Шихта для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца


 


Владельцы патента RU 2456363:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца. Шихта содержит, мас.%: отвальный шлак силикотермической плавки металлического марганца 1-88, кокс 5-25, известняк 0-20, железосодержащие добавки 0-10, марганецсодержащее сырье - остальное. Изобретение позволяет снизить удельный расход марганецсодержащего сырья и известняка, а также снизить содержание фосфора в конечном продукте. 4 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургии ферросплавов, а именно к способам получения марганцевых ферросплавов, и может быть использовано для получения высокоуглеродистого ферромарганца.

Для получения высокоуглеродистого ферромарганца известна шихта, включающая марганецсодержащее сырье, кокс, известняк и железосодержащие металлодобавки (Гасик М.И. Марганец. М.: Металлургия. 1992. 608 с.). В зависимости от состава марганецсодержащего сырья (руды или концентрата) на получение 1 т высокоуглеродистого ферромарганца расходуется 2200-2700 кг марганецсодержащего сырья, 400-700 кг кокса, 200-600 кг известняка, 0-300 кг железосодержащих металлодобавок (Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И. Теория и технология производства ферросплавов. М.: Металлургия. 1988. 784 с.). Постоянное удорожание марганецсодержащего сырья вообще и низкофосфористого, в частности, требует изыскания методов снижения удельного расхода марганецсодержащего сырья (руды, концентратов).

Техническим результатом, достигаемым в изобретении, является снижение удельного расхода марганецсодержащего сырья и известняка и снижение содержания фосфора в высокоуглеродистом ферромарганце.

Предлагаемая шихта отличается от известной тем, что для получения высокоуглеродистого ферромарганца она, помимо марганецсодержащего сырья, кокса, известняка и железосодержащих добавок, дополнительно включает отвальный шлак процесса выплавки металлического марганца силикотермическим способом, мас.%:

отвальный шлак силикотермической плавки
металлического марганца 1-88
кокс 5-25
известняк 0-20
железосодержащие добавки 0-10
марганецсодержащее сырье остальное

Шлак процесса выплавки металлического марганца силикотермическим способом содержит, мас.%: 20-22 MnO; 0,003-0,005 P; 27-29 SiO2; 43-46 CaO; 2-4 Al2O3; 2-4 MgO; 0,1-0,2 FeO; 0,1-0,2 S. Процесс выплавки металлического марганца этим способом характеризуется высокой кратностью шлака (3,5-4), значительными потерями марганца с отвальным шлаком, большим содержанием оксида кальция и весьма низким содержанием фосфора в шлаке. Шлак этого процесса отвальный, следовательно, содержащийся в нем марганец теряется. Извлечение марганца в металл в этом процессе не превышает 60-65% (Лякишев Н.П., Гасик М.И., Дашевский В.Я. Металлургия ферросплавов. Ч.1. М.: Учеба. 117 с.). Повышенное содержание марганца в шлаке силикотермической плавки металлического марганца, весьма низкое содержание фосфора и высокое содержание оксида кальция позволяют рассматривать его как перспективный шихтовой материал для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца.

Введение в шихту для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца шлака силикотермической плавки металлического марганца позволяет не только полезно извлечь часть марганца из шлака, которая безвозвратно теряется, но и за счет этого снизить удельный расход марганецсодержащего сырья. Содержание фосфора в марганецсодержащем сырье (руде, концентратах) составляет 0,2-0,3%, редко 0,10-0,15%. Поскольку снизится количество марганецсодержащего сырья в шихте для выплавки ферромарганца, следовательно, снизится и количество фосфора, вносимого этим сырьем, и тем самым снизится содержание фосфора в ферромарганце. Высокое содержание оксида кальция (43-46%) в этом шлаке при вводе его в шихту для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца позволит существенно сократить расход известняка.

По результатам исследований выбранное количество шлака силикотермической плавки металлического марганца для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца улучшает технико-экономические показатели процесса производства высокоуглеродистого ферромарганца: снижает удельный расход марганецсодержащего сырья и известняка, а также снижает содержание фосфора в металле.

Снижение количества шлака силикотермической плавки металлического марганца в шихте ниже 1% практически не обеспечивает достижение поставленной цели. Показатели выплавки высокоуглеродистого ферромарганца в этом случае не лучше таковых для случая использования только марганецсодержащего сырья (руды, концентратов). Количества шлака силикотермической плавки металлического марганца в шихте выше 88% может привести к и снижению всех технико-экономических показателей процесса.

