Шихта для плавки малои среднеуглеродистого ферромарганца

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферросплавов. Целью изобретения является повышение использования марганца. Шихта для плавки малои среднеуглеродистого ферромарганца содержит (мас.%) марганцевую руду 33,5-40,0

силикомарганец 9,1-10,2

флюс 21,3-35,9

экзомермические брикеты 21,5-28,5. При этом экзотермические брикеты содержат (мас.%) марганцевую руду 36,0-37,5

силикомарганец 51,0-52,5

флюс 9,0-11,5

связующее 1,0-1,5. Использование шихты позволяет увеличить сквозное использование марганца в 1,6-1,8 раза по сравнению с применением известной шихты. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.SUÄÄ 15 3 - А1 щ) С 22 С 33/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству Ферросплавов. Целью изобретения является повышение использования марганца. Шихта для плавки мало-. и среднеуглеродистого ферромарганца содержит, мас.4: марганцевую руду 33,540,0; силикомарганец 9,1-10,2; флюс

21,3-35,9; экзотермические брикеты

21,5-28,5. При этом экзотермические брикеты содержат, мас.Ф: марганцевую руду 36,0-37,5, силикомарганец 51,052,5, Флюс 9,0-11,5, связующее 1,01,5 ° Использование шихты позволяет.„ увеличить сквозное использование марганца в 1,6-1,8 раза по сравнению с применением известной шихты. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. (21) 4482184/31-02 (22) 14.09.88 (46) 15.08.90. Бюл. К 30 (71) Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе и Институт металлургии им. 50-летия

СССР (72) Н.В.Толстогузов, И.Е.Прошунин, И.А.Селиванов, Т.И.Сигуа, Ш.Н.Хомасуридзе, Н.Д.Габриадзе и Д.В.Мосия (53) 669.168 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1219663, . С 22 С 33/04, 1983.

Рысс М.А..Производство ферросплавов. М;: Металлургия, 1985, с.177-178. (5") ШИХТА ДЛЯ ПЛАВКИ МАЛО" И СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОМАРГАНЦА

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству ферросплавов.

Цель изобретения - повышение использования марганца из шихты.

Шихта,для плавки мало- и среднеуглеродистого ферромарганца содержит марганцевую руду, силикомарганец, флюс и экзотермические брикеты при следующем соотношении компонентов, мас.Ф:

Марганцевая руда 33,5-40,0

Силикомарганец 9,1-10,2 флюс 21,3-35,9

Экзотермические брикеты 21,5-28,5

При этом экзотермические брикеты содержат марганцевую руду, силикомарганцы и связующее флюса при следующем соот ношении компонентов, мас. Ф:

"арганцевая руда . 36,0-37,5

Силикомарганец 51,0"52,5

Флюс 9,0-11,5

Связующее 1,0-1 5

Перед брикетированием компоненты измельчают до крупности 1-0 мм и тщательно перемешивают.

Плавку ферромарганца из предлагаемой шихты ведут следующим образом .

Подобно плавке на известной шихте в печь загружают 40-50ь флюса, затем под электроды загружают силикомарганец и часть руды и набирают нагрузку, после чего ближе к электродам в центр печи загружают марганцевую руду с остатком флюса. Брикеты загружают после

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ь

1585366 расплавления загруженной в печь шихты равномерно по всей поверхности расплава.

Использование в составе шихты брикетов из дробленого высококремнистого силикомарганца, прокаленной марганцевой руды и флюса позволяет, с одной стороны, на несколько порядков увеличить поверхность их взаимодействия по экзотермическим реакциям (1)-(3) Мп<0 з+ 3 2 Si< = 2 Mn+ 3Л Б О.г (1

МпзО + Siz= 3 Mn + 2 SiG> (3) 2 МпО + Б = 2 Мп+ Б О

В результате взаимодействие по ре- 0 акциям (1)-(3) идет с большой скоростью и начинается раньше, чем оксиды марганца переходят в шлак.

Выбранное соотношение между расходом высококремнистого силикомарган-д ца и расходом руды на изготовление . брикетов не только обеспечивает высокую скорость взаимодействия оксидов марганца и высокую полноту их восстановления (85-904), но и получение из брикетов огромного количества корольков металла с довольно высокой концентрацией кремния (17-184), В результате поверхность взаимодействия кремния из этих корольков металла с оксидами марганца из первой расплавленной части шихты превышает поверхность зеркала расплава на несколько порядков (примерно в 3000 раз). Поэтому высокая скорость взаимодействия О и высокая полнота восстановления оксидов марганца имеет место не только в брикетах, но и в первой расплавленной части шихты, а концентрация марганца в шлаке снижается.

