СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА, СОДЕРЖАЩЕГО МАРГАНЕЦ И КРЕМНИЙ Российский патент 1996 года по МПК C22C33/04 

Описание патента на изобретение RU2061779C1

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению ферросплавов, содержащих марганец и кремний.

В настоящее время ферросплавы, содержащие марганец и кремний (силикомарганец), получают одновременным восстановлением марганца и кремния непрерывным процессом в рудовосстановительных печах из шихты, содержащей марганцевую руду, кварцит и коксик (см. М.А.Рысс, Производство ферросплавов. М. "Металлургия", 1985,с. 166-169).

Наряду с применяемым способом, известны способы-аналоги. Силикомарганец получают в рудовосстановительных печах карботермическим процессом из шихты, содержащей марганцевую руду, кварцит и коксик с последующей обработкой расплава после выпуска в ковше кислородом или газом, содержащим кислород, для уменьшения содержания в расплаве алюминия и кальция (см. патент США N 3369887, кл.75-10 от 11.12.64);
силикомарганец получают путем смешивания марганцевой руды с кремнеземом, восстановителем и железной рудой или железосодержащим шлаком крупностью менее 10 мм при температуре более 900oС во вращающейся или дуговой печи с получением расплава, содержащего силикаты железа и марганца, который затем покрывают восстановителем и плавят в дуговой рудовосстановительной печи (Заявка Японии, N 50-10525 от 10.03.70);
силикомарганец получают проплавленном в рудовосстановительной печи шихты, состоящей из кварцита, марганецсодержащего материала и коксика с периодической, через 3-20 минут, загрузкой смеси карбида кремния н железа в соотношении (1:0,1) (1:0,9) (см.авт.св. СССР N 459508, кл. С21С, 21.11.72 ).

В качестве прототипа принят способ получения силикомарганца, заключающийся в загрузке и проплавлении в электродуговой печи шихты, состоящей из марганецсодержащих материалов, восстановителя и флюса и выпуске расплава и отделении шлака (см. В.И.Емлин, М.И. Гасик. Справочник но электротермическим процессам. М. "Металлургия". 1978, с. 123.).

Недостатком известных способов и способа-прототипа является невозможность использования для получения ферросплава, содержащего марганец и кремний (силикомарганец), марганецсодержащих продуктов с высоким содержанием фосфора вследствие высокой степени его перехода в ферросплав в процессе восстановительной плавки.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что получение ферросплава, содержащего марганец и кремний, осуществляют в рафинировочной печи следующим образом. Шихта на плавку состоит из марганецсодержащих материалов, в качестве которых используют оксидные марганцевые материалы (например,марганцевый концентрат, полученный обогащением марганцевой руды, природная марганцевая руда, низкофосфористые марганцевые шлаки) и отходы производства ферромарганца (например, шлам газоочисток доменных печей, выплавляющих углеродистый ферромарганец, в котором отношение содержания фосфора к марганцу находится в пределах 0,015 0,02 и использование которого для получения силикомарганца по известным технологиям приводит к значительному загрязнению сплава фосфором), восстановителя и флюса, в качестве которых используют ферросилиций и известь. В начале плавки в печь задают часть шихты, содержащей отходы производства ферромарганца, и проплавляют ее на 70-80 что обеспечивает пониженную температуру процесса и оптимальные условия протекания реакций:
Mn2P + 2Si 2 MnSi + P (1)
4 СаО + 3 Si CaSi2 + Ca3O2 • SiO2 (2)
3 CaSi2 + 2P Ca3 P2 + 6Si (3)
или суммарной реакции:
2 Mn2P + 7Si + 12 CaO 4 MnSi + Ca3P2 + 3(Ca3O2•SiO2) (4)
Фосфор, находящийся в марганецсодержащем материале в виде фосфорита или других фосфатов, также переходит в фосфид кальция по реакции:
2 Са3(РО4)2 + 11 Si + 28 СаО 2Са3 Р2+ 6(Ca3O2 • SiO2) + 5(2CaO • SiO2), (5)
являющейся суммарной реакцией трех реакций (2), (3) и (6);
2Ca3(PO4) + 5Si + 4CaO 5 (2 CaO • SiO2) (6)
По этим реакциям фосфор преимущественно переходит в шлак, который выпускается из печи. Затем в печь загружают остальную часть шихты и полностью проплавляют. При этом температура расплава повышается, что смещает прохождение реакций (4) и (5) влево, н вследствие незначительного содержания (после выпуска обогащенного фосфором шлака) фосфора в шихте, загруженной в этот период, степень насыщения фосфором полученного сплава не высока. После окончания проплавления в печь дополнительно загружают ферросилиций в количестве 2-5 от загруженного с шихтой и проплавляют. При этом достигается более полное восстановление марганца из оксидного расплава вследствие смещения равновесия при увеличении содержания кремния в сплаве, что способствует снижению отношения содержания фосфора к марганцу.

