Способ выплавки углеродистого ферромарганца из бедных руд
Иллюстрации
Показать всеРеферат
1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ УГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОМАРГАНЦА ИЗ БЕДНЫХ РУД, включающий дозирование шихты из марганцевой руды, флюсов и восстановителя , загрузку ее на колошник печи, непрерывноепроплавление при поддержании отношения суммы оксидов кальция и магния к оксиду кремния в шлаке равным 1,6-1,65 и периодический вьтуск расплава из печи, отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения марганца, качества сплава и производительности печи, в шихту вводят восстановитель в стехиометрически необходимом соотношении , а флюсы - из расчета получе-. ния отношения оксида кальция к оксиду кремния, -равного 0,7-0,8, и отношения суммы оксидов кальция и магния к окскцу кремния, равного 0,85-1,0, избыток восстановителя в виде порошкообразной смеси со свежеобожженным флюсом вдувают кислородом в шлак или. иа поверхности раздела шлак - металл, при этом расход, кислорода составляет 170-210 м на 1 т получаемого сплава, а расход восстановителя и флюса на (Л 1 м вдуваемого кислорода соот.ветственно 1,7-2,0 и 1,6-2,5 кг. 2.Способ по п. 1,отлича ю ,щ и и с я тем, что вместе с флюсами вдувают флотоконцентрат в количестве 5-10% от расхода флюсов. 3.Способ по пп. 1 и 2, отлиел чающийся тем, что коксофлюсоч вую смесь вдувают с помощью кислорода в течение в,торой половины времени между выпусками металла из печи.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
4(s1) С 22 С 33/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3624920/22-02 (22) 15.07.83 (46) 23.05.85. Бюл. N- 19 (72) Н.В.Толстогузов и Г.В.Серов (71) Сибирский ордена Трудового
Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 669.168(088.8) (56) 1. Елютин В.П. и др. Производство ферросплавов. М., Металлургиздат, 1957, с. 112-118.
2., Толстогузов Н.В., Якушевич Н.Ф.
Исследование плавки ферромарганца из концентратов карбонатных руд Усинского месторождения. — "Известия вузов. Черная металлургия". 1967, В 4, с. 55-59. (54)(57) 1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ УГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОМАРГАНЦА ИЗ БЕДНЫХ РУД, включающий дозирование шихты из марганцевой руды, флюсов и восстановителя, загрузку ее на колошник печи, непрерывное проплавление при поддержании отношения суммы оксидов кальция и магния к оксиду кремния в шлаке равным 1,6-1,65 и периодический .выпуск расплава из печи, о т л и„„Я0„„1157107 A ч ающий ся тем, что, с целью повышения извлечения марганца, качества сплава и производительности печи, в шихту вводят восстановитель в стехиометрически необходимом соотношении, а флюсы — из .расчета получе-. ния отношения оксида кальция. к оксиду кремния, равного 0,7-0,8, и отношения суммы оксидов кальция и магния к оксиду кремния, равного 0,85-1,0, избыток восстановителя в виде порошкообразной смеси со свежеобожженным флюсом вдувают кисЛородом в шлак или. на поверхностЬ раздела шлак — металл,. при этом расход. кислорода составляет
170-210 м на 1 т получаемого сплава, а расход восстановителя и флюса на
1 м вдуваемого кислорода соответственно 1,7-2,0 и 1,6-2,5 кг.
2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю,шийся тем, что вместе с флюсами
L вдувают флотоконцентрат в количестве
5-10Х от расхода флюсов.
3.. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что коксофлюсовую смесь вдувают с помощью кислорода в течение вуорой половины времени между выпусками металла из печи.
1157107 г
Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству ферросплавов, в частности углеродистого ферромарганца в мощных руднотермических печах. 5
Известен способ выплавки углеродистого ферромарганца, включающий дозировку материалов, непрерывную загрузку их в электропечь, проплавление и периодический выпуск металла и шлака (1).
