Способ получения ферромарганца
Изобретение относится к пирометаллургии, точнее к электротермическому производству ферросплавов, и может быть использовано для получения ферромарганца из различных видов марганцевого сырья. Способ характеризуется тем, что перед загрузкой шихты формируют реакционный объем расплава на основе фторида кальция (плавиковый шпат), а в качестве углеродистого восстановителя используют отходы футеровки и электродов алюминиевых электролизеров. Способ позволяет получать ферромарганец из неокускованной шихты, при значительном снижении потерь марганца с отвальным шлаком и снижением выхода отвального шлака. 1 з. п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к пирометаллургии, точнее к электротермическому производству ферросплавов, и может быть использовано для получения ферромарганца из различных видов марганцевого сырья.
Ферросплавные производства выпускают следующие типы марганцевых ферросплавов (1): 1. Высокоуглеродистый, среднеуглеродистый и низкоуглеродистый ферромарганец с различными допустимыми пределами концентрации углерода, фосфора и других примесей. 2. Силикомарганец с широким содержанием кремния (10-26%) и примесями углерода, фосфора и др. 3. Металлический марганец электросиликотермического способа производства, содержащий 93,5 - 96,5% марганца. Известен способ получения высокоуглеродистого (до 7% C) ферромарганца в рудовосстановительной электропечи с использованием флюса (2), основанный на совместном восстановлении из шихты оксидов марганца и железа по реакциям: MnO + C ---> Mn + CO, FeO + C ---> Fe + CO. В известном способе в качестве флюса используют смесь оксидов кальция и кремния в соотношении CaO:SiO2 = 1,4:1,6. Недостатками известного способа получения ферромарганца являются, во-первых, необходимость окускования шихты (3), во-вторых, очень высокие потери марганца с отвальными шлаками (до 16,9%), в-третьих, значительный выход отвальных шлаков (в шихту сознательно вводятся оксиды кальция и кремния, идущие в отвал). Известен способ получения высокоуглеродистого ферромарганца в рудовосстановительной электропечи без использования флюса (4). В известном способе высокоуглеродистый ферромарганец выплавляют без присадки оксидов кальция и кремния. Недостатками известного способа являются, во-первых, необходимость окускования шихты (3), во-вторых, значительный переход марганца в шлак (до 70%), требующий дополнительной переработки, в-третьих, очень большие потери марганца (до 25%) в газовую фазу (угар и улет), связанные с дуговым режимом работы электропечи (до 60% тепла выделяется в дуге). Известен способ получения силикомарганца в рудовосстановительной электропечи (5) по реакциям: (MnO) + (1+x)C ---> MnCx + CO (SiO2) + 2C + [MnCx] ---> [Mn-Si-Cx] + 2CO В известном способе для выплавки силикомарганца в шихту применяют марганцевые оксидные концентраты, кварцит, углеродистый восстановитель и флюсы на основе оксидов кальция и магния. Недостатком известного способа является низкое извлечение марганца из шихты в сплав (не более 78%), связанное с улетом и шлаковыми потерями марганца. Известен способ электросиликотермического получения металлического марганца (6), основанный на реакции восстановления MnO кремнием силикомарганца. В известном способе, состоящем из трех этапов, сначала получают передельный малофосфористый марганцевый шлак (60-62% MnO, 26-27% SiO2) восстановлением марганцевого концентрата коксом, затем получают силикомарганец (28% Si) совместным восстановлением коксом марганца и кремния из шихты, состоящей из передельного малофосфористого марганцевого шлака и кварцита, на последнем этапе кремнием силикомарганца восстанавливают марганец передельного малофосфористого марганцевого шлака по реакции: n(MnOmSiO2) + x[Si] ---> 2x[Mn] + (n-2x)MnO(m+x)SiO2. Недостатком известного способа является очень низкое сквозное извлечение марганца (50-52%), связанное с улетом марганца и большими потерями марганца с отвальными шлаками (на третьей стадии процесса при выплавке металлического марганца потери марганца с отвальным шлаком достигают 15%). Известен способ получения низкоуглеродистого (0,5% C) и среднеуглеродистого (1-2% C) ферромарганца электросиликотермическим способом (7). В известном способе в качестве марганецсодержащего сырья используют марганцевые концентраты, передельный малофосфористый марганцевый шлак или их смеси, а восстановителем служит кремний силикомарганца. Недостатком известного способа является очень низкое извлечение марганца в сплав (не более 68%), обусловленное улетом марганца и его потерями с отвальным шлаком. Задачей изобретения является использование в шихту неокускованного материала, повышение извлечения марганца в сплав путем уменьшения его потерь с отвальным шлаком, а также снижение выхода отвального шлака. Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения ферромарганца, включающем создание руднотермического режима плавки в электропечи, загрузку шихты, состоящей из смеси марганцевого сырья с углеродистым восстановителем, восстановительную плавку шихты, удаление ферромарганца из печи, согласно изобретению перед загрузкой шихты формируют реакционный объем расплава на основе фторида кальция (плавиковый шпат), а в качестве углеродистого восстановителя используют отходы футеровки и электродов алюминиевых электролизеров. Способ осуществляется следующим образом. В ванну рудовосстановительной электропечи, футерованную углеродистой массой или представляющую водоохлаждаемый металлический кожух, загружают плавиковый шпат, расплавляют его в дуговом режиме и в руднотермическом режиме доводят до жидкоподвижного состояния. Затем в ванну печи непрерывно загружают шихту, состоящую из смеси порошкообразного марганецсодержащего сырья и углеродистого восстановителя. Твердый углерод, плавающий по поверхности расплава, восстанавливает растворенные в расплаве плавикового шпата оксиды марганца, железа и кремния, при этом образующийся металлический сплав опускается на подину печи. Цикл загрузка шихты в расплав - восстановление многократно повторяется, при этом образующийся ферромарганец остается в печи (плавка на блок), либо удаляется через выпуск. Примеры осуществления предлагаемого способа 1. Получение силикомарганца путем восстановления коксом передельного малофосфористого марганцевого шлака. В опытах использовалась дуговая электропечь мощностью 100 кВA, позволяющая загружать до 100 кг шихтовых материалов, предназначенная для плавки на блок. В ванну печи с углеродистой футеровкой загружался плавиковый шпат в количестве 50 кг, который плавился в дуговом режиме и доводился в руднотермическом режиме до жидкоподвижного состояния в течение 25-30 мин. Затем в ванну печи загружался передельный малофосфористый марганцевый шлак (МШФ) в количестве 40 кг и металлургический кокс в количестве 8 кг. Продолжительность первого опыта с момента загрузки шихты составила 45 мин, второго - 3 ч. Химический анализ ( мас.%) исходного малофосфористого шлака и полученных продуктов приведен в таблице 1. Изучение распределения марганца в исходной шихте (МШФ) и продуктах плавки показало, что извлечение марганца из шихты в сплав составило в первом опыте 91,4%, а во втором опыте - 96,1%. 2. Получение высокоуглеродистого ферромарганца путем восстановления коксом марганцевого карбонатного концентрата В опыте использовалась дуговая электропечь мощностью 100 кВA, позволяющая загружать до 100 кг шихтовых материалов, предназначенная для плавки на блок. В ванну печи с углеродистой футеровкой загружался плавиковый шпат в количестве 50 кг, который плавился в дуговом режиме и доводился в руднотермическом режиме до жидкоподвижного состояния в течение 25-30 мин. Затем в ванну печи загружался марганцевый карбонатный концентрат в количестве 40 кг и металлургический кокс в количестве 12 кг. Продолжительность опыта с момента загрузки шихты составила 3 ч. Химический анализ (мас.%) исходного концентрата и полученных продуктов приведен в таблице 2. Из приведенных данных химического анализа видно, что содержание марганца в шлаке составляет 0,8%. 3. Получение высокоуглеродистого ферромарганца путем совместного восстановления коксом оксидного марганцевого концентрата и окалиныВ опыте использовалась дуговая электропечь РК3-2ФС-Н1, имеющая ванну диаметром 1435 мм, футерованную графитом и оборудованную выпускным отверстием в средней части. Подача напряжения на печь осуществлялась через три графитовых электрода диаметром 150 мм, запитанных на трехфазный трансформатор мощностью 2000 кВA. В ванну печи загружался электроплавленный флюс АНФ-32 в количестве 1000 кг следующего химического состава (%): CaF2 - 40,4; CaO - 21,4; Al2O3 - 21,7; MgO - 3,5, плавился открытой дугой и доводился до жидкоподвижного состояния в руднотермическом режиме в течение 1 часа. Затем в ванну печи частями загружался марганцевый оксидный концентрат в количестве 1520 кг крупностью 0-1,5 мм, содержащий 41,5% или 630,8 кг марганца, прокатная окалина в количестве 320 кг крупностью 0-1,25 мм, содержащая 72% или 230 кг железа и крупнокусковой металлургический кокс в количестве 250 кг, содержащий 80,0% C. Продолжительность плавки с начала загрузки шихты составила 5 ч. 40 мин. В результате плавки было получено 850 кг сплава и 1100 кг шлака. Химический анализ (мас.%) исходного концентрата и полученных продуктов представлен в таблице 3. Из данных химического анализа видно, что извлечение марганца из концентрата в сплав составило 79% (498 кг), а в шлак - 0,87% (5,5 кг), причем марганец в шлаке является не потерянным, а задолженным, так как полученный шлак является не отвальным, а оборотным - его повторно используют для формирования реакционного объема расплава. Таким образом, по предлагаемому способу можно получать ферромарганец из неокускованной шихты, при значительном снижении потерь марганца с отвальным шлаком и снижением выхода отвального шлака.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3