Шихта для выплавки силикомарганца

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть испольэовано при производстве марганцевых ферросплавов , конкретно при производстве силикомарганца в электропечах. Целью изобретения является повышение извлечения марганца и кремния в сплав и снижение удельного расхода электроэнергии на выплавку сплава. Шихта для выплавки силикомарганца содержит, мас.%: марганецсодержащее сырье 64 - 70; кварцит 11-15; углеродистый восстановитель 12-20; железосодержащий материал 0,5-6,0. При этом железосодержащий материал задают в указанных пределах в количестве, обеспечивающем отношение Fe/Mn в рудной части шихты в пределах 0,025-0,1. Применение шихты позволяет увеличить извлечение марганца в сплав на 2,9%, кремния на 4,7% и снизить удельный расход электроэнергии на 50-80 кВт.ч/т сплава . 1 з.п. ф-лы 3 табл. С

1650749 А 1 ае on (gg)5 С 22 С 33/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ь-,Б." : 9 ГЕг(А

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 но при производстве марганцевых ферросплавов, конкретно при производстве силикомарганца в электропечах., Целью изобретения является повышение извлечения марганца и кремния в сплав и снижение удельного расхода электроэнергии на выплавку сплава. Шихта для выплавки силикомарганца содержит, мас.7: марганецсодержащее сырье 64

70; кварцит 11-15; углеродистый восстановитель 12-20; железосодержащий материал 0,5-6,0. При этом железосодержащий материал задают в указанных пределах в количестве, обеспечивающем отношение Fe/Мп в рудной части шихты в пределах 0,025-0,1. Примене- д ние шихты позволяет увеличить извле чение марганца в сплав на 2,97., кремния на 4,7Х и снизить удельный расход электроэнергии на 50-80 кВт.ч/т сплава. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Марганецсодержащее сырье

Кварцит

-Углеродистый вос64-70 ! 1-15

12-20 становитель

Железосодержащий материал

0,5-6,0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

По ИЗОБ ЕТЕНИЯМ И отНРЫТИЯМ

Г}РИ ГННТ СССР (21) 4692151/02 (22) 10.03.89 (46) 23.05.91. Бюл. 9 19 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) В.Ф.Величко, А.В.Коваль, Г.Д.Ткач, П.Ф.Мироненко, О.Г.Ганцеровский, А,Н.Овчарук, И.П.Рогачев, И.И.Люборец, А.П.Еремеев и !О.Â.Öåðáàê (53) 669.168.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1039977, кл. С 22 С 33/04, 1983.

Техническая инструкция на выплавку силикомарганца в закрытых печах РПЗ-48 (63), РКГ-75, РК3-16.5. ТИ 146Ф-40-84. — Никополь, 1984. (54) ШИХТА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ СИЛИКОМАРГАНЦА (57) Изобретение относится к черной металлургии и может быть использоваИзобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве марганцевых ферросплавов, конкретно при производстве силикомарганца в электропечах.

Целью изобретения является повышение извлечения марганца и кремния в сплав и снижение удельного расхода электроэнергии на выплавку сплава.

Предлагаемая шихта содержит марганецсодержащее сырье, кварцит, углеродистый восстановитель и железосо-. держащий материал при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

При этом железосодержащий материал задают в указанных пределах в количестве, обеспечивающем отношение

Fe/Мп в рудной части шихты в пределах

0,025-0,1.

16507

Технологическая сущность предлагаемого состава шихты заключается в следующем.

Силикомарганец представляет собой многокомпонентный сплав, химический состав которого регламентируется

ГОСТ 4756-77. Поскольку применяемо марганцевое сырье (концентраты, агломерат) имеет высокое удельное содержание фосфора, в настоящее время основное количество силикомарганца выплавляется с содержанием фосфора

0,47. Для выплавки сплава с содержанием фосфора до 0,357. в шихту вводят малофосфористый шлак.

Процесс образования силикомарганца в электропечи носит сложный характер и состоит из нескольких стадий. Вначале развиваются процессы восстановления высших оксидов марганца и гелеза с участием СО, а затем МпО и Fe0 восстанавливаются до карбидов. В зоне высоких температур получает развитие реакция восстановления кремнезема.

HanH÷Hå металлического расплава тер- модинамически облегчает процесс восстановления кремния и образование силикомарганца (Бх02) + 2С + (Мп, Fe, Сх =

30 (Мп, Pe - Б1 — Cx) + 2CO.