Для получения высокого извлечения марганца из руды в качестве восстановителя в брикетах используется высококремнистый силикомарганец, получаемый в результате полного восстановления марганцево" руды,,..в том числе и достаточно бедной. Последний в зависимости от химического состава используемой руды и качества восстановителя содержит, мас.4: Si 30-33,;

А1 2-3ь и Мп 60-653. Извлечение марганца при выплавке этого сплава составляет и 904. Для его плавки могут использоваться концентраты III—

IV сорта (Мп 30/, Si0> " 30-404) и сырые необогащенные руды (Mn 24274, Si0> 30-403). Подобный сплав, несмотря на высокие показатели плавки, не находит применения из-за его склонности к рассыпанию. Однако,в предлагаемом случае естественное рассыпание сплава не препятствует, а, наоборот, облегчает использование этого сплава в составе брикетов.

При плавке как силикомарганца, так и самого ферромарганца, могут использоваться руды с более высоким, чем по известной технологии, содержанием фосфора (Р/Мп 4 0,005 вместо .

0,0031 по известной технологии).

Предлагаемое соотношение между составляющими шихты обеспечивает как более высокое извлечение марганца в готовый сплав и понижение в сплаве концентрации кремния до 1-3,53, так и технологичность плавки на шихте указанного состава. Так, часть силикомарганца 9,1-10,2 в предлагаемую шихту вводится самостоятельно (помимо брикетов). Последнее связано с тем, что введение силикомарганца обеспечивает как набор мощности, так и ускоряет расплавление шихты (за счет тепла окисления кремния по экзотермическим реакциям (1)-(3), Кроме того, окисление части кремния из силикомарганца, загружаемого в завалку, делает рудно-флюсовый расплав более жидкоподвижным, что также способствует более полному восстановлению закиси и окиси-закиси марганца из расплава, Поэтому расход силикомарганца определяется как исходя из условий набора нагрузки, так и сокращения продолжительности расплавления и жидкоподвижности расплава.

При меньшем чем 9,1 расходе силикомарганца растет продолжительность расплавления, а шлак становится очень вязким (Si0< C 93), что увеличивает потери марганца со шлаком, При большем чем 10,24 расходе силикомарганца в завалку интенсивно растет концентрация кремнезема в шлаке (Si0 в рудно-флюсовом расплаве ) 151), что уменьшает и общее извлечение марганца и его извлечение из руды, а также приводит к повышению в готовсм сплаве содержания кремния.

Аналсгичным образом влияет и расход флюсов. При меньшем 21,33 расходе флюсов растет содержание марганца

5 5853 в шлаке и кремния в металле, а суммарное извлечение марганца из руды понижается до 494, что связано с недостаточной активностью закиси марганца на заключительных стадиях ее восстановления. С другой стороны, излишне высокий расход флюсов (более

35,94) также понижает извлечение мар-, ганца из шихты, что связано с повышенной вязкостью расплава как в начале его взаимодействия с брикетами, так и на заключительной стадии окисления кремния из корольков оседающего металла. 15

Такое же влияние оказывает расход руды. При меньшем 33,53 расходе руды потери марганца со шлаком растут вследствие высокой его вязкости, а извлечение его в сплав снижается до 20

60-683. Если при таком расходе руды уменьшить расход флюсов до значений соответствующих оптимальному (напри- мер, 29,8ь доломита, как в опыте 3, табл.. 1), то вследствие увеличения 25 . расхода брикетов содержание кремния. в сплаве превышает 4,5ь. Излишне высокий расход руды (более 40,04) приводит как к повышенным потерям марганца, так и получению сплава нестандартного по кремнию, что связано с недоСтаточной, активностью закиси марганца в шлаке. Оптимальным расходом экзотермических брикетов является 21,5-28,5 мас."ь. Как при меньшем, так и большем расходе брикетов растут потери марганца. В первом случае это связано с повышенной вязкостью конечного шлака и ростом его кратности. Во втором случае потери растут вследствие пониженной активности за-. киси марганца в шлаке. При повышенном (более чем 28,5ь) расходе брикетов металл становится нестандартным по кремнию. 45

Значительное влияние на извлечение марганца оказывает и состав .брикетов. Наибольшее влияние при этом оказывает соотношение между расходом руды и расходом силикомарганца. Наиболее оптимальные показатели получаются тогда, когда расход руды в брикетах составляет примерно 704 от рас- . хода силикомарганца. Это объясняется тем, что при этом обеспечивается наиболее тесный контакт между окислителем (руда) и восстановителем (сили- . комарганец). Последнее связано с тем что при этом при одинаковой крупнас66 6 ти частичек руды и силикомарганца их когичество в брикете (с учетом разности удельного веса материалов) примерно равное. Поэтому как увеличение расхода силикомарганца >52,5ь (уменьшение расхода руды g 363), так и уменьшение расхода силикомарганца

< 513 (увеличение расхода руды о 37,53) ухудшает тесноту контакта окислителя и восстановителя и уменьшает использование кремния по реакциям (1)-(3), увеличивая его потери за счет окисления воздухом и уменьшая извлечение, марганца. Аналогично в брикетах влияет и расход флюса.

