Шихта для получения комплексного сплава на основе кремния, марганца, алюминия
Использование в производстве ферросплавов и лигатур, при разработке составов шихт для получения комплексных сплавов, предназначенных для раскисления и модифицирования сталей. Сущность: готовят шихту следующего состава, мас.%: смесь шлама и пыли производства силикомарганца 30-40; отходы производства вторичного алюминиевого сырья 35-45; хвосты производства медного концентрата 10-20; отходы добычи известняка 5-15. 3 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК ((9) (I I) (si)s С 22 С 33/04, 1/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4875066/02 (22) 16.10.90 (46) 30.10,92. Бюл, t4 40 (71) Грузинский технический университет (72) Г.H. Звиададзе, Т,И. Бучукури, О.Ш. Микадзе, Б.Г, Гогичаишвили и A.Ñ. Таругашвили (56) Авторское свидетельство СССР
ЬЬ 1482972, кл. С 22 С 33/04, 1987.
Авторское свидетельство СССР
М 397553, кл. С 22 С 1/02, 1974.
Изобретение. относится к производству ферросплавов и лигатур, в частности к разработке составов шихт для получения комплексных сплавов, предназначенных для раскисления и модифицирования столей.
В современной металлургии широко известна шихта для получения сплава АМС(А1, Мп, $1), содержащая чистые металлы алюминий, марганец и кремний, при этом сплав получают сплавлением.
Серьезными недостатками этой шихты являются: острый дифицит и высокая стоимость чистых металлов; сплавление металлов имеющих большую разницу в плотностях, например сплавление марганца с алюминием технологически очень затруднено; . при сплавлении наблюдается большой угвр компонентов, что значительно удорожает полученный сплав; (54) ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ КРЕМНИЯ, МАРГАНЦА И АЛЮМИНИЯ (57) Использование в производстве ферросплавов и лигатур, при разработке составов шихт для получения комплексных сплавов, предназначенных для раскисления и модифицирования сталей, Сущность: готовят шихту следующего состава, мас, : смесь шлама и пыли производства силикомарганца 30 — 40; отходы производства вторичного алюминиевого- сырья 35 45; хвосты производства медного концентрата 10-20; отходы добычи известняка 5-15. 3 табл. для сплавления необходимо специальная нагревательная печь с контролируемой 2 атмосферой.
Эти недостатки существенно ограничивают возможность применения такой шихты для промышленного производства сплава АМС.
В качестве прототипа предлагаем рассмотреть шихту для получения комплексно- hD
r0 сплава на основе кремния. марганца и О алюминия. Шихта содержит в качестве мар- Я ганецсодержащего и кремнесодержащего материала порошок шлама производства алектролитической двуокиси марганца, в ка° ееаеЬ честве алюминийсодержащего материала и восстановителя — отсев алюминиевой стружки, в качестве флюса — отходы добычи известняка при следующем содержании компонентов, мас. : порошок шлама производства электролитической двуокиси марганца 40 — 70 отсев алюминиевой стружки 25-40
1772202 отход добычи известняка 5-20
Однако известная шихта характеризуется рядом недостатков, Известная шихта характеризуется невысоким извлечением основнь.х элементов, 5 таких как Mn — 94 и Sl — 86 g,: низкая степень использования алюминия Al - 52;4, что вызывает обогащение шлака окислами основных элементов.
В шихте в качестве восстановителя и 10 алюминасодержащего материала применяется отсев алюминиевой стружки, в котором алюминий Al содержится до 85Д, естественно материал с таким высоким содержанием алюминия AI, как известно, успешно 15 применяется для производства вторичных и первичных сплавов, Целью предлагаемого изобретения является повышение извлечения основных элементов и степени использования алюми- 20 ния Al.
Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая шихта для выплавки комплексного сплава на основе кремния, марганца и алюминия содержит в качестве марганец- 25 содержащего и кремнесодержащего материала смесь шлама и пыли производства силикомарганца, а в качестве восстановителя — отход производства вторичного алюминиевого сырья, в качестве флюса отход 30 добычи известняка и в качестве кремнесодержащего материала дополнительно содержит хвосты производства медного концентрата при следующих соотношениях компонентов, мас, ь: 35 смесь шлама и пыли производства силикамарганца 30-40 отход производства вторичного алюминиевого. сырья 35-45 40 отход добычи известняка р хвосты производства медного концентрата 10-20
Заявляемая шихта соответствует крите- 45 рию "Существенные отличия", так как признаки, изложенные в отличительной части, фактически нами обнаружены не были в известных технологических решениях.
Шлам и пыль производства силикомар- 50 ганца получается после очистки из печи отходящих газов. Шлам после мокрой очистки, а пыль после сухой очистки.
В качестве восстановителя применяется отход производства вторичного алюми- 55 нля.
Отходы производства алюминиевого сырья. а) Отсев алюминиевой стружки TY 48—
2б-56-82. б) Отходьч отсева вторичнога алюминиевого сырья не удовлетворяют ТУ 48-21 — 5282 и представляют некондиционный отход отсева вторичного алюминия па химическоMY составу, а тэкжв металлургический выход
25 — 30О, Крупность, мм, не более 1,5.
Содержания класса минус 0,05 мм, 1520 of
В качестве флюсующей добавки применяется отход добычи известняка, Известняк, добываемый в карьере, используется в процессах агломерации, доменного сталеплавильного и ферросплавнаго производства.
При этом согласно ОСТ 14 — 17 — 1999 — 86 крупность должна быть в пределах 5-30 мм, а получение офлюсованного агломерата до класса 0-3 мм, Отход добычи известняка в основном содержит менее 0 мм фракций.
Такой известняк не удовлетворяющий условиям ОСТ-а и не имеющий TY является отходом добычи известняка, Хвосты производства медного концентрата представляют собой отход после флотационного обогащения медных руд.
Фракция которого составляе 0,01-0,30 мм не имеет ГОСТ-а, ОСТ-а» ТУ является от;;одом.
Сущность изобретения поясняется на
ApNv6pBx осуществления. Били приготояле" ны 5 различных составов предлагаемой шихть1, из ко орых выплавляется комплексный сплав еа ocHGBQ кремния. марганца и алюминия. Шихту готовили следующим образом. Все шихтовые материалы берутся в виде отходов соответствующих производств, химический состав которых приводится в табл. 1, Процентное соотношение вариантов шихты приводится в табл, 2, Шихтовые материалы помещаются в смеситель, где перемешиваются в течение .3-5 мин, со смесителя сни подаются а бункер дозированного устройства, а с бункера загружаются в тигель индукционной печи, нагретой до 1200 С, где и происходит расплавление шихтовых материалов, Продолжительность плавки составляет 25-28 мин, Жидкий сплав и шлак выливаются в нефутв.рованные чугунные изложницы. fiocne затвердевания сплава и шлака продукт выбрасывается из изложницы. Сплав и шлак легка отделяется друг Or друга.
Химический состав сплава, полученный из предлагаемой и известной шихт,дан в табл. 3.
Выход сплава составил 30-40 $ от массы шихты. Извлечение Мп и Sl соответственно составило 95,22 — 97,08 g, и 89,23-94,4370, 1772202 а степень использования алюминия с учетом расхода на восстановление составило
75,80-90,16/ по сравнению с прототипом
87,00 — 94,70 /о Мп, 71,00-86ЗОо, Sl и 17,40—
5 2 ",0î! Д
Анализ результатов экспериментов показал, что переработка заявляемой шихты позволяет получить комплексный сплав на основе кремния, марганца и алюминия, в котором алюминий 27,20 — 28,60о, марганец
27, i0 — 28,40о, кремний 24.70 — 26,30 /, кальций 1,96-2,160/,.
В полу<ен:. ом сплаве с предложенной шихтой содерх<ится фосфор 0,015- О:022 v! серы 0,009-0 026о/, что указывает на высокое качество сплава, Полученнь;й сплав не рассыпается на воздухе и хорошо транспортируется.
