Способ выплавки углеродистого феррохрома из магнезиальных хромовых руд

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»)968092 (61) Допол н ител ьное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.04.81 (21) 3272049/22-02 . с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) N. Кл.

С 22 С 33/04

Гвсударственнмй кемнтет

СССР (53) УДК 669.168 (088.8) Опубликовано 23.10.82. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 28.10.82 по делам нзобретеннй н етнрмтий (72) Авторы . изобретения

В. Г. Мизин, Н. Л. Жило, И. С. Острецова и Г.. Чарушникова

Челябинский научно-исследовательский инстит металлургии (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ УГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА

ИЗ МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ХРОМОВЫХ РУД

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству ферросплавов.

Известен способ выплавки сплавов, включающий подачу на поверхность шлака ставролитового концентрата в качестве разжижающей добавки в количестве 2 — 8 кг на 1 т сплава, что дает возможность повысить окислительную способность шлака, сократить длительность плавки и улучшить степень рафинирования металла. Химический состав концентрата, %: А1 0з 48 — 50; SiOz

25 — 28; ЕЛО 13 — 15; Т10 2 — 3; ZrOz 1,0—

1,5 7 (1) .

Недостатками способа являются внесение дополнительных примесей TiOz и Z|0z, которые ухудшают физико-химические свойства шлака и затрудняют процесс плавки.; применяемый концентрат задают на поверхность шлака, что трудно осуществлять в закрытых руднотермических печах.

Известен также способ, по которому в 2о процессе плавки формируют жидкоподвижные шлаки путем добавки окислов щелочных и щелочноземельных металлов, окислов хрома, железа, кремния и, в частности, поле2 вошпатных материалов состава, вес.

SiOz 65 — 57; AlzO 9 — 19; KzO 5 — 13; Na О

1 — 4, и руда хромовая кусковая состава, вес. %: СгдОз более 52; SiO менее 5; FeO более 16, Аlд Оэ 9 — 12, NgO 10 — 16. Эти добавки задают в шихту в количестве 15—

20 вес. % (2).

К недостаткам этого способа следует отнести введение в состав шихты щелочных и щелочноземельных окислов и полевошпатных материалов, вносящих дополнительные примеси и, вследствие своей летучести, не обеспечивающих достаточно стабильных результатов по поддержанию жидкоподвижного состава шлака, введение полевошпатных материалов нежелательно и в связи с выделением в атмосферу токсичных газов, введение шла кообразующих добавок в количестве 15 — 20% в шихту увеличивает кратность шлака и повышает расход электроэнергии.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ выплавки углеродистого и предельного феррохрома в печах мощностью 12,5 — 17,5 МВт, включающий проплавление хромовой руды совместно с углеродистым восстановителем и

968092 кремнийсодержащего флюса, выпуск металла и шлака. Шлак имеет высокую температуру плавления и вязкость. Такой шлак способствует нагреву металла, но плохо удаляется из печи. Для снижения температуры плавления и вязкости шлака в шихту добавляют кремнезем в виде отсевов кварцита или отвального шлака силикохрома (3).

Недостатки известного способа связанные с образованием высокотемпературных вязких шлаков, что отрицательно сказывается на процессе плавления и извлечения ведущего элемента. Особенно усугубилось положение за последние годы в связи с истощением запасов богатых хромовых руд и переходом на выплавку углеродистого (передельного) феррохрома из магнезиальных хромовых руд с пониженным содержанием ведущего элемента. Химический состав руд изменился в сторону снижения окислов хрома, железа и алюминия, значительно возросло содержание окиси магния и частично кремнезема. Соответственно изменился и состав шлаков. Возросло отношение MgO/

/AlzOz до 2,6 — 3,0 главным образом за счет увеличения концентрации MgO. Рост отношения MgO/A1 0з сопровождается еще большим повышением температуры плавления и ухудшением жидкотекучести, а следовательно необходимостью перегрева шлака. Введение кремнезема без учета соотношения остальных окислов (MgO и AlzO ) приводит к частичному решению вопроса — снижению температуры плавления, однако вязкостные свойства при этом не улучшаются.

