Способ выплавки марганцевых ферросплавов

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к подготовке марганцеворудного сырья и выплавке ферросплавов. Целью изобретения является повышение извлечения марганца, снижение содержания фосфора в сплаве и удельного расхода электроэнергии за счет повышения электросопротивления шихты. Способ выплавки марганцевых ферросплавов включает нагрев шихты, содержащей марганцеворудное сырье и восстановитель, загрузку шихты в электропечь и плавку. В качестве восстановителя при нагреве шихты используют карбиды кремния с углеродом в количестве, обеспечивающем отношение в шихте карбида кремния к марганцу 0,01-0,15. Нагрев шихты осуществляют со скоростью 100-200°С/мин. до температуры 800°С и со скоростью 30-75°С/мин. до температуры размягчения марганцеворудного сырья. Выплавку ферросплавов производят при остаточном содержании 0,1-3,0% карбида кремния и 0,1-3,0% углерода в шихте. Использование способа позволяет уменьшить содержание фосфора в сплаве на 2-9%, снизить удельный расход электроэнергии на выплавку сплава на 40-80 кВт<SP POS="POST">.</SP>ч/т, увеличить извлечение марганца в сплав на 0,4-4,0% и повысить электросопротивление шихты. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С ?2 С 33/04

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) . 4442890/31-02 (22) 20. 06. 88 (46) 07. 01. 90. Бюл. ¹ (71) Днепропетровский металлургический институт (72) И.П.Рогачев, А.Г.Гриншпунт, А.Н.Овчарук, В.В.Кашкуль, П.Ф.Мироненко, О.Г.Ганцеровский и А.А.Чумаков (53) 669.168(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 342927, кл. С 21 С 7/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР ¹ 1208088, кл. С 22 В 47/00-, 1984. (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ МАРГАНЦЕВЫХ

ФЕРРОСПЛАВОВ (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к подготовке марганцеворудного сырья и выплавке ферросплавов. Целью изобретения является повьппение извлечения марганца, снижение содержания фосфора в сплаве и удельного расхода электроэнергии за счет повьппения электроИзобретение относится к черной металлургии, s частности к подготовке марганцеворудного сырья и выплавке ферросплавов.

Целью изобретения является повышение извлечения марганца, снижение содержания фосфора в сплаве и удельного расхода электроэнергии за счет повышения электросопротивления шихты.

Предлагаемый способ выплавки марганцевых ферросплавов включает наг„,SU„, 1534086 А1

2 сопротивления шихты. Способ выплавки марганцевых ферросплавов включает нагрев шихты, содержащей марганцево- рудное сырье и восстановитель, загрузку шихты в электропечь и плавку.

В качестве восстановителя при нагреве шихты используют карбиды кремния с углеродом в количестве, обеспечивающем отношение в шихте карбида кремния к марганцу 0,01-0,15. Нагрев шихты осуществляют со скоростью 100200 С/мин до температуры 800 С и со скоростью 30-750С/мин до температуры размягчения марганцеворудного сырья.

Выплавку ферросплавов производят при остаточном содержании 0 1-3 0% карбида кремния и 0,1-3,0% углерода в шихте. Использование способа позволяет уменьшить содержание фосфора в сплаве на 2-9%. снизить удельный расход электроэнергии на выплавку сплава на 40-80 кВт ч/т, увеличить извлечение марганца в сплав на 0,4-4,0X и повысить электросопротивление шихты.

1 табл. рев шихты, содержащей марганцеворудное сырье, восстановитель, загрузку шихты в электропечь и плавку, при этом в качестве восстановителя ттрн нагреве шихты используют смесь карбида кремния с углеродом в количестве, обеспечивающем отношение в шихте карбида кремния к марганцу 0,01—

О, 15, нагрев шихты осуществляют со скоростью 100-200 С/мин до 800 С и со скоростью 30-75 С/мин до температуры размягчения марганецсодержаще15 34086 г о сырья, а выплавку ферросплавов производят при остаточном содержании

0,1-3 01 карбида кремния и 0,1-3,0Х углерода в шихте.

Физико-химическая сущность предлагаемого способа выплавки марганцевых ферросплавов заключается в следующем.

При нагреве (обжиге) марганцевой руды в присутствии смеси карбида кремния с углеродом карбид кремния., металлический кремний„ кремнезем и углерод играют роль реагента, вы" тесняющего фосфор из марганцевого сырья. Причем дефосфорация протекает в твердофазном состоянии без образования жидкой фазы (металлической или оксидной).