Данный способ не позволяет получать из бедных руд высокое извлечение марганца, что приводит к понижению его качества и, в частности, 15 к повьппению в нем содержания фосфора.
Последнее связано с тем, что при использовании бедных руд в электропечи образуется большое количество шлака, в который вследствие того, что вос- 20 становление марганца по реаКции
Мо+{1+Х) С=ИС„+СО протекает при температурах, заметно превьппающих температуры шлакообразования, переходит почти весь марга- 25 нец, содержащийся .в бедных рудах.
Так, например, при плавке ферромарганца иэ руды с .содержанием 44-46Х
Мп и 23-247. SiO> на 1 т ферромарганца образуется - .1,9 т шлака, что при gp обычном содержании марганца в нем (13-157) приводит к тому, что в товарный ферромарганец извлекается лишь
68-73Х марганца.
Наиболее близким по достигаемому эффекту к предлагаемому является способ выплавки углеродистого ферромарганца из бедных руд, включающий дозирование шихты из марганцевой руды, флюсов и восстановителя (кокса), 40 загрузку в печь, непрерывное проплавление с поддержанием основности шлаСа0+ИаО ка --.— — - - = 1,6-1,65, периодический выпуск металла и шлака L2) .
Однако известный флюсовый способ 45 выплавки ферромарганца не позволяет достичь из бедных, кремнеземистых руд такое же зысокое извлечение, как I это имеет место при флюсовой плавке из богаты руд. Это связано с тем, 50 что для ошлакования кремнезема из бедных руд требуется большое количе" ство оснований (СаО и И О), вводить которые вынуждены известняком или необожженным доломитом. Это приводит 15 к значительному повьппению расхода электроэнергии. Кроме того, флюсы, при большом их расходе, не успевают раствориться в шлаке. Так, например, разложение карбонатов и нагрев дополнительного количества газов (углекислоты) до температуры отходящих газов из 1 т известняка с учетом электрического и теплового КПД печи увеличивает расход электроэнергии на 830-900 кВт.ч.
Применение вместо марганцевой руды офлюсованного агломерата вследствие того, что офлюсованный марган- цевый агломерат при его основности вьппе 0,7-0,8 невлагостоек и разлагается в воронках закрытой печи, приводит к полному расстройству процесса.
При плавлении шлака происходит сегрегация шихты по удельному весу.
Кокс, обладая низким объемным весом, сосредотачивается в верхних слоях шлака. В результате этого в нижних слоях шлака, особенно в зонах, удаленных от электродов, восстановление марганца, даже при высокой его основности и высоких температурах практически не идет.
Цель изобретения-повышение извлечения марганца, качества сплава и производительности печи.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки углеродистого ферромарганца из бедных марганцевых руд, включающему дозирование шихты из марганцевой руды, флюсов н восстановителя, загрузку ее на колошник печи, непрерывное проплавление при поддержании отношения суммы оксидов кальция и магния к оксиду кремния в шлаке равным 1,6-1,65 и периодический выпуск расплава из печи, в шихту вводят восстановитель в стехиометрически необходимом соотношении, а флюсы — из расчета получения отношения оксида кальция к ок сиду кремния, равного 0,7-0,8, и отношения суммы оксидов кальция и магния к оксиду кремния, равного 0,851,0, избыток восстановителя в виде порошкообразной смеси со свежеобожженным флюсом вдувают кислородом в шлак или на поверхность раздела шлак — металл, при этом расход кислорода составляет 170-210 м на 1 т получаемого сплава, а расход восстановителя и флюса на 1 м вдуваемого кислорода соответственно 1,7-2,0 и 1,6-2;5 кг, з 1 I 57
Кроме того, вместе с флюсами вдувают флотоконцентрат в количестве
5-10Е от расхода флюсов.
Причем коксофлюсовую смесь вдувают с помощью кислорода в течение. 5 второй половины времени между выпусками металла из печи.