Такой шлак легче выходит из печи, но хром остается в нем в виде корольков металла, запутавшихся в более вязком шлаке, а также в виде невосстановленного входит в состав тугоплавких магнезиальных шпинелей

MgO (A1Cr)z Оз. Это свидетельствует о том, что известный способ в связи с ухудшением свойств образующихся шлаков не обеспечивает достаточно полного извлечения хрома.

Целью изобретения является снижение вязкости, расширение интервала текучести и повышение активности шлаков.

Цель достигается тем, что согласно способу выплавки углеродистого феррохрома из магнезиальных хромовых руд, включающему проплавление в электропечи хромовой руды с углеродистым восстановителем в присутствии кремнийсодержащего флюса, выпуск металла и шлака в ковш, весовое отношение содержаний окиси магния к окиси алюминия в шлаке поддерживают равным

2,40 — 2,55 при содержании кремния 30—

32 /q, а по истечении 0,6 — 0,8 длительности плавки содержание кремния доводят до

35 — 36 /<, сохраняя отношение содержаний окислов магния и алюминия.

Шлаки с отношением MgO/А1 0з, равным 2,40 — 2,55, при содержании SiOz — — 32 /< обладают устойчивыми физико-химическими свойствами, являются гомогенными при

S5 о

15 о

25 зо

4О

45 температуре плавки и обеспечивают наилучшие условия протекания восстановительных процессов.

Увеличение отношения MgO/AlzO > 2,55 ведет к росту температуры кристаллизации шлаковых расплавов за счет выпадения высокотемпературных фаз алюмо- и хромомагнезиальной шпинели и неусвоенной окиси магния (периклаза), что приводит к гетерогенности шлаков, сужению интервала текучести, ухудшению их физико-химических свойств и повышению расхода электроэнергии на их расплавление.

Снижение отношения MgO/Alz Оз< 2,40 вызывает рост вязкости шлаков за счет усложнения их структуры, что затрудняет коагуляцию капель металла и сопровождается снижением извлечения хрома.

Снижение SiOz< 30 /ц ведет к повышению вязкости. Повышение SiOz 32 /о также отрицательно сказывается на вязкостных свойствах шлаков.

Таким образом, рекомендуемое соотношение основных окислов (MgO/Àlz Оз = 2,402,55 при SiOz30 — 32 /p) обеспечивает минимальную вязкость — 0,14 Па при 1750 С, устойчивые физико-химические свойства и гомогенность шлаков. Сравнительно высокая температура плавления таких шлаков в процессе плавки необходима для разрушения тугоплавких шпинелей и сложных карбидов.

Изменение окиси кремния в шлаке с 30—

32 до 35 — 36 /р производят по истечении

0,6 — 0,8 длительности плавки. Если изменение произвести раньше, то не успевают закончиться восстановительные процессы при оптимальном шлаковом и температурном режиме. При более позднем изменении окиси кремния не обеспечивается максимальное осаждение корольков металла в жидкотекучем шлаке.

Повышение окиси кремния в шлаке до

35 — 36 / в конце периода плавки обеспечивает получение жидкотекучих шлаков и сохранения уровня вязкости шлака. Содержание окиси кремния ниже 35 или выше 36 /р приводит к повышению вязкости шлака.

Регулирование содержания AlzO> в шлаке осуществляется введением в состав шихты глиноземсодержащих материалов. Увеличение SiOz в шлаке в конце плавки осуществляется, например периодическими загрузками кварцита с учетом скорости схода шихты.

Пример. В качестве глиноземсодержащего материала берут алюмо-хромовые отходы химической промышленности следующего состава, вес. /p. А1 0 60 — 80; Сг О

10 — 20; SiOz 6 — 10; Fez+ 5 — 11, СаО

0,5 — 13; РдО 0,01 — 0,025. Расчеты шихты представлены в табл. 1.

Для сравнительной оценки потерь хрома выполнен ряд плавок. Полученные результаты приведены в табл. 2.