В смеси карбида кремния с углеродом карбид кремния и углерод распределены в элементарных объемах равномерно и обеспечивают значительное увеличение скорости восстановительных реакций, повышают активное сопротивление ванны печи и улучшают другие технико-экономические пэказатели.

В предлагаемом способе выппавки марганцевых ферросплавов карбид кремния взаимодействует с находящимся в непосредственном соприкосновении оксидами . Кремний и марганец переходят. в сплав по реакции шМпО + пЯз.С вЂ” . Мп„Бi„ + СО

В результате этого сокращается кратность шлака и, как следствие, уменьшаются потери марганца и кремния с окислами шлака.

Наряду с этим преимуществом способа является уменьшение выхода С0 из зоны реакции, что позволяет повысить содержание фосфора в отходящих газах, на восстановление моля

Са (РО,„) карбидом кремния тр буется затратить 65?.О, а углеродом 1377 кДж. ге пла °

Все компоненты, входящие в состав углекарбидной смеси, являются полезными при выплавке марганцевых сплавов, так как повышают электросопротивление шихты и улучшают термодинамические и кинетические условия восстановления марганца„

Кремний и углерод карбида кремния принимают участие B восстановлении окислов марганца.

Использование обожженного марганцевого сырья с остаточным содержанием карбида кремния и углерода является перспективным направлением развития технологии получения марганцевых сплавов. Остаточный карбид кремния и углерода, имеющие плотный контакт с оксидами марганца, являются более активными носстановителями, способствуют восстановлению элементов еще в верхних горизонтах печи. Наличие остаточного карбида кремния и углерода в марганцевом сырье дает возможность повысить рабочее напряжение и уменьшить расход электроэнергии за счет повышения cos9„ Увеличение удельного электросопротивления шихтовых материалов за счет остаточного содержания карбида кремния обуславливает глубокую посадку электродов, следовательно, позволяет уменьшить потери марганца испарением.

Установлено, что повышается скорость восстановления окиси марганца остаточным содержанием карбида кремния и углерода, причем, если скорость восстановления обычным восстановителем быстро надает с ростом температуры, то остаточный карбид кремния и углерод активно взаимодействуют с окислами и в дальнейшем.

Таким образом, использование марганцевого сырья с остаточным содержанием карбида кремния и углерода открывает в электрометаллургии марганца новые дополнительные возможности.

Отношение SiC/Hn при использовании предлагаемого способа должно. находиться в пределах 0,01-0, 15. При недостаточном количестве Б1С(SiС/Мп (0.01) улет восстановленного фосфора незначителен. Избыточное количество SiC(SiC/Nn a О, l5) в шихте приводят к разубоживанию концентрата по марганцу. Вследствие этого степень дефосфорации концентрата уменьшается.

Наилучшие технико-экономические показатели процесса выплавки силикомарганца достигаются при остаточном содержании 0,1-3,0_#_ SiÑ в марганцеворудном сырье и 0,1-3,0F. углерода.

При снижении количества остаточного карбида кремния в марганцеворудном сырье (ниже 0,1 мас.Е) не достигается необходимого повышения электросопротивления шнхты, нет снижения удельного расхода электроэнергии, 153 так как не имеется возможности повы-— сить рабочее напряжение и увеличить

cos9.

Увеличение количества остаточного карбида кремния (выше 3,0 мас.7) приводит к повьш ению до недопустимой величины содержания кремния в сплаве, который в некоторых марганцевых сплавах ограничен.

При снижении количества остаточного углерода в марганцевом сырье после термообработки совместно с карбидоугольной смесью (ниже

0,1 мас.Х) не наблюдается заметного улучшения протекания процессов восстановления марганца, не происходит увеличения степени извлечения марганца.

Увеличение содержания остаточного углерода в марганцеворудном сырье (выше 30 мас.7) способствует повышению электрической проводимости шихты, что обусловливает ухудшение технико-экономических показателей процесса выплавки сплава.

Процесс дефосфорации марганцеворудного сырья начинает активно протею кать после 800 С. При этом скорость подъема температур для более полного протекания процесса дефосфорации должна быть в пределах 30-75 С. В этой связи скорость подъема температуры до 800 С, когда еще не протекает процесс дефосфорации шихты, составляет 100-200 С/мин и определяется воэможностью обжигаемого агрегата.

