а ющ а я с я тем, что углеродистые отб

3, 157

4, 992

10, 021

Углеродистые о ходы производства ферросилиция

2, 528

4, 462

7,957

2, 025

3,978

6, 321

Отношение объема углеродной смеси к кварциту в шихте, раз

1315507

Таблица. 4 Характеристика процесса

Показатели углеродистой смеси для выплавки ферросилиция предлагаемой извест ной

1 2 3 4

Время работы, сут

2,6 23

3,6

15,2 3,0

7,3

Удельный расход на 1 баз.т. сплава, кг(%): кварцит 1891

1819

1883

1794

1875 сухой кокс 874 . 795

823

815 (85,6) (79,5) (75,87 (47,8) . (59,5) (66, 7) стальная стружка 194 184

191

192

154

193

174 сухая одубина

167

147 162 172 (14,7) (16,2) (16,0) 697 329

227 (47,8) (26,2) (15,5) (18,4) углеродистые .отходы — 43

108 ., 184.63

180

88 (4,3) (8,2) (4,3) (14,3) (10,0) (14,9) электроэнергия, кВт-ч 9096 8891

9204

8590 8940 9291

8968

Извлечение кремния, % 86,2 87,8 87,3

85,8

90,7 87,3 85,0

Составитель К. Сорокин

Техред М.Ходанич Корректор С. Шекмар

Редактор Н. Гунько

Заказ 2319/27 Тираж 604

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 производства ферросилиция

1761 1795

696 743 предлагаемой с запредельными значениями

802 (74,8)