СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОМАРГАНЦА В ДОМЕННЫХ ПЕЧАХ Российский патент 1999 года по МПК C21B5/00 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферромарганца в доменных печах.

При выплавке ферромарганца для высокопроизводительной работы доменной печи особенно важен правильный подбор шлакового режима.

Известно [1] , что поддержание основности шлака в пределах CaO/SiO₂ = 1,1-1,6 позволяет обеспечить высокий физический нагрев горна и продуктов плавки и, тем самым, создать наиболее благоприятные условия для восстановления оксида марганца (MnO) и увеличить коэффициент утилизации марганца, снизить выход шлака и уменьшить расход кокса.

При традиционной технологии выплавки ферромарганца в доменной печи, включающей восстановление и проплавку, как правило, "кислых" марганцевых руд или их концентратов и железосодержащих компонентов (металлодобавка, окатыши и др. ), получения тугоплавких шлаков нужной основности достигают за счет добавления в шихту основного флюса - смеси обычного и доломитизированного известняка [2].

Недостатком данной технологии, принятой нами за прототип, является необходимость использования в составе шихты большого количества обычного и/или доломитизированного известняка (0,5- 1,0 т/т ферромарганца), а также дорогостоящих и дефицитных железорудных окатышей и металлодобавок, железной руды, что приводит к увеличению выхода шлака, перерасходу кокса и увеличению себестоимости ферромарганца.

Указанные недостатки пытались устранить, используя в шихте при выплавке ферромарганца офлюсованный марганцовистый материал (ОМА) [3]. Однако, несмотря на то, что использование ОМА позволило значительно снизить расход сырого флюса, данный метод не нашел широкого применения в производстве, так как, с одной стороны, не удалось достичь рационального режима спекания ОМА, а с другой стороны, такой путь приводит к существенному (на 40-50%) удорожанию стоимости марганецсодержащей части шихты.

Целью изобретения является частичный или полный вывод из состава доменной шихты при выплавке ферромарганца сырого флюса (обычного и доломитизированного известняка) и дорогостоящих железосодержащих компонентов, повышение производительности печи, снижение расхода кокса и себестоимости сплава.

Указанная цель достигается тем, что в способе выплавки ферромарганца, включающем загрузку в доменную печь марганецсодержащих рудных материалов, твердого топлива, железосодержащих материалов и шлакообразующих компонентов, согласно изобретению в качестве шлакообразующего компонента предлагается использовать ферритно-кальциевый флюс (ФКФ), состоящий из оксидов Fe, Si, Ca и других элементов, входящих в железорудный материал, в котором отношение CaO/SiO₂ составляет не менее 3 при содержании Fe_общ не менее 27% и SiO₂ от 1 до 7%.

ФКФ, у которого увеличено содержание SiO₂ или уменьшено соотношение CaO/SiO₂ как правило, обладает низкой механической прочностью и его использование ухудшает газодинамические условия в печи, что приводит к снижению ее производительности.

Предлагаемый для использования ферритно-кальциевый флюс представляет собой частный случай ферритно-кальциевого флюса, описанного в [4].

В общем случае для получения ФКФ предложено [4] использовать шихту, содержащую отходы или смесь отходов металлургического передела, кальций- и магнийсодержащие материалы и твердое топливо. Равномерность и тонкий помол шихты, необходимый избыток топлива обеспечивают при производстве ФКФ полное разложение известняка, переход извести в прочные и не распадающиеся при хранении минералы, что гарантирует его высокую прочность, особенно при перегрузках и длительном хранении, и минимальное содержание мелочи 5-0 мм.

Получаемый ФКФ представляет собой достаточно дешевый и легко доступный материал.

Количество ферритно-кальциевого флюса, необходимое для получения 1 тонны ферромарганца (Q_фкф ) в каждом конкретном случае рассчитывается исходя из следующего соотношения:

где Mn, C, Si, P, S - содержание соответствующих элементов в одной тонне ферромарганца заданного состава, кг;
Q_k, Q_mp, Q_фкф, Q_жк - удельный (на 1 тонну ферромарганца) расход соответственно кокса, марганцевых руд, ферритно- кальциевого флюса, других железосодержащих компонентов, кг/т;
Fe_зк, Fe_mp, Fe_фкф, Fe_жк - содержание железа соответственно в золе кокса, конкретной марганцевой руде, ферритно-кальциевом флюсе, другом конкретном железосодержащем компоненте, мас. доля;
A_к - содержание золы в коксе, мас. доля
В заявляемом способе в шихте для получения ферромарганца могут быть использованы как окисленные, так и карбонатные марганцевые руды.

Использование при выплавке ферромарганца ФКФ с заданными параметрами приводит к снижению расхода дефицитных и дорогостоящих компонентов и сырого флюса.

Предельный расход ФКФ определяется содержанием железа в ферромарганце и ФКФ согласно приведенной формуле.

Принимая во внимание минимально возможное (согласно ГОСТу) содержание Mn в ферросплаве 65%, очевидно, что содержание железа в нем может составить 25-35%, что соответственно определяет максимальный уровень расхода ФКФ в пределах 250-400 кг/т сплава.

