Способ производства средне- и малоуглеродистого ферромарганца

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству ферромарганца. Способ включает загрузку извести в емкость, заливку на известь обезжелезненного малофосфористого шлака с последующим подогревом и вводом в шлакоизвестковый расплав силикомарганца, восстановление шлака кремнием силикомарганца в присутствии извести, доводку расплава и выпуск продуктов плавки. Известь загружают в количестве 33-43% от массы шлака для достижения модуля основности расплава, равного 1,5-1,8, а ввод силикомарганца осуществляют в расплавленном состоянии в количестве 70-90% от массы шлакоизвесткового расплава. Изобретение позволяет упростить технологию получения малоуглеродистого ферромарганца обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака и силикомарганца, полученных в процессе переработки низкосортных карбонатных железо-марганцевых руд, а также снизить потребление электроэнергии.

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам производства средне- и малоуглеродистого ферромарганца.

Прототипом нашему изобретению является способ (1) производства средне- и малоуглеродистого ферромарганца восстановлением марганецсодержащих материалов (марганцевой руды и/или малофосфористого шлака) кремнием силикомарганца в присутствии извести. Процесс ведется в наклоняющихся и вращающихся печах и состоит из следующих операций: 1. Заправка ванны известью в количестве 50-65% от массы материала, содержащего оксида марганца; 2. Загрузка (заливка) шлака и его смеси с марганцевой рудой; 3. Проплавление полученной смеси. 4. Загрузка кускового силикомарганца, в количестве 25-50% от массы шлакоизвесткового расплава (ШИР); 5. Расплавление шихты и доводка расплава при перемешивании сжатым воздухом; 6. Выпуск плавки.

Недостатком данного способа является то, что он требует сложной системы работы оборудования (расплавление твердой части шихты в специальных печах по специальной схеме), повышенного расхода электроэнергии.

Задачами, на решение которых направлено данное изобретение, является упрощение технологии и снижение расхода электроэнергии.

Задача решается тем, что в производстве средне- и малоуглеродистого ферромарганца, включающего загрузку извести в емкость, заливку на известь обезжелезненного малофосфористого шлака с последующим подогревом и вводом в шлакоизвестковый расплав силикомарганца, восстановление шлака кремнием силикомарганца в присутствии извести, доводку расплава и выпуск продуктов сплавки, известь загружают в количестве 33-43% от массы шлака для достижения модуля основности расплава, равного 1,5-1,8, а ввод силикомарганца осуществляют в расплавленном состоянии в количестве 70-90% от массы шлакоизвесткового расплава.

Подобная технология позволяет экономить электроэнергию не только реализацией возможности передачи от стадии к стадии промпродуктов в жидкофазном состоянии, но и в большей степени оптимизацией соотношений основных компонентов на конечной стадии всего процесса переработки карбонатных железо-марганцевых руд (КЖМР). В предлагаемом техническом решении, когда большая часть марганца привносится в заключительную стадию расплавом получаемого на первой стадии силикомарганца - 70-90% от массы ШИР вместо 20-50% по прототипу - для достижения модуля основности 1,5-1,8, извести необходимо вводить не более 43% от веса ОФМШ - по прототипу от 51 до 67%, так что для получения гомогенного ШИР нужно намного меньше электроэнергии и времени. И в целом, процесс переработки упрощается, так как вместо расплавления силикомарганца и восстановления в специальных печах различных режимов, его могут проводить в ковше и регулировать температурный и кинетический ход процесса режимом введения восстановителя (жидкого силикомарганца) и последующего барботажа газом. Поэтому заливка (а не завалка твердых) основных компонентов в жидком виде способствует: во-первых, лучшему усвоению извести и вследствие этого оптимизации процессов формирования шлака, во-вторых, полному протеканию реакций восстановления, а в целом к ускорению и повышению извлечения марганца. Таким образом, процесс получения средне- и низкоуглеродистого ферромарганца из (КЖМР) может проводиться по упрощенной технологии с пониженным расходом электроэнергии (не более 800 кВт·ч/т).

Диапазоны значений, приведенных в тексте, объясняются следующим образом:

При загрузке извести более 43% от массы ОФМШ (модуль основности 1,5 и ниже) - снижается степень восстановления и перехода в сплав марганца, процесс на данном оборудовании и по данной технологии становится нерентабельным.

При заливке силикомарганца в количестве мене 70% от массы ШИР - не будет достигнута полнота восстановления марганца, поступающего с ОФМШ, а выделяемой теплоты не хватит для полновесного протекания целевых процессов - для его проведения понадобится более сложная технология.

При заливке силикомарганца в количестве более 90% - проведение процесса приведет к получению некондиционного (по кремнию) целевого продукта.

Примеры осуществления.