Выбранные пределы по содержанию в шихте кокса обеспечивают наиболее полное извлечение марганца в металл. Снижение доли кокса в шихте <5% и повышение >20% приводит к снижению извлечения марганца в металл, в первом случае за счет недостатка восстановителя, а во втором - за счет нежелательного извлечения в металл других элементов, содержащихся в шихте, например, кремния. Количество известняка взято из расчета получения в процессе выплавки высокоуглеродистого ферромарганца шлака оптимальной основности (CaO/SiO2=1,0÷1,6), обеспечивающей высокие технико-экономические показатели процесса. Количество железосодержащих металлодобавок взято из расчета получения в процессе выплавки высокоуглеродистого ферромарганца металла, содержание железа в котором отвечает требованиям стандарта.

Пример. Для составления шихты использовали: в качестве марганецсодержащего сырья полученный из концентрата марганцевой руды Никопольского месторождения агломерат, содержащий, мас.%: 49,02 Mn; 1,2 Fe2O3; 0,224 P; 17,1 SiO2; 4,3 CaO; 2,2 Al2O3; 1,4 MgO; 0,13 S; кокс; известняк; стальную стружку; шлака силикотермической плавки металлического марганца следующего состава, мас.%: 15,7 Mn; 0,2 FeO; 0,005 P; 27,9 SiO2; 45,4 CaO; 3,3 MgO; 3,5 Al2O3; 0,19 S. Компоненты шихты в указанном ниже соотношении смешивали и загружали в рудно-термическую электропечь. Процесс вели непрерывно, периодически выпуская металл и шлак. При необходимости для поддержания оптимальной основности шлака в шихту дополнительно добавляли кварцит в требуемом количестве Варианты выплавки высокоуглеродистого ферромарганца на шихте, известного и предложенного состава, приведены в таблице.

Таблица
Показатель Шихта
известная предлагаемая
1 2 3 4
Состав шихты, мас.%:
- отвальный шлак силикотермической плавки металлического марганца 0 20,0 40,0 60,0 88,0
- кокс 15,16 14,91 13,62 12,17 6,47
- известняк 17,72 6,01 0,47 0 0
- стальная стружка 3,18 3,02 2,99 2,32 1,23
- марганцевый агломерат (48% Mn) 63,94 56,06 42,92 25,51 0
- кварцит 0 0 0 0 4,30
Состав ферромарганца, мас.%:
Mn 79,03 78,49 77,53 76,22 72,56
Fe 12,35 12,67 12,11 11,91 11,32
С 6,42 6,39 6,30 6,20 5,93
Si 1,78 2,49 3,76 5,38 10,16
Р 0,41 0,36 0,34 0,29 0,03
S 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02
Состав шлака, мас.%:
MnO 15,58 14,41 13,63 9,32 5,24
FeO 0,13 0,09 0,07 0,05 0,02
SiO2 34,05 34,46 34,70 34,27 36,18
CaO 40,89 41,36 41,64 47,98 50,56
Al2O3 6,03 5,89 5,80 5,09 4,17
MgO 3,01 3,53 3,92 4,01 3,69
P2O5 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01
Основность шлака CaO/SiO2 1,2 1,2 1,2 1,4 1,4
Кратность шлака, т/т 1,01 1,41 2,10 3,15 6,92
Удельный расход шихтовых материалов, кг/т:
- отвальный шлак силикотермической плавки металлического марганца 0 665 1501 2702 7848
- кокс 490 496 511 548 577
- известняк 573 200 18 0 0
- стальная стружка 103 100 101 104 107
- марганцевый агломерат (48% Mn) 2067 1865 1622 1149 0
- кварцит 0 0 0 0 383
Извлечение марганца из шихты, % 78,01 75,01 69,99 65,02 60,01
Снижение удельного расхода материалов, мас.%:
- марганцевого агломерата (48% Mn) 0 9,77 21,53 44,41 100
- известняка 0 65,10 96,86 100 100
Доля марганца, вносимого шихтовыми материалами, %:
- марганцевым агломератом (48% Mn) 100 90,35 75,74 57,23 0
- отвальным шлаком силикотермической плавки металлического марганца 0 9,65 24,26 42,77 100
Извлечение марганца, %:
- из марганцевого агломерата (48% Mn) 78,0 78,0 78,0 78,0 0
- из отвального шлака силикотермической плавки металлического марганца, % 0 46,96 45,03 47,67 60,01

Как видно из таблицы, преимуществом использования для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца предлагаемой шихты является возможность снижения удельного расхода марганецсодержащего сырья до 100%, снижения удельного расхода известняка до 100%, снижения содержания фосфора в высокоуглеродистом ферромарганце до 0,03%, извлечение из отвального шлака силикотермической плавки металлического марганца до 60 отн.% марганца, который в настоящее время безвозвратно теряется.

