Шихта для получения сплавов бария с кремнием
Союз Советсимк
Соцмалмстмчесимк
Реснублми
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) заявлено 26. 11. 80 (213 3008265/22-02 с нрисоединением заявки М(23) Приоритет (51)М. Кл.
С 22 С 35/00
С 22 С 33/06
9кударвтвиаыб квинтет
ФСТР ю дмаи извбретвняН и еткрнтв11
0нубликовано 15 06.82, Бкмлетеиь М 22 (53) УДК 66,168 (088.83
Дата опубликования описания 15.06.
В.A.Паньков, Г.H.Kîæåâíèêîâ, В.И.Жучков,, С-. ВПукин и В.И,Кулинич - - " .-„, „. 9
>- Я, ° 1
Институт металлургии Уральского научного центра А (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) 6ИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВОВ БАРИЯ
С КРЕИНИЕИ
25 P$
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферросплавов.
В практике получения сплавов бария с кремнием углетермическим способом в качестве компонентов шихты при5 меняют барит (баритовая руда или баритовый концентрат), кварцит и углеродистый восстановитель.Барий в сырье содержится в виде сульфата бария.
Известна шихта, содержащая указанные компоненты в соотношении, вес.4:
Баритова руда
Кварцит
Коксик
Однако у этой шихты процесс очень малопроизводительный (0,616 т/сут . сплава с базой 203 Ва дпя печи мощностью 1200 кВА); извлечение бария в сплав не превышает 73ь, кратность . шлака равна 1,2; большой расход энергии (28-30 тыс.кВА ч/т).
2 и
Наиболее близкой по соотношению ,барий - и кремнийсодержащих компонентов к предлагаемой является шихта, используемая для получения сплава с содержанием бария 20-303. Компоненты этой шихты берутся в соотношении вес.ч:
Баритовая руда 1,0
Кварцит 1,3
Углеродистый восстановитель 1,2- 1,3 12 .
Однако при производстве сплава из укаэанной шихты производительность остается.низкой (1,314 т/сут сплава с базой 20ь для печи мощностью
1200 кВА). Количество шлака составляет 150-200 кг на тонну сплава. Ос» новной причиной низкой производитель. ности является малая скорость взаимодействия между компонентами шихты.
Установлено, что при осуществлении процесса выплавки силикобария образуется силикатный шлак с температурой
935539
:плавления 1400- 1500 C. Дальнейшее взаимодействие происходит между жидким тяжелым шлаком (плотность выше
3,5) и твердым углеродом, плавающим на его поверхности, что снижает скорость взаимодействия между компонентами. При осуществлении процесса в дуговой. руднотермической печи накопление углеродистого восстановителя над шлаком значительно повышает
1Е электропроводность колошника. В результате этого электроды поднимают-. ся вверх, в реакционной зоне понижа» ется температура и, как следствие, снижается производительность.
Цель изобретения - повышение производительности процесса получения сплава.
Поставленная цель достигается введением в шихту, содержащую барит, . Ю кварцит и углеродистый восстановитель карбида кремния при следующем соотно- шении компонентов, мас.4:
Барит 24-30
Кварцит 32-48
Углеродист;:й восстановитель 6-20
Карбид кремния 8-32
Указанные соотношения определены экспериментально путем измерения скорости убыли массы исходной смеси и определением производительности пе чи.
Для получения сплава бария с креми нием из известной шихты с содержанием бария 20-303 и кремния 60-70ь(ТУ 35843-80) компоненты берутся в количестве, необходимом для осуществления суммарной реакции
BaS0q +10SiO<+22C=Ba+10Si+22CO+S0 (1,)
При 1400- 1500 С происходит образоваwe силикатов (до образования металлической фазы)
mBe504TB +10S i02TS+22C = и(ВаО 5i0) +
410-ш) 5 i 02.тв+21СТ +CO +SO,. (<)
С ростом температуры жидкий расплав реагирует с твердым углеродом с обра- о зованием высокоосновных силикатов бария и карбида кремния (самый медленный этап процесса восстановления), и только затем при взаимодействии промежуточных продуктов образуется метал- лическая фаза.