968092

Таблица I

Количество вносимых окислов

Si02 М00 А12 О, FeO ) СаО

Количество, вес.ед.

Состав

МЯО/А1 03

Cr2 Оз

20,8

9,6

0,13 0,5

0,42

1, 4

7,2

100

Хромовая руда

Зола кокса

0,662

0,107

20,93

4Г,Б

0,024 1,19

2,42

45,46

1004 2,653

0,6

1,31

7,89

17,35

0,5

1,13

14,10

31,0 I

1,44

3,16

1,44

3, 16

Известный шлак

0,04

0,027

3,31

3,41

Кварцит

Алюмо-хромовые отходы

0,006

0,455

0,04.0,65

0,03

Предлагаемый шлак а) по ходу плавок

46,0

1008 2.5

0,61 0,5

I, 31 1,09

8,34

18,15

14,14

30, 82

1,47

3,14

20,93

Й,50

0,004

0,028

8,37

1Г92

0,024

20 95

42,37

3,4 добавлен кварцит 3,5 б) перед выпуском

49,44

1008 2,5

0,61 0,5

1,23 1,04

I7,54

35,46

1,47

2,97

Таблица 2

Анализ металла, вес.х

Состав колоши, вес.ед.

СчзОз в шлаке

Способ

Кварцит длюмоКоксик

Хромовая руда

Сч

Si по ходу за 20 мин плавки до выпуска хромовые отходы

41,5

3,2

7,5

0,3

70,7

118,7

Предлагаемый 600

20,5

3,9

3,9

3,4

7,6

41,5

1Т8,7

0,2

20,5

600

3,0

41,5

0,5

7,7

70,2

118 7

600

20,5

3,9

0,4

5,0

7,9

118 3

600

70,5

20,5

Известный

4,6

0,4

8,2

118,3

600

7,0

20,5

4,5

8,0

70,8

0,6

118,3

600

20,5

Формула изобретения

Как следует из приведенных данных, при выплавке по предлагаемому способу содержание углерода в сплаве уменьшается на

0,5 — 0,7% и на 1,0 — 2,0% снижаются потери окиси хрома со шлаком.

Интервал текучести по данным замеров у предлагаемых шлаков перед выпуском расширяется до 1585 С вместо -1640 C в известном, что способствует осаждению корольков металла и свободному выходу шлака из печи.

Организация выплавки углеродистого и предельного феррохрома по предлагаемому способу позволит значительно расширить использование побочных продуктов, которые в настоящее время почти не находят применения, увеличить извлечение ведущего элемента при переработке бедных магнезиальных хромовых руд за счет оптимизации шлакового и температурного режима процесса плавки.

4О

Экономический эффект от реализации предлагаемого способа в сравнении с известной технологией определяется использованием бедных (магнезиальных) хромовых руд с содержанием Сг 03 48% по цене 13 руб, 80 коп за тонну вместо 14 руб. 80 коп руды

45с содержанием Сг20 50%, снижением потерь окиси хрома со шлаками на 1,5%; повышением качества феррохрома.

Способ выплавки углеродистого феррохрома из магнезиальных хромовых руд, включающий проплавление в электропечи хромовой руды совместно с углеродистым восстановителем в присутствии кремнийсодержаще го флюса, выпуск металла и шлака в ковш, отличающийся тем, что, с целью снижения вязкости, расширения интервала текучести и повышения активности шлаков, весовое отношение содержаний окиси магния и оки968092

Составитель О. Веретенников

Редактор Н. Рогулич Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 7263/41 Тираж 660 Подвив двое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 си алюминия в шлаке поддерживают равным 2,40 — 2,55 при содержании кремнезема 30 — 32%, а по истечении 0,6 — 0,8 длительности плавки содержание кремнезема доводят до 35 — 36%, сохраняя отношение со держаний окислов магния и алюминия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 501070, кл. С 21 С 5/52, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 572524, кл. С 22 С 33/00, 1976.

3. Производство углеродистого и передельного феррохрома (ТИ-14-140-04-78).

Технологическая инструкция. Серовский завод ферросплавов, Серов, 1978.