Наилучшие результаты получаются при расходе флюса 9,0-11,53. При большем расходе ухудшается контакт между рудой и силикомарганцем, при меньшем

9,04 расходе флюсов снижается активность закиси марганца. Это в совокупности с влиянием расхода руды увеличивает потери марганца со шлаком, образующимся во время проплавления брикетов. В качестве связующего в брикетах использовали B<0q, что позволяет уменьшить расход связующего до 1,0-1,54 от веса брикетов и обес.печить без рассыпания, после прокаливания при 350-400 С, возможность их хранения в течение 3-4 недель. При меньшем 1,0"ь расходе связующего брикеты рассыпаются при хранении и перегрузках. Больший чем 1,5Ф расход связующего не влияет на качество брикетов, заметно повышая их стоимость.

Пример. Шихту, состоящую из марганцевой руды, содержащей, мас.Ф

48,824 Мп, 17,08 ь SiO, 0,20ж P) с добавками силикомарганца, содержащего, мас.Ж: Mn,60,12; Si 32;47; Al 4,253, выплавленного из руды с содержанием марганца 303, SiO 3М, фосфора 0,22ь и флюса доломита, содержащего, мас. ь: СаО 64,78; MgO

:27,314; Si0g 1,07, загружали в тигель. Тигель помещали в печь, нагретую до 1650 С. После появления расплава на его поверхность загружали экзотермические брикеты, состоящие из марганцевой руды, того же сплава силикомарганца и связующего.

После загрузки экзотермических брикетов тигель выдерживали в печи .

5 мин. Затем металл и шлак сливали, взвешивали и анализировали. Опыт повторяли два раза.

7 1585366 8

Показатели

Плавка

Известная шихта

1 ) 2 3 f 4 l s ) 6

36,0

9,8

29,8

34,7 33,5 33,0

9,6 9,1 . 9,0

32,2 . 35,9 37,5

51,0

32,5

16,4

40,0

10,2

21,3

24 4 23 5 21 5 20 5

28,5

32,0

54,0

12,0

2,0

36,0

51,0

11,5

1,5

36,5

51,0

10,8

1,2.

37,5

52,5

9,0

1,0

27 0

52,0

10,0

1,0

86,3

2,0

0,18

85,2 84,6 84,6

1,8 1,6 1,4

0,19 0,17

85,2

3,5

0,14

87,0

1,6

0,30

8,5 12,13

5,3 5,5

8,1

28,5

60,0

23,2

46,5

66,7 82,3 86,6 85,5 76,5 68,0

49,4 73,6 79,9 78,1 66,5 48,4

64,3 79,4 83,5 82,4 75,0 . 51,0 Nn 48,8i; Р 0,15%. Мп 71ф; Si 203; Р 0,10 .

Средние результаты опытов приведены в таблице.

Из полученных данных видно, что для шихты оптимального состава (плав- 5 ки 2-5) извлечение марганца из руды составляет 66,5-79,93 при общем извлечении марганца 76,5-86,64.

При проведении плавок на шихте с составом компонентов, количество 10 которых выходит за предлагаемые граНичные значения, извлечение марганца падает (плавки 1 и 6).

Таким образом, оптимальный состав: предлагаемой шихты позволяет по срав- f5 нению с известной шихтой повысить извлечение марганца из шихты в 1,31,4 раза, из руды более чем в 3 раза, использовать для плавки сплава менее качественные руды с отношением Р/Мп (20 (0,005 и силикомарганец, выплавленный из обычной руды, и тем самым повысить сквозное извлечение марганца (с учетом потерь при плавке силикомарганца и при плавке шлака) в 1,61,8 раза (до 75,0-83,54 против 46,53 по известномч).

Состав шихты, мас.4

Руда марганцевая 41,0

Силикомарганец 10,4

Доломит l8,6

Экзотермические брикеты 30,0

Состав экзотермических брикетов, мас.ь

Руда марганцевая 40,5

Силикомарганец 50,5

Доломит 8,5 .Связующее 0,5

Состав сплава,мас.l

Мп 81,0

6,5

Р

Состав шла ка, мас . Ф:

Мп

Извлечение марганца, Из шихты

Из руды

Сквозное

Ф о р м у л а и з о 6 р е т е н и я

1. Шихта для плавки мало- и среднеуглеродистого Ферромарганца, содержащая марганцевую руду, силикомарганец и флюс, отличающаяся тем, что, с целью повышения извлечения марганца, она дополнительно содержит экзотермические брикеты при следующем соотношении компонентов, мас.4:

Марганцевая руда 33,5-40,0

Флюс 21,3-35,9

Силикомарганец . 9,1-10,2

Экзотермические брикеты 21,5-28,5

2. Шихта по п.1, о т л и ч а ющ а я,с я тем, что экзотермические брикеты содержат марганцевую руду, силикомарганец, флюс и связующее при следующем соотношении, мас.4:

Марганцевая руда 36,0-37,5

Флюс 9,0-11,5

Силикомарганец 51,0-52,5

Связующее 1,0-1,5