Оптимальным вариантом предлагаемой шихты является вариант 2, при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца по этому варианту достигается снижение удельного расхода марганецсодержащего сырья на 21,53% и снижение удельного расхода известняка на 96,86%. Содержания фосфора в высокоуглеродистом ферромарганце составляет 0,34%, что ниже на 17 отн.%, чем в случае выплавки ферромарганца только из марганцевого агломерата (0,41% Р). При неизменной степени извлечения марганца из марганцевого агломерата из отвального шлака силикотермической плавки металлического марганца извлекается ~50 отн.% марганца.

Технико-экономические преимущества предлагаемой шихты заключаются в том, что ее использование позволяет снизить удельный расход марганецсодержащего сырья и известняка, снизить содержание фосфора в высокоуглеродистом ферромарганце, повысить полезное использование марганца за счет возврата значительной части марганца, содержащегося в отвальном шлаке силикотермической плавки металлического марганца, который в настоящее время безвозвратно теряется.

1. Шихта для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца, содержащая марганецсодержащее сырье, кокс, известняк и железосодержащие добавки, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит отвальный шлак силикотермической плавки металлического марганца при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отвальный шлак силикотермической плавки
металлического марганца 1-88
кокс 5-25
известняк 0-20
железосодержащие добавки 0-10
марганецсодержащее сырье остальное

2. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве марганецсодержащего сырья используют марганцевые руды или концентраты, получаемые в результате обогащения марганцевых руд.

3. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что требуемую массу марганецсодержащего сырья в шихте определяют пересчетом содержания марганца в сырье на базовое содержание марганца в количестве 48 мас.%.

4. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что для поддержания оптимальной основности шлака CaO/SiO2=1,0÷1,6 при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца при необходимости в шихту дополнительно добавляют кварцит в требуемом количестве.

5. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве железосодержащих добавок используют железорудное сырье в количестве, соответствующем требуемому содержанию железа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству марганецсодержащих сплавов из богатых марганцевых концентратов. .
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения ферромарганца со сверхнизким содержанием фосфора и углерода, содержащего 0,1% вес. .

Изобретение относится к способу пирометаллургической переработки окисленных никелевых руд с получением ферроникеля. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению нержавеющей аустенитной литой стали. .

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при выплавке ферросилиция в рудотермической печи (РТП). .
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к переработке марганцевого сырья для выплавки ферросиликомарганца в дуговых печах с содержанием фосфора менее 0,35%.
Изобретение относится к металлургии, в частности к переработке отходов глиноземного производства - красных шламов, и может быть использовано при производстве ферросплавов.

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам алюминотермического получения феррониобия. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения ферросплавов в рудно-термических электропечах при повышении экономических показателей производства ферросилиция за счет переплава мелких фракций и вовлечения их в товарный ферросилиций в кусковом виде.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве азотированной ванадийсодержащей лигатуры, применяемой при выплавке различных марок сталей, например конструкционных, инструментальных и сталей с особыми свойствами