Скорость подъема температур после 800 С менее 30 С/мин нецелесообразна, так как снижается производительность процесса без пропорционального увеличения при этом дефосфорации. При подъеме температур после

800 С со скоростью более 75 С/мин процесс дефосфорации протекает неполностью, В идентичных условиях опробовывают предлагаемый и известный способы.

Карбонатный концентрат, содержащий, мас. Е: Мп 28,1 SiO< 16,7; Fe

2,0, СаО 18,4; NgO 3,3; Р 0.197;

P/Nn 0,00701, смешивают с карбидоугольной смесью и подвергают ее агломерации (вариант 1, известный способ), а во второй серии опытов ту же смесь нагревают в электропечи по

800 С со скоростью 150 С в мин и далее со скоростью 50 С в мин до тем4086 6 пературы размягчения марганцевого концентрата.

В полученном агломерате и концентрате, обоженном с карбидоугольной

5 смесью, определяют P u Nn.

Степень лефосфорации концентрата рассчитывают по формуле

Результаты испытаний представлены в таблице.

Агломерат и обоженный концентрат используют для выплавки силикомарганца в электропечи 1бО кВА.

Как свидетельствуют результаты испытаний (таблица), при выплавке по

20 варианту 3-5 наблюдается наиболее стабильный электрический режим, электроды "сидят" в печи глубоко, расплав выходит. легко, легкоподвижен.

При испытаниях известного вариан25 та и запредельных значениях соотношений SiC/Nn наблюдается некоторое расстройство технологического процесса выплавки. Расплав в печи вязкий электроды сидят высокор ко лошник печи в результате этого спекается, ухудшаются все технико-экономические.показатели.

Таким образом, использование предлагаемого способа выплавки марганцевых ферросплавов позволяет сни35 зить содержание фосфора в сплаве, повысить электросопротивление шихты и извлечение марганца.

Кроме того, изобретение позволяет эффективно утилизировать отходы электродных и абразивных заводов.

Формула изобретения

Способ выплавки марганцевых ферросплавов, включающий нагрев шихты, содержащей марганцеворудное сырье и восстановитель, загрузку шихты в электропечь и плавку, о т л и ч а ю50 шийся тем, что, с целью повышения извлечения марганца, снижения фосфора в сплаве и удельного расхода электроэнергии за счет повышения электросопротивления шихты, в качест55 ве восстановителя при нагреве шихты используют смесь карбида кремния с углеродом в количестве, обеспечивающем отношение в шихте карбида кремния к марганцу 0,01-0,15, при этом

1534086 нагрев шихты осуществляют со скоростью 100-?00 С/мин до ЯОГ) С,, а затем и со скоростью 30-75 С/мин до температуры размягчения марганцеворудного

Параметры способа 1

Отношение SiC/Nn в пкхте. 0009 001 008

0,15

О, 16

200

100 150

75 50

205

210

) 5

100

0,09 0,1 1,55

0,09 0,1 1,55

3,00

3,0

3,1

3,1

45,2 45.3

0,24 0,23

44,1

0,23

43,7

0,20

45,1

0,21

42,8

0,23

24,2 27,5

33 5

23,4

34,7

0,410 0,380 0.350, 0,350

0,410

4180 4050

4220

4036

4345

0,78

73,2

0,92

73,6

1,42

77 2

1.,26

75,8

1,46

72,1

0,79

72,,8

Редактор Н, Гунько

Заказ 23 Тираж 480 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035„ Москва, Ж-3 >, Раушская наб,, д. 4/5 !

Производственно-издатель кий комбинат "!1атент", г.Ужгород, ул. Гагарина,i01

Скорость нагрева шихтовых материалов до температуры

800 С от 800 С до темпе.— ратуры размягчения

Остаточное содержание в обоженной шихте., %:

SiC углерода

Содержание в обоженной шихте, %:

Мп

Р

Степень дефосфорации концентрата, %

Содержание фосфора в силокомарганце, %

Удельный расход электроэнергии, кВт ч/т

Электросопротивление шихты, Ом ° 10

Извлечение марганца,% сырья, а плавку ферросплавов производят при остаточном содержании карбида кремния и углерода в шихте 0,13,0% соответственно.

Составитель К„Сорокин

Техред N. Дидык Корректор Т.Малец