При степени проплавления шихты, заданной в печь в первый период, меньше 70% количество фосфора, переведенного в оксидную фазу в виде Ca3P2, незначительно и содержание фосфора в конечном сплаве увеличивается, а при степени проплавления более 80 способствует увеличению температуры расплава в печи, что вызывает смещение прохождения реакций (4) и (5) влево, что также способствует увеличению степени перехода фосфора в получаемый сплав.

Совместное проплавление всех шихтовых материалов при одновременной загрузке в печь приводит к увеличению в сплаве содержания фосфора, т.к. он не удаляется из зоны реакции со шлаком.

Если после окончания плавления заданной шихты в печь дополнительно вводить ферросилиций в количестве менее 2 от заданного с пихтой на плавку, то снижается извлечение в сплав марганца. Введение дополнительно более 5 ферросилиция от заданного с шихтой приводит к снижению в сплаве марганца вследствие дополнительною перехода в сплав кремния, что не позволяет получать сплав с требуемым содержанием марганца.

Выплавка ферросплава, содержащего марганец и кремний, по предлагаемой технологии позволяет использовать в шихте до 60 70 марганецсодержащих материалов с высоким содержанием фосфора и получать сплав с требуемым его содержанием, что значительно расширяет сырьевую базу и позволяет использовать для получения ферросплава материалы, которые до настоящего времени не находят применения и скапливаются в отвалах.

Промышленное опробывание способа проводили в рафинировочной печи с трансформатором мощностью 5 МВа при напряжении с низкой стороны 265 В и токе 8976 А.

Для плавок использовали следующие материалы:
высокофосфористые марганецсодержащие отходы (отношение содержания фосфора к содержанию марганца более 0,1) окомкованные до фракции -50 мм шламы газоочистки доменных печей, выплавляющих углеродистый ферромарганец, среднего состава (мас. ): 22,63 Mn общ., 5,0 Feобщ., 17,6 SiO2, 11,3 СаО, 3,7 Al2O3, 2,54 MgO, 16,64 С, 0,14 S, 0,35 P (отношение содержания Р к содержанию Mn 0,11);
оксидный марганцевый материал марганцевый концентрат Чиатурского бассейна по ТУ 14-9-318-66 с содержанием (масс.); 47,9 Mnобщ., 12,2 SiO2, 5,5 СаО, 1,6 FеО, 1,9 Аl2O3, 13,0 потери при прокаливании, 0,17 Р (отношение содержания Р к содержанию МП 0,00355 );
ферросилиций марки ФС65 по ГОСТ 1416-78 с содержанием 66,7 Si, 0,02 Р, остальное железо и примеси; класс крупности 20-40 мм;
известь, соответствующая требованиям ВТТ 139-1-91 с содержанием 95,4 СаО, 4,5 СО2, класс крупности 20-40 мм.

Плавки проводились по трем вариантам предлагаемой технологии. Шихту загружали в печь после выпуска из нее расплава предыдущей плавки при наборе таковой нагрузки. В начале плавки в печь задавали часть шихты, содержащей отходы производства ферромарганца, ферросилиций и известь, проплавляя ее на 70-80 (степень проплавления устанавливали по съему электроэнергии). Количество материалов, загруженных в первый период плавки, и расход электроэнергии по вариантам проводимых плавок представлены в таблице 1. Далее на поверхность расплава дополнительно вводили ферросилиций в количестве 2 5 от израсходованного на плавку и после окончания проплавления из печи выпускали расплав в футерованный ковш, после чего шлак сливали в шлаковни, а металл разливали в изложницы. После охлаждения металл извлекали, поплавочно взвешивали и взятые от него пробы анализировали на содержание Mn, Si и P. Результаты анализа проб представлены в таблице 2.

Для сравнения провели мазки по варианту 4. Все компоненты шихты по этому варианту смешивались полностью и загружались также в два периода (с пропорциональным распределением шихты в каждом из периодом, аналогично вариантам 1-3) с полным проплавлением шихты на каждом варианте, выпуском из печи шлака после окончания первого периода и всего расплава после окончания второго периода плавки без дополнительного ввода в расплав ферросилиция после проплавления шихты второго периода плавки. Металл этих плавок взвешивали и анализировали аналогично вариантам 1-3.

Пятый вариант соответствует способу-прототипу, где плавки проводились в рудовосстановительной печи на шихте, состоящей из марганцевого концентрата или руды, восстановителя кокса, кварцита и флюса доломита.