При выплавке силикомарганца, наряду с необходимостью иметь высокое 35 извлечение марганца, требуется также и достижение максимального извлечения кремния, так как количество квар- . цита в шихте существенно влияет на удельный расход электроэнергии и через шлаковый режим - на извлечение марганца в сплав. Известно, что силициды марганца имеют несколько меньшую термодинамическую прочность, чем силициды железа, поэтому можно пред45 положить, что повышение в шихте, а значит,и в сплаве содержания железа положительно скажется на извлечении кремния, а значит, и марганца и снизит расход электроэнергии. 50

Проведенные исследования химического состава марганецсодержащего сырья, используемого для выплавки силикомарганца, показал, что отношение

Fe/Nn в нем находится на уровне 0,001-55

0,0023. При этом в готовом силикомарганце марки СМн17 содержится 5,8-6,07 железа, 1 7,5-18,57 Si и 72,5-74,57.Мп.

49

Исследования кинетики восстановления силикомарганцевых шихт показали, что при увеличении отношения Fe/Mn в шихте до определенных пределов повышается извлечение марганца () и, кремния (9 ° ). Статистическая обра5 ботка результатов исследований позволила описать эту закономерность следующими уравнениями регрессии:

1 =Fe

79 7+31 7 — -"

Мп Мп

Fe

= 48 8 + 39 0 ——

5 Мп

Следует отметить, что приведенные зависимости относятся к лабораторным опытам и очевидно, что в реальных условиях могут быть отклонения °

Выбор граничных значений предлагаемых компонентов шихты обусловлен требованиями к составу силикомарганца по ГОСТ 4756-77, а также обнаруженной зависимостью между соотношением компонентов и извлечением марганца, кремния, расходом электроэнергии.

Проведенными исследованиями установлено, что при содержании в шихте менее 647. марганцевого сырья содержание марганца в сплаве падает ниже допустимых пределов, а необходимое пропорциональное увеличение в шихте доли восстановителя и кварцита нарушает нормальный ход выплавки (расстраивается электрический режим, наблюдается аварийный режим работы узлов и оборудования печи). Если повысить долю марганцевого сырья свыше 707, то в результате недостатка восстановителя и кварцита падает извлечение элементов, снижается производительность, растет содержание марганца в шлаке и удельный расход электроэнергии, Пределы содержания в шихте железосодержащих материалов обусловлены установленной зависимостью между показателями производства и отношением

Fe/Ìï в шихте, а также влиянием вида железосодержащего сырЬя на это отношение. Содержание в шихте менее

0,5% железосодержащих материалов отвечает условиям известной шихты, недостатки которой указаны.

Введение в шихту более 67 железосодержащего материала приводит к сни1650749

Все показатели приведены в пересчете на базовую тонну сплава (17X

Si + 65X Mn) .

Иэ данных табл. 2 видно, что выплавка сплава различных марок на шихте предлагаемого состава позволяет существенно улучшить технико-экономические показатели производства.

Для подтверждения возможности использования в предлагаемом составе шихты различных углеродистых восстановителей и железосодержащих материалов в идентичных заводских условиях проводят сопоставительные испытания по выплавке силикомарганца на шихте и предлагаемого состава и известной шихте.с использованием в качестве жению извлечения марганца и росту удельного расхода электроэнергии.

Установлено также, что при исполь зовании в качестве марганецсодержаще го материала малофосфористого шлака (содержание Fe = 0,1X) для поддержания отношения Fe/Mn в предлагаемых пределах необходимо повышать долю железосодержащей добавки. С другой стороны, чем выше содержание железа в добавке, тем меньше должно быть ее количество °

Пример. Для подтверждения вь бора граничных значений компонентов предлагаемого состава шихты в условиях завода ферросплавов в идентичнь условиях проводят сопоставительные испытания по выплавке силикомарганца на шихте предлагаемого и известного 20 составов.

В качестве шихтовых материалов применяют концентрат марганцевый Никопольского бассейна, агломерат марганцевый, шлак марганцевый малофосфо- 25 ристый, кокс сортированный и газовый уголь, кварциты Овручского месторождения, руда железная.

Химический состав использованных шихтовых материалов приведен в табл.1.