Заявленный состав шихты озволяет получить компл <сный сп".àp на основе коемния, марганца и ал1оминия, при,pHbших материальных энергозатратах на базе отходов ферросплавного про13". oäñòâà vi прсизводства в i оричного ап юм11ния, При вь ходе из рекоме дуемых в заявляемом изобретении пределов содер><ания в шихте исходных шихтовых матеоиалов cH,1жа.отся технологические показатели выплавки комплексного сплава.
При ведер>кании в заявляемой шихте
ct4ecv, шлама v; пыли, производства силико" марганца нv,;е заявляемого, например
29 /,, проис;одит восстановление марганца и кремния до полного и роплавпения шихты, что приводит в дальнейшем к их частичному окислению в атмосфере печи, тем самым обуславливается уменьшение извлечения этих элементов, !извлечение марганца составляет 94,17/, кремния 90,20 /, а алюминия 88,06%.
Повышенное содержание смеси шлама и пыли производства силикомарганца в шихте выше заявляемого, например 41,00% замедляет плавку из-за увлажненности шлама, который содержит 15,00 влаги, значительное количество тепла теряется для испарения вла -и, что обуславливает увеличенйе расхода электроэнергии, При содержании в шихте хвостов производства медного концентрат- ниже заявляемого предела, например 9,00о не обеспечивается достигнутая на оптимальной шихте степень извлечения основных элементов, которая составила 65,36 Ai;
90,24 Мп и 88,67 Si.
При содер>кании в шихте хвостов производства медного <онцентрата свыше заявляемого, например 21,00/, затоудняется развитие дозотермического процесса, образуются нерасплавленные очаги шихты и
1l > Q
55 значительное количество 3-5 сплава теряется в виде корольков, что обуславливает уменьшению выхода годного.
При содержании в шихте отхода производства вторичного алюминиевого сырья ни>ке заявляемого, например 34,00, не обеспечивается достаточная зкзотермичность. процесс не охватывает весь обьем, что приводит к перерасходу электроэнергии и увеличению продолжительности плавки на 3 — 5 минут, Если же компонент отхода производства вторичного алюминиевого сырья в шихте выше заявляемого, например 46.00, процесс протекает с большими выбросами шихiû, излишне бурно, что обусл а в 1l1 BBBT потери шихтовых материалов в количестве
4 — 5 ь от вес- шихты, При содержании в шихте о1хода добычи известняка заявляемого, например 4,00 . не обеспечивается получение условия формиоования жидкоподвижного шлака, шлак становится вязким, что приводит к затруднению его отделения от сплава, кроме того, значительное количество 3--4 -ного сплава теряется со шлаком.
При содержании eü шихте отхода добычи извес.;няка выш."- заявляемого, например
16.00, наблюдаются затруднения протекания процесса. ухудшается формирование сплава и для полного разделения металла и шлака требуется дополнительный расход электроэнергии.
Себестоимость сплава снижается путем использования дешевых, легкодоступных отходов производства, использование которых позволяет получить комплексный сплав на основе кремния, марганца и алюминия с широким диапазоном содержания алюминия и марганца.
Вместе с тем предлагаемая шихта не требует специального оборудования для его подготовки и переработки заявляемои шихты, требует малого расхода электроэнергии, так как использование указанной шихты и получение комплексного сплава на основе кремния, марганца и алюминия происходит с выделением тепла.
Одним иэ достоинств полученного сплава из предлагаемых шихтовых материалов является то, что содержание Al, Mn, Si почти одинаково и составляет Al 28,60, Мп 28,40 и
Sl 26,30" . Эти качества сплава повышают спрос для раскисления и легирования сталей, так как зти элементы в комплексе характеризуются очень высокой раскислительной способностью.