При введении карбида кремния в шихту для получения сплава аналогичного,состава процесс выражается следующей суммарной реакцией
BaSOg+nS i С+ (10-и) S i 0<+(22- (2„„) J С=
Ва+10S i+(22-2п) СО+50 (3) (4) 2SiO +SiC = 3Si0 +СО
2- г r
Ионоокись кремйия, нагретая до высоких температур, переходит в газовую: фазу. Ro этой причине возрастают поте. ри тепла (следовательно, электроэнергии) и снижается содержание кремния в шихте. В свою очередь, повышается .концентрация бария в металлической фазе и его испарение из сплава. В результате сплава получается меньше, а убыль массы больше.
Снижение скорости процесса связано с тем, что карбид кремния менее активен, чем углерод по отношению к кислороду, обрИЪующемуся при диссоциВведение. готового карбида кремния в шихту сокращает самый медленный промежуточный процесс взаимодействия жидкого шлака с твердым углеродом и ускоряет процесс образования металла, кроме того снижается расход энергии, так как она не тратится на образование SiС при выплавке силикобария.
Вместо чистого карбида кремния и кварцита можно использовать отходы, содержащие эти компонеяты, например, отходы графита электродов (в них до 603 SiC и 25ь S 10 ), шлаки производства ферросилиция и т.п. Таких отходов в год образуется свыше !
О тыс.тонн.
С увеличением относительной доли карбида кремния в шихте скорость процесса восстановления в начале рас" тет, а..затем уменьшается. Наибольшее повышение скорости по сравнению с известной шихтой наблюдается при содержании SiC в шихте 8-323. Установлено, что если содержание карбида кремния в шихте менее 81, а углерода больше 204 и кварцита больше 483, то .скорость увеличйвается незначительно. Кроме того, повышается количесттво силикатного шлака (кратность шла" ка становится около 0,5). Если количество карбида кремния больше 323, а углеродистого восстановителя менее
6,03 и кварцита менее 323,то скорость процесса снижается, хотя убыль массы продолжает расти. Это связано с тем, что получает развитие реакция
5 9355 ации кварцита, Оптимальное содержание барита (баритовой руды, концентрата) находится в пределах 24-303 и опреде." ляется общим содержанием остальных компонентов, S
Предлагаемый состав шихты был проверен в крупнолабораторных условиях.
Опыты с известной шихтой и с предлагаемой проводили так, чтобы получить одинаковый состав сплава, т,е. Ва20-3Й, Sl - 60-7й (тЬ 358-43-80).
Скорость процесса восстановления измеряли непрерывным взвешиванием
Исходной смеси в течение 30 мин в гречи сопротивления мощностью 40 кВА
6pN 1700-1750 С.
Производительность определяли вып.. лавкой сплава на одноэлектродной дуговой печи мощностью 80 кВА с угольной футеровкой, 20
В качестве шихтовых материалов при-меняли баритовую руду с содержанием сульфата бария 42,486, 510 48,133, кварц (993 S10 ), металлургический к4кс и технический карбид кремния
39 6 (974 S1C). Размеры компонентов шихты
30-10 мм, Результаты испытаний приве- дены в таблице. Испытания показали увеличение производительности печи при соотношении компонентов шихт ты, предусматриваемом в предлагаемом изобретении.
Технико-экономические преимущества . предлагаемой шихты для выплавки спла" вов бария с кремнием заключаются в увеличении производительности с .
90,12 кг/сут до 125,5 кг/сут, т.е. на
404; в снижении расхода энергии на выплавку тонни сплава до 303 (с 20,14 тыс.кВт/т до 14,1 тыс.кВт/т); в применении в качестве компонента шихты карборундсодержащих отходов, позволяющих комплексно использовать минераль ное сырье. Только снижение расхода энер;:гии и шмхтовых материалов при выплавке силикобарыя из шихты предлагаемого состава в условиях завода ферросплавов позволяет получить 20-40 р. эко" ,номии на 1 т сплава.
935539
1 о
1
X о
1
t6
tg ф
h ItI! V е v во
1
I
1 !