Показатели получения ферросплава, содержащего марганец и кремний, представлены в таблице 2, из которой следует, что использование предложенного способа позволит получать ферросплавы с содержанием фосфора, по сравнению с прототипом в 1,42 1,64 раза меньшим на единицу марганца и при этом используя марганцсодержащие отходы с содержанием фосфора на единицу марганца в 10 раз большим, чем по способу-прототипу. ТТТ1 ТТТ2

Похожие патенты RU2061779C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОМАРГАНЦА 1999
  • Дигонский С.В.
  • Дубинин Н.А.
  • Тен В.В.
RU2148102C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БЕДНЫХ ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ СПЛАВА УГЛЕВОССТАНОВИТЕЛЬНЫМ ПРОЦЕССОМ 2008
  • Ишметьев Евгений Николаевич
  • Щетинин Анатолий Петрович
  • Салихов Зуфар Гарифуллович
  • Ермолов Виктор Михайлович
RU2382089C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОМОЛИБДЕНА 1994
  • Серый В.Ф.
  • Зайко В.П.
  • Попов В.П.
  • Байрамов Б.И.
  • Воронов Ю.И.
  • Карнаухов В.Н.
  • Исхаков Ф.М.
  • Рожков С.В.
  • Краснослободцев А.В.
RU2110596C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ, СОДЕРЖАЩЕГО МАРГАНЕЦ, С ИЗВЛЕЧЕНИЕМ МЕТАЛЛОВ 1999
  • Бобкова О.С.
  • Комельков В.К.
  • Лазуткин С.Е.
  • Салаутин В.А.
RU2153023C1
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСИЛИЦИЯ 1994
  • Зайко В.П.
  • Садитдинов В.А.
  • Петров А.А.
  • Карнаухов В.Н.
  • Воронов Ю.И.
  • Лапченков В.И.
  • Исхаков Ф.М.
RU2109836C1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩИХ СПЛАВОВ 2010
  • Серегин Александр Николаевич
  • Ермолов Виктор Михайлович
  • Коноплёв Роман Александрович
RU2455379C1
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАРГАНЦЕВЫХ ФЕРРОСПЛАВОВ 2022
  • Константин Сергеевич
  • Кашлев Иван Миронович
RU2788459C1
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА 1997
  • Чернобровин В.П.
  • Дьяконова Л.А.
  • Зайко В.П.
  • Гордеева Е.А.
RU2115627C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ИЗ ШЛАКА ПРОИЗВОДСТВА ПЕРЕДЕЛЬНОГО ФЕРРОСИЛИКОХРОМА 1993
  • Байрамов Б.И.
  • Воронов Ю.И.
  • Денисов О.В.
  • Зайко В.П.
  • Исхаков Ф.М.
  • Карнаухов В.Н.
  • Середенин В.А.
  • Серый В.Ф.
  • Слепова Л.В.
  • Цирлин В.М.
RU2082785C1
Способ производства мало- и среднеуглеродистого ферромарганца 1988
  • Толстогузов Николай Васильевич
  • Прошунин Иван Евгеньевич
  • Селиванов Игорь Александрович
  • Сигуа Тенгиз Ипполитович
  • Хомасуридзе Шота Николаевич
  • Габриадзе Нугзар Давидович
  • Мосия Джемал Викторович
SU1573045A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 061 779 C1

Реферат патента 1996 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА, СОДЕРЖАЩЕГО МАРГАНЕЦ И КРЕМНИЙ

Использование: металлургия, получение ферросплава, содержащего марганец и кремний. Сущность изобретения: в шихте в качестве восстановителя и флюса используют ферросилиций и известь, в качестве марганецсодержащего материала используют оксидные марганцевые материалы и отходы производства ферромарганца, в начале плавки в печь задают часть шихты, содержащей отходы производства ферромарганца, и проплавляют ее на 70-80 %, загружают остальную часть шихты и полностью проплавляют, затем на поверхность расплава дополнительно вводят ферросилиций в количестве 2-5 % от израсходованного на плавку. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 061 779 C1

Способ получения ферросплава, содержащего марганец и кремний, включающий загрузку и проплавление в электродуговой печи шихты, состоящей из марганецсодержащих материалов, восстановителя и флюса, выпуск расплава из печи и отделение металла от шлака, отличающийся тем, что в шихте в качестве восстановителя и флюса используют ферросилиций и известь, в качестве марганецсодержащего материала используют оксидные марганцевые материалы и отходы производства ферромарганца, в начале плавки в печь задают часть шихты, содержащей отходы производства ферромарганца, и проплавляют ее на 70-80% загружают остальную часть шихты и полностью проплавляют, затем на поверхность расплава дополнительно вводят ферросилиций в количестве 2-5% от израсходованного на плавку.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1996 года RU2061779C1

Способ получения силикомарганца 1972
  • Кожевников Георгий Николаевич
  • Воробьев Виктор Петрович
  • Бойцов Леонид Иванович
SU459508A1
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок 1922
  • Лапинский(-Ая Б.
  • Лапинский(-Ая Ю.
SU21A1
Емлин Б.И., Гасик М.И
Справочник по электротермическим процессам
- М., Металлургия, 1978, с.123.

RU 2 061 779 C1

Авторы

Байрамов Б.И.

Воронов Ю.И.

Гордеева Е.А.

Дегтянников С.Н.

Зайко В.П.

Исхаков Ф.М.

Карнаухов В.Н.

Шилина И.В.

Даты

1996-06-10Публикация

1993-03-19Подача