Шихта для получения сплавов бария с кремнием

Шихта для получения сплавов бария с кремнием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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.