Шихта для получения ферроникеля

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Реснублик (u>990851 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

Р М К з

С 22 С 33/ОО (22) Заявлено 250981 (21) 3339066/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

f53) УДК 669.168 °.3(088.8) Опубликовано 230183, Бюллетень ¹ 3

Дата опубликования описания 230183

/ .УФ,ъ А., С.С.Кудиевский, Н.T.Çàîçåðíûé,/A H.Пойм@, В.В.Касьян, Д.В.Ильинков и С.ф.Афтемещсо "":,-:; (72) Авторы изобретен и я

У т

3:

1, й

Запорожский индустриальный институт и "Дк провск.алюминиевый завод им. С.М. Кирова

4 (71) Заявители (54) ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОНИКЕЛЯ.Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению металлизованных концентратов методом. прямого и комбинированного восстановления.

Известна шихта для получения ферроникеля иэ бедных никелевых руд, содержащая бедную никелевую руду, ферроникель и ферросилиций. Плавку с применением такой шихты ведут до тех пор, пока никель иэ расплавленной руды не перейдет полностью в металлический расплав (17

К недостаткам этой шихты следует отнести необходимость применения достаточно чистых, а. значит и дорогих ферросплавов(Fe - Ni, Fe-Si ), в результате же получается ферроникель с содержанием никеля до 25-40%. Не-:" .обходимость в расплавлении исходных материалов приводит к повьтаенному расходу электроэнергии. При этом обраэуется побочный продукт — шлак, в который переходит практически весь кремний из ферросилиция. Указанные недостатки не позволяют получить дешевый продукт высокого качества.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является шихта для переработки комплексных железосодержащих руд и материалов, содержащая железоникелевую руду, твердый углеродистый восстановнтель (5-25%), металлическое железо (0,6-10,0%), окись кальция (5-15%) и торф (360% ) °

Применение в шихте больших количеств углеродистого восстановителя и торфа приводит к некоторой интенсификации процесса прямого восстановления руды в основном эа счет активных летучих соединений торфа (2 1.

Однако содержание в шихте большого количества фосфора и золы приводит к загрязнению готового продукта и ограничивает область его приме- нения.

Переработка этой шихты требует достижения высоких температур (вы" ше температуры плавления ферроникеля соответствующего состава), скачи-. вания шлака, разливки готового продукта и его дробления. Указанные мероприятия исключают возможность получения дешевого ферроникеля. Кроме того, в окисных железоникелевых рудах содержится значительное количестно примесей попутных цветных металлов, в частности кобальта, 990 851 . меди, цинка, которые в процессе переработки шихты полностью не удаляются. Это приводит к тому, что полученный ферроникель для легирования стали может применяться ограниченно.

Целью изобретения является сниже. ние содержания вредных примесей и увеличение усвоения легирующих элементов при производстве специальных сталей и сплавов.

Поставленная цель достигается тем, что шихта для производства ферроникеля, включающая твердый углеродистый восстаиовитель, железосодержащий и никельсодержащий материалы, дополнительно содержит каменноугольный пек, в качестве никельсодержащего материала — закись никеля, а в качестве железосодержащего материала — железную окалину при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Железная окалина 0,7-57 . Закись никеля 28-84

Каменноугольный пек 7,5-9

Твердый углеродистый восстановитель Остальное

В шихте используется железная окалина, образующая при прокатке нелегированных марок сталей с содержанием кислорода 21-24%.

В качестве никельсодержащего материала может использоваться химически чистая закись никеля или техни ,ческая закись никеля — промежуточный продукт в процессе переработки никелевых руд (после .обжига файнштейна). Закись никеля содержит до 98% NiO и 0,01-0,029 S. табл. 2.

В лабораторных и промышленных условиях испытаны шихты, содержащие техническую закись никеля. Введение в состав шихты железной окалины зна чительно повышает ее теплопроводность, обеспечивает равномерный прогрев брикетов и тем самым способствует ускорению процесса комбинированного восстановления окислов. Высокая теплопроводность шихты позволя ет вести процесС восстановления при температуре не выше 1050-1100 С.

