Способ получения ферросилиция

 

Союз Советских

Сецналнстнческнх

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оо815060 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05. 04. 79 (21) 2746472/22-02 с присоединением заявки ¹ (51)М. Кл.

С 22 С 33/04

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.0381. Бюллетень №

Дата опубликования описания 25,03,81 (53) УДК 669. 168 (088. 8), f

Б. A. Кириевский, В. A. Ефимов A. В. Лг енкевич

A. С. Корниенко, В. В. Лепорский, Ю. Т. )Гусев,:.В. фЪ Шуляк

О. A. Листровой и Г. С. Прокопчук с I.."

11

Институт проблем литья AH Украинской CP ; ). .!,1!j з,r (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСИЛИЦИЯ

Изобретение. относится к черной металлургии и может быть.использовано в производстве ферросплавов, в частности ферросилиция.

Известен способ получения ферросилиция в доменных печах, включающий сжигание части углеродистого восстановителя, проплавление и восстановление железа и кремния из шихты за счет выделяющегося тепла, раздельный выпуск металла и шлака с последующим охлаждением на воздухе (1 ).

Недостатками известного способа являются необходимость использования 15 сложного и дорогостоящего оборудования, большого количества углеродистого восстановителя - кокса высокого качества. Оба фактора ведут к повышению себестоимости ферросилиция, до- 20 стигающей в зависимости от стоимости применяемых материалов 300-400 руб/т.

Цель изобретения — снижение себестоимости гранулированного ферросили; ция. 25

Поставленная цель достигается тем, что угли, зола которых содержит окислы железа в количестве 10-22%, сжигают при коэффициенте избытка воздуха 1,1-1,19, а охлаждение шлаковых 30 продуктов производят со скоростью

100-300 С/с.

Сгорание угля при небольшом коэффициенте избытка воздуха сопровождается восстановлением железа из окислов и кремния иэ кремнезема по реакциям.

С+0= Со+а

IFe0) + (C), = Ге, +(СО) газ

fS i 0 ), i С)„= (S i 0) газ (S i 0) газ +2C p. = (S i Cj„+ СО газ

3а счет высокой температуры указанные продукты восстановления находятся в жидком состоянии, при этом кремний растворяется в железе с обра зованием ферросилиция.

Высокая температура процесса сгорания угля (2000 С в зоне непосредственного горения) существенно влияют на термодинамическое равновесие в системе Fe - Si - С - О.. Кроме того, повышение температуры способствует образованию только твердого раствора кремния в железе. Устойчивость соединений SiС, SiО существенно снижается, что способствует более однородному составу ферросплавов и улучшению его технологических свойств (например, температуры плавления ). Установлено, что температура

815060 плавления ферросилиция, полученного указанным способом, снижается до

1130-1230 С.

Обязательным условием при получении ферросилиция по предлагаемому способу является содержание окислов железа в золе углей в количестве

10-22%. При уменьшении их содержания существенно уменьшается выход образуемого ферросилиция и, как следствие удорожается его стоимость. Максимальное содержание окислов железа в золе углей, используемых в стране, составляет 22Ъ. Результаты проведенных экспериментов показывают, что коэффициент избытка воздуха существенно влияет на процесс восстановления, а сле- l$ довательно и на выход FeSi. Так, при. коэффициенте избытка воздуха Ы = 1,1 образуется 21 кг FeSi с каждой тонны сгораемого угля при с(.= 1,15 образуется 20,5 кг, 4 = 1 19 — 20 кг, с(.=

1,21 — 10,5 кг.

Поэтому увеличение коэффициента избытка воздуха свыше 1,19 нежелательно. Снижение коэффициента избытка воздуха ниже 1,1 ведет к уменьшению скорости горения угля (почти на ЗОВ), а следовательно,и ухудшению условий получения ферросилиция. Поэтому коэффициент избытка воздуха менее 1,1 нежелателен.

Жидкая шлаковая составляющая охлаждается в воде. Желательно использование струйного либо капельного охлаждения. В процессе охлаждения образуются куски шлакового, продукта определенного размера, В состав этих кусков входит включение окислов (Si0<, Mg0, А1 0, Са0 и др.) — неметаллическая составляющая и металлическая гранулы восстановления железа с раст- 40 воренным кремнием. В процессе охлаждения за счет больших градиентов температуры и возникающих термических напряжений происходит растрескивание неметаллической составляющей и образование смеси отдельных составляющих металлических гранул и кусков шлака.

Обязательным условием является скорость охлаждения, так как от нее зависит отделение шлаковой составлян>щей от металлической основы за счет термических напряжений и, как следст вие, чистота образуемого продукта по шлаковым включениям. Установлено, что при скорости охлаждения менее 100 С (воздух, подогретая вода), содержание алаковой составляющей превышает 15%, а при скоростях свыше 100 >С (холодная проточная вода) отделение шлаковой составляющей неотделимой при сепарации идет интенсивно и количество ее .ф© в продукте составляет не более 54. з

Скорость охлаждения свыше 300 >С технологически затруднена и удерживает продукт. 65

Затем полученную смесь сепарируют.

В качестве одного из способов сепарации полученных продуктов-используется гравитационная сепарация с флотацией. Укаэанные способы позволяют полностью отлить металлическую составляющую, представляющую ферросилиций.

Предлагаемь|й способ получения может быть реализован при сгорании угля в различных топочных устройствах.

Промышленное опробование предлагаемого способа осуществлено при сжигании углей типа АШ (АСШ) на старобешевской ГРЭС следующим образом.

Берут сжигаемые угли, зола которых содержит >15о оокислов железа,,коэффициент избытка воздуха равен 1,12.

Тепло утилизируют для образования пара. При сгорании угля образуются жидкие шлаковые продукты, которые охлаждаются в воде со скоростью

120 С/с и затем насосами перекачиваются по трубе, где производят разделение продуктов. В отверстие трубы снизу подают воду под давлением 2 ати и осуществляют разделение образуемых кусков на составляющие с выделением металлических гранул. Размер полученных гранул 2-15 мм, при rëåдующем химическом составе, вес.Ъ:

Fe 80-22

Si 14-20

С 0,2-1,5

Количество неотделимой шлаковой составляющей не превышает 8,5%.

Себестоимость полученного фе рросилиция не превышает 7,5 руб/т.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение ферросилиция, стоимость которого существенно снижена. Полученный ферросилиций используют при выплавке чугуна в вагранке как заменитель ферросилиция марки CC 45. Процент усвоения полученного ферросилиция при плавке в вагранке достигает 85%. Структура и свойства чугуна, идущего на приготовление изложниц при использовании ферросилиция ФС 45 и получение по предлагаемому способу аналогичны.

Экономический эффект только с учетом разницы в себестоимости ферросилиция ФС 18 и полученного по предлагаемому способу составляет по предварительным расчетам 60 руб/т.

Формула изобретения

Способ получения ферросилиция, включающий сжигание углеродистых материалов, выпуск и охлаждение продуктов процесса,О т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения себестоимости, угли, зола которых содержит

815060

Составитель О. Веретенников

Редакто H. Кончицкая Техред A.Áàáèíå Ко ктор Л. Иван

Заказ 968/43 Тираж 6 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35 Ра окая наб. . 4 5

Филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 окислы железа в количестве 10-223, сжигают при коэффициенте избытка воздуха 1,1-1,19, а охлаждение шлаковых продуктов производят со скоростью

100-300 С/с.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дуррер Р., Флькерт Г. Металлургия ферросплавов. "Металлургия", 1976, с. 42-45.