В предлагаемой шихте для повышения извлечения основных элементов и степени г использования алюминия содержа-ся хво1772202
10-20
Теблица1
j«Г»«1» (* и Гв2)Ф (t «1«""«" „1 Реаоа л (c» f>
««
C»ecS евана и пыли производства снлнко >>>>Pl >
38>8-34>б 28,4-31,2 4,32 остапа Нов
Отход промэ-еа еторми,. ало>ан>навета сырьл 0,26
19-">
55 5,6 0,35
14,О
Отход добычи нзвестнкка и
54>0 0,62
2,10
4, 75 0,38
D,57
0,60
1>38
3,20 0,90 2,40
70, 20
Хвосты произ-еа медного концентрата
„н
3,40 воровок алема производства ЭДН 20,2-26,4
l, l5 3,40
«н»
20 > 1 21,30 4> 59
Отсев алюминиеаов старикм 0,25-0,26
О, 12» 1 96 -""
0,26 4,12 ос» 5,40 таль- 6>22
НОЕ
0,94
Оороекообраэный от» ход мзвеетнлкоаого карьера
42,0
0,038 0,05 Ъ>05
0,52-0,64 1,29- 1,4754,0- 0,05
50,0 г сты производства медного концентрата, который не применяется нигде и складируемся . в Маднеульском горнообогатительном комбинате. Складирование этого материала отрицательно действуе на окружающую среду, естественно его переработка вы:.овет улучшение экологии региона и расширит с ырьевую базу для получения комплексного сплава на основе кремния, марганца и алюминия.
8 качестве восстановителя в предлагаемом шихте применяются отходы производства вторичного алюминиевого сырья, которые содержат Al до 55,07, и не применяются для производства вторичных металлов, а в известной шихте в качестве восстановителя применяется отсев алюминиевой стружки, содержащий до 85,00 At, который успешно применяется для производства вторичных сплавов.
Формула изобретения
Шихта для получения комплексного сплава на основе кремния, марганца и алюХимически состав ннхтоанх материалов
Состав, 2 ип 1 031 1 д1аоа (Ре J»iiJi миния, содержащая марганецсодержащие и кремнесодержа2цие материалы, отходы п роизводства вторичного алюминиевого сырья. отходы добычи известняка, о т л и ч à e5 щ а я с я тем, что, с целью повышения степени извлечения основных элементов, она дополнительно содержит хвосты производства медного концентрата, и в качестве марганецсодержащего и кремнесодер10 жащего материала — смесь шлама и пыли производства силикомарганца при следующем соотношении компонента, мас. $: смесь шлама и пыли произ15 водства силикомарганца 30-40 хвосты производства медного концентрата отходы производства вторичного алюминиевого
20 сырья 35-45 отходы добычи известняка 5 — 15
3,80 0,17 О,О8 О,ОО 1,80
17722Ñ2
Таблица2
Шихта
Состав, мас.Ф
Порошок шлама произ-ва едн
Смесь шлаиа
Отход добычи известХвосты и пыли произ-ва силипроиз водства медного кон коиаргаыца няка центрата
30,0, 3510
40,0
15,0
5,0
50,0
40,0
45,0
20,0
10,0
16,0
4,0
34,0
46,0
21,0
9,0
29,0
41,0
Известн ая
401О
55,0
7010
40,0
32,5
25,0
20,0
12,5
5,0
Таблица 3 и Извлечение основных .... Степень
Содергнание элементов в полученном известном сплавах
Состав использо вания Ai элементов сплава
Ы Н. (11 1 С. 1
s ге ип si алюминия
Предлагаемый
2
27,20 27,90
28,60 28,40
28,08 27,70
0,009
0,02
0,01
95,22 89,23
97,08 94,43
96,10 91,27
90 >16
84, 20
75,27
24,70 1,96
26,30 2,38
25,40 2,!6
0,015
0,020
0,022 ост, 11
Выходящий за пределы заявляемого
88,06
65,36
94,17 90,20
90,24 88,67
0,036
0,054
1,47
1,98
«l l «
«l l
25,06
26,10
0,05
0,06
25,10
23,20
27, 10
24, 50
Известный
0,20
0,20
0,10
94,70 86,30
92,10 85,.10
91.,60 84,40
52, 10
46,00
42,00
21, 60
21, 00
20,50
1,10
0,90
0,90
67, 90
67,65
67, 58
8,90
8,10
7,70
0,01
0,01
0,02
0,05
0,08
0,10
Редактор Б. Ф едото в
Заказ 3816 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101
Предлагаемая
2
Выходящая за пределы з-" являемого
Отход произ-ва вторичного алюминиевого сырья
Составитель T.Êàñàòêèíà
Техред M,Mîðãåíòàë . Корректор Н.Кешеля