Железо и никель неограниченно растворимы в твердом и жидком состоянии.

Твердые растворы имеют невысокую температуру плавления, что создает благоприятные условия для растворения в стали них ля в широком интервале составов в отличие от электролитического никеля, применяемого для легирования стали. Восстановленные брикеты (их плотность,2,8,(,3,6 г/см ) проходят через шлак вместе с тем не успевают осесть на подину печи, в резуЛьтате чего исключается контакт никеля с кислородом газовой фазы и увеличивается скорость растворения никеля в сталеплавильной ванне по сравнению с электролитическим никелем. Последний дается в завалку в виде кусков, листа или чушек и до расплавления

5 частично теряется в зоне электрических дуг.

Пример 1. В лабораторных условиях испытаны различные варианты составов шихты при получении фер30 роникеля. Результаты испытаний представлены в табл. 1.

Как видно из таблицы, в шихту нецелесообразно вводить более 57% железной окалины и менее 27% закиси

j5 никеля, так как при этом возрастает длительность растворения. Кроме того, увеличение корректирующих добавок более чем в два раза приводит к переохлаждению сталеплавильной

° 20 ванны и не исключается возможность угара других легирующих элементов за счет контакта с кислородом газо-. вой фазы и кислорода, вносимого ферроникелем во время проплавления кор 5 ректирующих добавок. При содержании никеля в восстановленных брикетах менее 41% уменьшается усвоение хрома, так как увеличивается количество присаживаемого ферроникеля, увеличивается перегрев шлака и растет концентрация кислорода, способного .. взаимодействовать с хромом. При этом уменьшается также производительность процесса восстановления шихты за счет уменьшения доли никеля в готоЗ5 вом продукте. Нецелесообразно вводить также менее 0,7Ъ окалины и более 84%, при этом ухудшается теплопроводность шихты и увеличивается. время ее пребывания в горячей зоне

40 печи восстановления, что также приводит к снижению производительности.

В качестве связующего при брикетировании используется малосернистый каменноугольный пек, содержащий

45 до ЗОВ углерода. Использование в шихте его менее 7,53 и более 9Ъ приводит к ухудшению условий брикетирования. В первом случае брикеты оказываются непрочными и разрушаются при

50 нагрузке в бункера и реакционные стаканы, а во втором случае шиита становится слишком вязкой, что затрудняет ее поступление в загрузочные бункера и в валки пресса.

Пример 2 ° В промышленных условиях испытаны составы шихты 3, 4 и б (табл. 1).

На смесильно-прессовом оборудовании получены брикеты укаэанных сос60 .тавов., Брикеты восстановлейы комбинированным способом в шахтной элекропечи при 1100 С по известной технологии. Химический состав восстановленных брикетов приведен в

990851

Полученные брикеты ферроникеля применяют при выплавке нержавеющей стали 12Х18Н9Т. Выплавку проводят в электропечи. емкостью 25 т методом переплава легированных отходов. Восстановленные брикеты прнсаживают после образования шлака периода плавления. Усвоение никеля составляет 9596%. При применении в завалку электролитического никеля усвоение его такое же при более высокой стоимости.

Таким образом, использование предлагаемого состава шихты для получе- . ния ферроникеля обеспечивает по сравнению с известными снижение температуры получения ферроникеля и сокращение расхода электроэнергии, более низкое содержание вредных при« месей в конечном продукте н исключается необходимость применения для выплавки прецизионных сплавов электролитического никеля (3906 руб/т ).

Стоимость 50% ферроникеля в пересчете на чистый никель составит

1О 3500-3600 руб/т.

Экономический эффект от применения предлагаемой шихты при выплавке стали ОХ18Н10Т составит 7,75 руб. на тонну стали.