Согласно принятой технологии выплавку силикомарганца с содержанием фосфора свыше 0,357 осуществляют на смеси марганцевого концентрата и агломерата (как правило, с соотношением 50:50), а при выплавке сплава с фосфором менее 0,357 в шихту подшихтовывают малофосфористый шлак. С учетом сказанного, при проведении .сопоставительных испытаний выбирают два варианта известной шихты и, соответственно, каждый из этих вариантов сравнивают с показателями выплавки на шихте предлагаемого состава.

Проводят два варианта плавки на

45 известной шихте и восемь вариантов плавки на шихте предлагаемого состава (табл.2). При этом показатели варианта 1 плавки известной шихты (сплав с содержанием фосфора ) 0,35) сравнивают с вариантами 3-10 плавок на предлагаемой шихте, а вариант 2 плавки известной шихты (сплав с P( (. 0,357) — с вариантами 11-14 плавок на предлагаемой шихте.

Составы известной и предлагаемой шихт и показатели выплавки силикомарганца на этих шихтах по вариантам приведены в табл. 2. углеродистого восстановителя коксика и газового угля (см,табл.1) а в качестве железосодержащей добавки используют чугунную стружку (Fe „

97, 2X) и железорудные окатьппи (Fe овп, = 627) .

В качестве марганецсодержащего сырья используют смесь агломерата и концентрата (50:50).

Результаты испытаний предлагаемого состава шихты с использованием различных восстановителей и железосодержащих материалов приведены в табл.3.

Всего проводят шесть вариантов плавок (см.табл.3): два варианта на известной шихте с и:спользованием в качестве восстановителя коксика (ва- риант 1) и газового угля (вариант 2) и четыре варианта на предлагаемом составе шихты (варианты 3-6).

Сравнение приведенных в табл. 3. данных показывает, что предлагаемый состав шихты позволяет при использовании в качестве восстановителя, например, коксика повысить извлечение марганца на 2,6-2,97.

Использование в качестве восстановителя газового угля снижает абсолютное извлечение марганца и кремния в сплав (табл 3, варианты 2,5,6).

Что касается использования различных железосодержащих добавок, то различие в их влиянии на показатели выплавки находится в пределах погрешности промышленных испытаний.

Таким образом, при выплавке силикомарганца с P ) 0,357 извлечение марганца в среднем увеличивается на 2,97, кремния на 4,77, удельный расход электроэнергии снижается на

50 кВт. ч/т.

1653749

При выплавке сплава с подшихтовкой мало())осфористого шлака (P к. . 0,35%) эти показатели улучшаются соответст- венно на 2,7%, 2,0% и 80 кВт ч/т.

5 жения удельного расхода электроэнерск гни на выплавку сплава, она дополнительно содержит железосодержащий материал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Иарганецсодержащее сырье 64-70

Кварцит 11-15

Углеродистый восстановитель

Железосодержащий материал 0 5-6,0

2. Шихта по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что содержит железосодержащий материал в указанных пределах в количестве, обеспечивающем отношение Fe/Мп в рудной части шихты в пределах 0,025-0,1. ;:::=:обретение позволит получить только за счет экономии материалов и электроэнергии снижение стоимости силикомарганца.

12-20

Формула изобретения

1. Шихта- для выплавки силикомарганца,, содержащая марганецсодержащее сырье, кварцит и углеродистый восстановительэ отличающаяся тема что, с целью повышения извлече. ния марганца и кремния в сплав и сниТаблица 1

Материал

tf80 Fe ОЭ Al О P n.п п. (Ре) Мп о (МпО) J....1 (0,84)

2,8 (1,0)

0,38 (О, 13) 6,4

2,5

0,22

1,7

39,7 (51,2)

42,7 (55,1)

41,1 (51, 3)

F4 овы

53,0

С тв.

78,0

52,0

21,9 агломерат марганцевый липв-г

Марганцевый концентрат

ТБ

Малофосфористый шлак

16,1

0,20!