Пример 1. Жидкий обезжелезненный малофосфористый шлак, содержащий, мас.%: MnO - 49,1; SiO₂ - 28,3; Al₂O₃ - 6,8; CaO - 10,5; MgO - 6,5; FeO - 2,4; P - 0,11, из печи по переработке КЖМР на ОФМШ сливался в ковш с известью (92% CaO), загруженной из расчета достижения расплавом модуля основности, равного 1,5 (расход составил 33% от его массы ОФМШ), и нагревался в системе печь-ковш до температуры 1400°С. После в гомогенизированный ШИР в количестве 90% от его массы заливали жидкий силикомарганец, полученный в печи по переработке КЖМР в смеси с оксидными рудами и содержащий, мас.%: Mn - 85,6; Fe - 9,2; Si - 24,6; P - 0,15; S - 0,006; С - 0,15. Расплав через погружную фурму продувался азотом из расчета 1 м³/т.

В результате плавки был получен малоуглеродистый ферромарганец, содержащий, мас.%: Mn - 85,6; Si - 1,9; С - 0,5; P - 0,30; S - 0,005; Fe - ост. Расход электроэнергии составил 790 кВт·ч/т.

Таким образом, доказана возможность упрощения технологии и снижения потребления электроэнергии процесса получения малоуглеродистого ферромарганца из ОФМШ и силикомарганца, полученных в процессе переработки низкосортных КЖМР.

Пример 2. Жидкий ОФМШ, содержащий, мас.%: MnO - 50,1; SiO₂ - 29,4; Al₂O₃ - 5,8; CaO - 11,6; MgO - 6,7; FeO - 2,3; Р - 0,12, из печи по переработке КЖМР на ОФМШ сливался в ковш с известью (92% СаО), загруженной из расчета достижения расплавом модуля основности, равного 1,8 (расход составил 43% от массы ОФМШ), и нагревался в системе печь-ковш до температуры 1500°С. После этого в гомогенизированный ШИР в количестве 80% от его массы заливали жидкий силикомарганец, полученный в печи по переработке КЖМР в смеси с оксидными рудами и содержащий, мас.%: Mn - 68,4; Fe - 9,2; Si - 25,6; P - 0,14; S - 0,005; С - 0,13. Расплав через погружную фурму продувался аргоном из расчета 1 м³/т.

В результате плавки был получен среднеуглеродистый ферромарганец, содержащий, мас.%: Mn - 85,7; Si - 1,5; С - 1,25; P - 0,30; S - 0,005; Fe - ост. Расход электроэнергии составил 790 кВт·ч/т.

Таким образом, доказана возможность упрощения технологии и снижения потребления электроэнергии процесса получения среднеуглеродистого ферромарганца из ОФМШ и силикомарганца, полученных при переработке КЖМР.

Пример 3. Жидкий ОФМШ, содержащий, мас.%: MnO - 51,0; SiO₂ - 28,4; Al₂О₃ - 5,8; CaO - 11,6; MgO - 5,7; FeO - 2,0; P - 0,13, из печи по переработке КЖМР на ОФМШ сливался в ковш с известью (92% СаО), загруженной из расчета достижения расплавом модуля основности, равного 1,7 (расход составил 38% от массы ОФМШ), и нагревался в системе печь-ковш до температуры 1500°С. После этого в гомогенизированный ШИР в количестве 80% от его массы заливали жидкий силикомарганец, полученный в печи по переработке КЖМР в смеси с оксидными рудами и содержащий, мас.%: Mn - 68,4; Fe - 9,2; Si - 25,6; P - 0,14; S - 0,005; С - 0,13. Расплав через погружную фурму продувался аргоном из расчета 1 м³/т.

В результате плавки был получен среднеуглеродистый ферромарганец, содержащий, мас.%: Mn - 85,0; Si - 2,0; С - 1,0; P - 0,30; S - 0,007; Fe - ост. Расход электроэнергии составил 820 кВт·ч/т.

Таким образом, доказана возможность упрощения технологии и снижения потребления электроэнергии процесса получения среднеуглеродистого ферромарганца из ОФМШ и силикомарганца, полученных при переработке КЖМР.

Список использованной литературы:

1. Под редакцией Д.Я. Поволоцкого «Электрометаллургия стали и ферросплавов». - М.: Металлургия, 1974 г., стр.489-490.

Способ производства средне- и малоуглеродистого ферромарганца, включающий загрузку извести в емкость, заливку на известь обезжелезненного малофосфористого шлака с последующим подогревом и вводом в шлакоизвестковый расплав силикомарганца, восстановление шлака кремнием силикомарганца в присутствии извести, доводку расплава и выпуск продуктов плавки, отличающийся тем, что известь загружают в количестве 33-43% от массы шлака для достижения модуля основности расплава 1,5-1,8, а ввод силикомарганца осуществляют в расплавленном состоянии в количестве 70-90% от массы шлакоизвесткового расплава.