Поддержание укаэанной основности первичных шлаков обеспечивает получение повышенной температуры в печи (1600-1720 С), максимальной активности закиси марганца, при минимальной активности кремнезема, что позволяет почти исключить восстановление кремния даже при конечной концентра- 15 ции ИпО 3-4Х. Кроме того, ускоряется растворение оснований и обеспечивается получение более тугоплавких шлаков. Понижение отношения Сао/Si02 меньше 0,7 и повышение больше 0,8 20 при йижнем и верхнем соотношении (Ca0+Mg0)/Si0 приводит к значитель2 ному понижению температуры плавления первичныхшлаков и к затруднениям с выпуском шлаков из печи, так как при 25 этом тугоплавкие печные шлаки сильно охлаждаются холодными первичными шлаками.
Вдувание восстановителя в шлак или на поверхность шлак — металл 30 приводит к тому, что шлак насыщается мелкодисперсным коксом. Последний, .вследствие малого размера его частичек, из шлака всплывает медленно.
Часть мелочи кокса, всплывающая из шлака к поверхности раздела жидкий шлак — твердая шихта, где приводит к расстройству процесса, так как электропроводность мелочи кокса мало отличается от электропроводности шлака. Это позволяет создавать, без опасения за положение электродов, в шлаке вместо обычного избытка кокса (10-157) избыток в пределах 2540Х от стехиометрического н повысить 4 полноту и скорость восстановления закиси марганца.
Однако введение избытка кокса в восстанавливаемые шлаки даст эффект лишь в том случае, если в печи gg будет поддерживаться температура, обеспечивающая возможность получения низкой концентрации ИпО в шлаке, активность закиси марганца в шлаке будет высока, а содержание оснований в шлаке достаточно для .того чтобы в максимальной степени ограничить восстановление кремния.
107 4
При расходе кокса в составе смеси 1,7-2,0 кг/м кислорода и расходе кислорода 170 †2 м на 1 т получаемого сплава в IIIJIBK дополнительно вносится 80-150 кг мелкодисперсного кокса. Это создает в шлаке необходимый избыток восстановителя и позво ляет восстановить дополнительно
300 кг марганца. Полезное использование порошка кокса при вдувании его в шлак составляет 30-40Х. Поэтому уменьшение расхода кокса ниже
1,7 кг/м кислорода приводит к понижению извлечения марганца из руды.
Значительный избыток восстановителя, который достигается при расходе порошка кокса ) 2,0 кг/м кислорода, может при повышенной температуре в печи привести к содержанию кремния в сплаве выше допустимого.
Расход флюса в составе смеси
1,6-2,5 кг/м кислорода позволяет обеспечить возможность их быстрого растворения с сохранением оптимального уровня температур шлака (16001720 С) .
При расходе флюса менее 1,6 кгlм кислорода наблюдается увеличение температуры шлака до 1800 С и возрастание испарения марганца, а при расходе более 2,5 кг/м кислорода — сниже,ние температуры шлака, ухудшение растворения флюса, увеличение потерь марганца со шлаком.
Расход кислорода на 1 т получаемого сплава установлен с учетом необходимости сжигания части восстанови.теля (кокса) для обеспечения поступления дополнительной теплоты, необходимой на ассимиляцию вдуваемых флюсов без снижения температуры шлака.
При расходе кислорода менее
170 м на 1 т сплава увеличиваются потери марганца со шлаком, а металл вследствие недостаточной основности шлака становится нестандартным по содержанию кремния. При расходе кислорода более 210 и на 1 т сплава повышается температура плавления и вязкость отвального шлака. Это увеличивает как потери марганца со шлаком, так и его потери испарением.
Для повышения извлечения марганца важно, чтобы вдуваемые кислородом флюсы быстро и полностью ассимилировались. Как показывают исследования, растворение флюсов значительно ускоряется, если к извести примешивается
5-107, порошка марганцевой руды.