990851

% 3

1 ! х., 1

Ф с х lg е ц ое

Щ ХсЮ ох ъ х

Ф х х

Ф е о 3ж хо од

:>3 Ъ4

1

1 CO 43Ъ 3» ! 0O q CO.; 0O

1. !

СЧ

1

I

1

1

СЧ М 0О сЧ г4 г4 .

Ю

С!4

Ю

% 4

Ю с

Cl

\ 4

Ю с

СЧ г4

Ю

3С3

%4 ь с

С3

СЧ 4

Ю с

Ю м 4

Ю с

IA с4 ч

Ю Ю с с

Ю Ь

I I

III 1 ССЪ I е 1 I н13N !.!

OXV1 1

ОХЕ1 О 1 нй !

Х 3

МPI

ХО031 охо! о !!! ld l н ни и ни

XVXI z хоо, x!!!lн — — — !

СЧ 0! с ь

3СЪ с

%-4

° 3 с

Ю 3 0! с

CO

3», L

Ю ч3!

Ю с

С3 м

С Ъ с

C) м с

СЧ

С Ъ с

CO

СЧ с

Ю

° 4! с cP 4 с

C) Ю г4 с

CO

Ф.4 с

C) м

% 4 с

Ю м

%-3 с

C) ° Ф

ЧЭ с

ЧЭ с

СЧ м

Ю с а-4 с3!

СЧ Ю с с

Ch 3О

CO lO

3» с

С!Ъ

3СЪ м с

lfl!

10О с

Ю д х

I O m ох о

ОЕХ!" х& е

1OхИ о оихх

3",ОЕа !

Хаете

СЧ м с м

СО

° 0! с м

143

СЧ с

С Ъ

СЧ Ч с м с3! CO с Ю

CO с

СЧ С Ъ

CO с

СЧ

I х д

СО 3 с с

33Ъ с

3»

Ch с

Ю с

СЧ с

Ю с

0О!

С х в х И о е д

0О

Ю Ch с с

3 1 м с

3 »

СЧ с

Ю с

1О

СЧ с

00 с

С»

1 I

С с

° 0!

% 4 (О с с . 0О

0О СЧ

1 1 с

Ц о

00 с

0О

° 44

С Ъ с

СО 3О

3 . 33Ъ

CO

1

1

1

СЧ

I х е !

v о

СЧ М с

14О Ы

Ia4a)

СС Й 30

Е еко

ill 5 С4 х I

Х I о

Н I х

Е I

Оа

3И1 ое!

Х0\ I

Е с х е

Х1»

БАХ!

Мх!

148 1

Ф 1

1

1

1 33Ъ О ССЪ ССЪ

1 Ch Ch Ch Ch

33Ъ 1О 4!

3О с с с ССЪ м

СЧ

СЧ

СЧ с

ССЪ

Ю с м

990851

Таблица 2

Химический состав брикетов ферроникеля; з й! С - 02 5

Состав

31,45 66,21 0 17

0,008

0,012

0,38

44,92 53,87

0,43

0,010

0,010

0,12

57,13 40,34 0,24

0,010

0,011

0,29

Формула изобретения

Составитель К.Сорокин

Редактор Н.Рогулич Техред А.Бабинец КорректорО.Билак °

Заказ 62/38 Тираж 625 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Шихта для получения ферроникеля, включающая твердый углеродистый восстановитель железосодержащий и ниУ

/ кельсодержащий материалы о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения содержания. вредных примесей и. увеличения усвоения легирующих элементов при производстве специальных сталей и сплавов, она дополнительно содержит каменноугольный пек, в качестве никельсодержащего материала — закись никеля, а в качестве железосодержащего материала - железную окалину при следующем соотношении компонентов, вес.Вг

Железная окалина 0,7-57

Закись никеля 28-84

Каменноугольный пек 7,5-9

Твердый углеродистый восстановитель Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 1261533, кл. С 21 С 5/22, опублик. 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 747903, кл. С 22 В 1/00, 1980.