Пример. В промышленных условиях (АО "Косогорский метзавод) провели выплавки ферромарганца по способу-прототипу и заявляемому способу с использованием ФКФ, имеющего следующие параметры, (%): 54.4 Fe_общ, 14.1 FeO, 12.1 CaO, 3.9 SiO₂, 0.95 Al₂O₃, 0.70 MnO.

Исходные параметры процесса и полученные результаты приведены в таблице.

Сравнение результатов показывает, что использование при выплавке ферромарганца (в расчете на 1 тонну) 251 кг ФКФ помогло вывести из шихты 124 кг дефицитной металлодобавки, 144 кг известняка и 195 кг доломита, а также снизить расход кокса на 90 кг. При этом производительность печи увеличилась с 167 т до 187 т/сутки.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет:
- уменьшить содержание или вывести из состава шихты дефицитные металлодобавки, а также окатыши или железные руды, увеличивающие выход шлака, расходы флюса и кокса;
- значительно сократить или прекратить подачу в шихту сырого флюса;
- повысить основность и температуру плавления первичных шлаков, улучшив соответственно условия нагрева продуктов плавки и условия восстановления оксида марганца;
- повысить производительность печи, вследствие снижения удельного (на 1 т ферромарганца) расхода флюса, выхода шлака, горнового и колошникового газов;
- повысить устойчивость технологического режима и схода шихты, коэффициенты использования тепла;
- снизить удельный расход кокса;
- увеличить коэффициент утилизации марганца.

Литература
1. Воловик А.В., Тулуевская Т.А. Шлаковый режим при выплавке ферромарганца в больших доменных печах//Сталь. - 1967. - N 7. - c. 587-589.

2. Величко Б. Ф. , Гаврилов В.А., Гасик М.И и др. Металлургия марганца Украины//Киев. - Техника. - 1996. - с. 242-243.

3. Солдаткин А.И. Получение высокоофлюсованного агломерата из марганцевой руды//Сб. Трудов УкрНИИМет "Технология производства и свойства металлов". - 1958. - вып. IV. - с.49-71.

4. Патент РФ N 2087557 C 22 B 1/16, C 21 C 5/06, опубл. 20.08.97, бюл. N 23б

Изобретение относится к производству ферромарганца в доменных печах. Способ выплавки ферромарганца включает загрузку в доменную печь марганецсодержащих рудных материалов, твердого топлива, железосодержащих материалов и шлакообразующих компонентов, в числе которых предлагается использовать ферритно-кальциевый флюс (ФКФ), состоящий из оксидов Fe, Si, Са и других элементов, входящих в железорудный материал, в котором отношение СаO/SiO₂, составляет не менее 3 при содержании Fe_общ не менее 27% и SiO₂ от 1 до 7%. Расчет количества вводимого ФКФ проводят по формуле :

где Mn, С, Si, P, S - содержание соответствующих элементов в одной тонне ферромарганца заданного состава, кг; Q_к, Q_тр, Q_фкф, Q_жк - удельный (на 1 т ферромарганца) расход соответственно кокса, марганцевых руд, ферритно-кальциевого флюса, других железосодержащих компонентов, кг/т; Fe_зк, Fe_тр, Fe_фкф, Fe_жк- содержание железа соответственно в золе кокса, конкретной марганцевой руде, ферритно-кальциевом флюсе, другом конкретном железосодержащем компоненте, мас. доля; А_к - содержание золы в коксе, мас. доля. Использование ФКФ в качестве шлакообразующего компонента в доменной шихте при выплавке ферромарганца позволяет частично или полностью вывести из состава шихты сырой флюс и дорогостоящие железосодержащие компоненты и повысить производительность печи. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ выплавки ферромарганца в доменной печи, включающий загрузку в доменную печь марганецсодержащих рудных материалов, твердого топлива, железосодержащих материалов и шлакообразующих компонентов, отличающийся тем, что в качестве шлакообразующего компонента используют ферритно-кальциевый флюс, состоящий из оксидов Fe, Si, Ca и других элементов, входящих в железорудный материал, в котором отношение CaO/SiO₂ составляет не менее 3 при содержании Fe_общ не менее 27 мас.% и SiO₂ от 1 до 7 мас.%. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ферритно-кальциевый флюс вводят в доменную печь в количестве, определяемом соотношением

где Mn, C, Si, P, S - содержание соответствующих элементов в 1 т ферромарганца заданного состава, кг;
Q_к, Q_mp, Q_фкф, Q_жк - удельный (на 1 т ферромарганца) расход соответственно кокса, марганцевых руд, ферритно-кальциевого флюса, других железосодержащих компонентов, кг/т.

Fe_зк, Fe_mp, Fe_фкф, Fe_жк - содержание железа в соответственно золе кокса, конкретной марганцевой руде, ферритно-кальциевом флюсе, другом конкретном железосодержащем компоненте, мас.доля;
А_к - содержание золы в коксе, мас.доля.