I
I
1 о
L о
СЦ Э Э.Х
Щ t6
Z 61 L
I- tg ие щс®1С ХЭ
z u и с
СЧ а л ь ь О е» л л л о
00 CO
Сс
Э
X о, >Я
З
Э
tQ 6l а о с= v
t6
61
16
Iv о и
Iи о
Z Ф
1- Y
t6 с6 л
CD л ь л ь л ь
ССЪ ь л ь
СЧ ь л ь м
tD л ь м
CD л ь
1
1
1 С/3
1
1
1. Ф
1 CQ
1 дФ л
Э
r
Э у
Э
Ц
6I
Ctt
СЧ л л
00 м л
СЧ л
СЧ л
ОЪ
00 л л м
LCL л
О1
С0
CD л
ВГЪ
CFl ь ь
I
I сЖ
I» а
Э
1 3
I 0Ъ! Y
1 З
1 II
Ц( о х и
С0 ь л ь
СЧ! ь
СЧ О м л м ь л
LA м ь
CO а» л ь
* л
-Ф
LA
СЧ м
LCL
СЧ м л
СЧ л
ОЪ ь
СЧ л
С1 м cv л
00 О1 м
1
I oV
1
1 1I D1 и
1 1l У
С о
Ф ь ь
М\ л
tJL
tD ъО LA л л а
СЧ СЧ
СЧ ь
О1
СЧ л ь
СЧ л
ОЪ ь сЧ
00 CV л ь
СЧ
I61 . с и м
ЕГ\ л м л л м
4Г -Ф м л л
СГ1 1О
00 О1 л а С1
ОЪ ь
СЧ л
0 1 О
О1 м
1.1!
° 1 м
CD л
I
I
I
I ! !
I
1
I
1
1
I ь л
СЧ
О1 л
СЧ ь л ь
СЧ
Э 1 О и 1
I а
З
I- I
Х I C
=3 1 а 61 О !
» 1 и о м ь
tD
° Я) t
1 !
l
I
1
1 л
LA л
СЧ л л сО м
CD л
СЧ м
СЧ
° \
«ф
01 л
LA ь л
4й л л
-4й
00 О
СЧ
-Ф л
СЧ
СЧ
СЧ м м сО
С0
СЧ
СЧ л
СЧ
tD л
СЧ м
СЧ
CD л
CD м
I !
I
1
t4 и о .v о
L l1
С СС
Ctt СО
t6 Y
:а — ——
1 - 1 х я
Jl
В
<6 О 1
Z с 1 к о
X а
61 X
Ц;) J о э с
Ц >Е
z o
С
z O у а!!
46 1t6. У
Э
3 6) .а о
Х а а
X O
t6 16
1» Z
З
C и
X ь, м -з. л л л л
Л Л 00 Л
CO 0O 00 00
-Ф . л m e i л л л л
Ф» CD
О1 О1 О\ Ol
СЧ О О л л л ° л ъО -6 М ОЪ с0 л л О (JL М СЧ CD л л л
СЧ CO 4 сЧ
Ф сч м
1
I !
I
I
I
I !
I
l
I.
I
I
I
I
1 !
I
1
I
I
1 !
1
I
1
1
1
1 1
1
1
l
I
I
I
I
I
1
1 1
t
1
I
1
1
1
9 формула изобретения
935539
Углеродистый восстановитель 6-20
Карбид кремния 8-32
Составитель К.Сорокин
Редактор И.Касарда Техред A. Ач Корректор Н, Коста
Заказ 4160/31 Тираж 660 Подписное
ОНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва,Ж-35, Раушская наб.,д.4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Шихта для получения сплавов бария с кремнием, включающая барит, кварцит и углеродистый восстановитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности процесса получения сплава, она дополнительно содержит карбид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.4:
Барит 24-30
Кварцит 32-48
% Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Бюллетень ЦНИИИНЧИ. 1970,Ó 14, с.29-31.
2. Отчет Ермаковского завода фер
1В росплавов и ИИЕТ УНЦ АН СССР по НИР
"Получение бариевых ферросплавов из баритов Комбабассарского месторождения".Свердловск, 1979.
