Способ выплавки углеродистого ферромарганца из бедных руд

Способ выплавки углеродистого ферромарганца из бедных руд

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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