Изобретение относится к внепечному производству чистых металлов и сплавов в оксидных металлотермических процессах, в частности алюминотермических, протекающих за счет выделения тепла в химических реакциях восстановления металлов из оксидов или концентратов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к алюминотермическому получению ферромолибдена
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для рафинирования от титана сталей и сплавов на железной основе, в частности для рафинирования ферросплавов хрома с различным содержанием углерода
Изобретение относится к области металлургии, а именно к области получения и использования литой дисперсионно-твердеющей ферритокарбидной стали для тяжелонагруженных штампов горячего деформирования, пресс-форм для литья под давлением, а также штампов для твердо-жидкой штамповки сплавов на основе меди
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству кремнистых ферросплавов углетермическим восстановлением. В способе осуществляют регулирование шихтового, электрического и электродного режимов ее работы путем изменения количества углерода в шихте, при этом осуществляют одновременно следующие операции: выжигание подового гарниссажа путем погружения в ванну печи электродов с рабочими тиглями до околоподового пространства, при уменьшении подачи избыточного углерода в шихту вплоть до достижения стехиометрического его количества и ликвидации шихтовой электропроводности при наращивании дуговой электропроводности до 100%, и выпускают металл из печи при одновременном контроле всех упомянутых режимов. Изобретение позволяет полностью очистить ванну печи от подового гарниссажа и предотвратить осаждение карборундных структур в шихте. 1 пр., 1 табл.
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для алюминотермического получения ферромолибдена. Предложена шихта, мас.%: молибденовый концентрат 38,5-39,8, железный порошок 16,3-17,0, алюминий 14,3-14,8, известь 26,1-26,4, клинкер высокоглиноземистый молотый 3,1-3,4. Шихту заявленного состава подготавливают, загружают и проплавляют в плавильном агрегате с периклазовой футеровкой. Вначале в тигель насыпают на подину 3-5% шихты и зажигают ее запальной смесью, содержащей магниевую стружку и натриевую селитру, а затем загружают в плавильный агрегат на колошник по мере проплавления оставшуюся шихту. По окончании плавки шлак выдерживают в тигле для полного осаждения капель сплава до окончательной кристаллизации продуктов плавки, после чего отделяют полученный сплав от шлака, дробят и пакуют в товарную продукцию. Изобретение позволяет получать ферромолибден повышенного качества, в частности марки ФМо60, с использованием в качестве флюсующей добавки клинкера высокоглиноземистого молотого, снижающего пирофорный эффект. 2 н.п. ф-лы, 2 пр., 1 табл.
Изобретение относится к металлургии производства ферротитана, содержащего титана 28-40 мас.%, востребованной в промышленности для производства сварочных электродов, для легирования конструкционных, нержавеющих, жаропрочных сталей. Для получения ферротитана двухстадийным алюминотермическим способом разработана шихта состава, мас.%: концентрат ильменитовый с содержанием TiO2 52-54 мас.% 26,6-27,8, алюминий вторичный 21,0-27,0, известь с содержанием углерода не более 0,3 мас.% 4,5-4,9, окалина железная 13,2-14,4, ферросилиций 75%-ный 0,3-0,9, стальной лом 0,5-3,4, дробленый титаносодержащий шлак 26,6-29,0, при этом титаносодержащий шлак в качестве компонента титаносодержащей шихты получают в электропечи путем проплавления шихты, содержащей, мас.%: концентрат ильменитовый с содержанием TiO2 63-65 мас.% 75,5-79,2, алюминий вторичный 4,9-5,8, известь с содержанием углерода не более 0,6 мас.% 12,0-13,2, окалина железная 2,6-3,8, ферросилиций 75%-ный 2,6-2,8, после выдержки расплава сливают металл и титаносодержащий шлак, который отделяют, охлаждают и дробят. Изобретение позволяет использовать новые титаносодержащие шихтовые композиции без рутилового концентрата. 3 н.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения ферробора электропечным алюминотермическим способом в наклоняющемся горне с периклазовой футеровкой. Предложена шихта при следующем соотношении компонентов, мас.%: ангидрид борный 27,3-28,1, окалина железная 34,4-35,3, порошок алюминия первичного 29,2-30,8, известь обожженная 4,8-6,4, концентрат плавиковошпатовый 0,8-1,0, соль поваренная выварочная 0,8-1,0. При использовании шихты заявленного состава на подину наклоняющегося горна загружают запальную часть шихты и зажигают ее запальной смесью, после наплавления расплава зажигают электрические дуги и при токовой нагрузке 3-5 кА в течение 25-40 мин по мере проплавления проводят порционную загрузку основной части шихты, а после проплавления основной части шихты и отключения электрических дуг в горн загружают и проплавляют осадительную часть шихты. По окончании плавки расплав выдерживают в течение 5-10 мин в горне до полного осаждения капель металла, после чего в шлаковую чашу на высоту 200-250 мм сливают часть шлака, наводят шлаковый гарнисаж на стенки шлаковни, в которую сливают оставшийся расплав для окончательной кристаллизации продуктов плавки, полученный блок ферробора извлекают из шлаковни и очищают от шлака. Изобретение позволяет найти оптимальные соотношения массы ангидрида борного, окалины железной, порошка первичного алюминия, извести обожженной, концентрата плавиковошпатового и соли поваренной выварочной, с обеспечением нормальной термичности алюминотермической шихты, которая при плавке ферробора находится в пределах 700-720 ккал/кг, получить ферробор с низким содержанием кремния, углерода, фосфора, а также обеспечить высокое извлечение бора в сплав без необходимости переработки металлоотходов. 2 н.п. ф-лы, 2 пр., 1 табл.
Наверх