1t 57107
ПлавНа по известному способу
Плавки с вдуванием кислорода кокосовой и флюсовой пыли
Показатели
2 3
Исходная шихта:
Сао/Sio
0,6 0,7
0,9 1,0
0,8 0,85 1,1
Ов95 1ь 1 1 ° 25
0,7 (CaO+NgO) /SiO
0,85
190
170 220
Нет
Расход коксовой, пыли, кг/м
1,5 1,7 1 1,85 2,0 2,2 Нет
Расход флюсовой кг/мз
1,4 1,6
2,6 Нет
2,1
2,5
Химический состав сплава, %:
Ип
78,0 78,7
80 80
80
2,6 1,25 0,4
0,45 0,39 0,39
0,57 4,2 1,2
0,39 О, 35 0,45
В этом случае также заметно уменьша ется окисление металла кислородом.
Дальнейшее увеличение расхода порошка руды мало изменяет скорость растворения, но сильно охлаждает вду- 5 ваемые газы, кокс и известь (за счет развития прямого восстановления).
При расходе порошкообразной руды менее 5% вынос порошкообразных флюсов (извести, доломита или их смесей) уве-1О личивается, так как заметно уменьшается их взаимодействие во взвешенном состоянии.
В качестве порошкообразного материала для вдувания вместе с порошка- 15 ми флюсов и кокса можно использовать флотоконцентраты, которые не находят применения, так как для способа окомкования — агломерации они непригодны. Перед вдуванием флотокон- 20 центраты сушат при 300-350 С до полного удаления влаги.
Вдувание целесообразно осуществлять во второй половине очередной плавки, поскольку к этому времени 25 создается слой металла и шлака с относительно высоким содержанием окислов марганца.
Расход кислорода, мз /т 150 210
Для промышленного опробования предлагаемого способа проведены плавки на прямоугольной электропечи мощностью 63 ИВА. Вдувание пылеобразной смеси осуществляли с помощью водоохлаждаемых фурм, стационарно установленных в печи, внешняя оболочка фурмы выполнена из графитового электрода. Фурми были установлены по одной в промежутках электродов.
Результаты плавок в сравнении с известным способом представлены в таблице.
Предлагаемый способ выплавки ферромарганца по сравнению с известным позволяет повысить извлечение марганца из бедных руд на 7-10% и качество ферромарганца по содержанию в нем примесей (снизить содержание фосфора на 0,04-0,06 мас.%; содержание кремния до 0,2-0,4%), а также уменьшить расход электроэнергии более чем на
1000 кВт ч/т и марганцевой руды на
12-13% и повысить производительность электропечей на 25-29%.
1157107
Продолжение таблицы
Плавки с вдуванием кнсловоаа1 кокосовой и флюсовои пыли
Плавка по известному способу
Показатели
2 3 4 5
Химический состав шлака, %
Ип
6,4 3,0 13,5
33,5 30,3 34,0
6,2
12,45
5,8
SiO
33,7 359"0
33,6
10,0
10,6
9,5
10,0 10,6
1,31 1 1,7
MgO
5,0
1,296
СаО/8iO
1,34
1,0
Кратность шлака, т/т
1 77 1 55 1 64 1 64 Шлак не 1 85 выходит иэ печи
Распределение марганца, %.. . в металл
69,6
82,0 78,0 71,0
83,4
82,3
4,8 19,0
19,2 9,3
11,2 7,3
10,8
10,5 в шлак
7,2
7,2 17,2 10,0 улет и потери
2160 флотоконцентрат (Мп 44%; Sio< 24%) 20
45
30
340 2 90
135 230
450 405
35 95
210 355 доломит известняк кокс
440
545 490 94-5 . 410 445 485
405 пыль коксовая* пыль флюсовая
115
130 206
360 570
455 электроэнергия, кВт ч
4360 3730 3710 3820 4240 4965
*За вычетом пыли, окисляемой несущим газом — кислородом.
ВНИИПИ Заказ 3288/26 Тираж 583 Подписное
Филиал ППП "Патент", r.Óèãîðîä, ул.Проектная, 4
Расходные показатели, кг/т:
-агломерат (11п 44%; БзО 23%;
P 0,20%) 2580
2164 2197 2240 2520