2,4

1,5

1,9

3 5

2,8 0,015 2,7

2,1

31,2

6,7

Руда лепеэная

97,1 эола

18,7

14,0

Кварцит

Кокс доменный

Гаэпяый уголь

Та блица 2

Предлагаемая шихта, мас.Х, по варианту

Т!эвестная шихта, мас.Х, по варианту

Компоненты шииты и покаэптели плавки сплава

4 5 6 (Р э 0,3SX) (Р э 0>35X) (P э 0,352) 3

Р > 0,35X) 7 (Р > 0,352) 8 (Рэ 0>352) 1 )1 2

P р 0,352))(P < 0,35Х

Марганцевое сырье! агломерат + концентрат (50:50) агломерат + малофосфорнстый шлак (40. 60)

Кварцит

Углеродистый восстановнтель (кокс + гаэовый угo>lb)

Руда велеэная

Отношение Ре/Ип

Извлечение марганца в сплав, Х

Иэвлечение кремния в сплав, Х

Удельный расход электроэнергии, кбт.ч/б.т

Расход материалов, кг/б.т: марганецсодервашее сырье (482 Мп) кварцит углеродистый восстановитель (гаэовый уголь + кокснк) келеэная руда

Состав сплава, X:

Ип

s!.

Р

С

Ге

70 64

70

70

15

14

13!

0,028

19,5

0,5

0,25

14

0,10!

6,5

0,5

0,025

16

0,06

11

0,15

0,01

0,022

81,3

78,г

78,1

78;Î

77,9

81,0

73,1

77,5

44,7

45,3

49,0

44,2

45,0

49,4

40,2

43,1

3865

3990

4000

4020

3860

4250

4000

4030

1 700 310

1671

324

1698

269

340

344! 7.36

315

1852

340

1 749

327

394

349

140 г78

194

408

425

445

69,3

18,4

0,43

1>2

9,3

70>8

17,6

0,46

1,4

8>l

70,0 !

8,1

0,45

l,3

8,7

73,0 73,2

18,0 18,0

0,45 0,43

l,2 1,3

7,3 7,!

73,2 72,0

18,1 18,0

0,31 0,45

1>4 1,2

6,4 7,4

72,5

18,2

0,48

1,3

6,9

1650749

Продолжение табл.2

Компоненты вихты и покаэателн плапки сплава

70.

67

67 !

15

16

0 05

14

0,099

1!

О,t4

16

1,0

0,025

12

0,055

0,10

75,5

77,5

74,9

77 ° 1

80,5

81 ° I

43 ° О

42 ° 1

4l ° 1

42 ° 6

48,1

48,5

4170

4200

4220

4120

3850

4010

1761

368

352

1859

300!

809

336

1744

350

)720

345 к)ВО 413

ЬВ 26,0

71,9 73>0

18,1 18>1

0,42 )7;32

1,5 l.,2

8,1 6,7

Известная шихта, мас.7, по варианту (г

160

213

130

69,4

17,9

0,35

1 ° 4

9,) 78 1

18 ° 9

0,33

1,5

7 ° 3

71,3 !

8,9

0,35

1,2

7,9

72,0

)7>8

0,46

1,2

8,6

Таблица 3

Предлагаемая шихта, мас.Х по варианту

Компоненты шихты и показатели выплавки сплава

1 ° ) 5 6

68

14 .

16

0,072

67

14

68 67

14 14

16 16

3

0,72 - 0,68

13

17

0,68

0,022 0,022

76,9. 71,0 79,5 79,8

42,0 35,0 46,1 46,8

72,5 73 1

40,1 39,4

Составитель К.Сорокин

РедактоР С.ПекаРь ТехРед З.Цаплк)к Корректор Л.Патай

Заказ 1586 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Марганцевое сырье) плгомерат + концентрат (50)50) агломерат + малофосфористый юнак (40:60)

Кварцит углеродистый восстанонитель (кокс + гаэоный уголь)

Руда келеэняк

Отношение Ре/Мп

))эплечение марганца а силан, 2

Кэелечение кремнин в сплав, 2

Улельный расход электроэнергии кпт ч/б.т

Расход материалов, кг/б.т) марганецсодерхащее сырье (482 Мг) хпар)п)т углеродистый восстановнтель (гаэовый уголь + )co сик) велеэнак руда

Состап сплана, 2;

8п

Si

С

Ре

Марганцевое сырье (агломерат + концентрат)

Кварцит

Коксик

Газовый уголь

Чугунная стружка

Железорудные окатьппи

Отношение Fe/Мп

Извлечение марганца в сплав, Х

Извлечение кремния в сплав, Ж

Удельный расход злектрознергии, кВт ч/б.т

9 10 1 .11 12 13 14 (Р э 0,352) (Р ) О, 352) (р 0,352) (Р< 0,352) (P < 0,352) (Р с0,352

4210 4150 :-4000 4020 4120 4100