СПОСОБ ДЕФОСФОРАЦИИ ФЕРРОМАРГАНЦА Российский патент 2003 года по МПК C21C7/64 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве ферросплавов.

Марганцевые ферросплавы находят очень широкое применение в черной металлургии. За последнее время потребность в марганцевых сплавах с пониженным содержанием фосфора непрерывно повышается. Марганцевые руды, а также производимые из них ферросплавы в странах СНГ отличаются высокой концентрацией фосфора. Ежегодно в этих странах марганцевые ферросплавы вносят в сталь примерно 10 тыс. т фосфора. Допустимая концентрация фосфора в марганцевых ферросплавах за последние годы возросла практически вдвое. Фосфор оказывает влияние на качество любых марок стали. Он способствует развитию хладнолома, понижает ударную вязкость стали, особенно при низких температурах. Для понижения содержания фосфора в стали очень важным представляется понижение его концентрации в ферросплавах и прежде всего в марганцевых /Гасик М.И. Электротермия марганца. Киев: Техника, 1979 - 167с.; Лякишев Н.П. Сталь, 9, с.1-6/.

Дефосфорацию ферромарганца можно проводить как в восстановительных, так и в окислительных условиях. Так, после обработки углеродистого ферромарганца магнием при изотермической выдержке (t=900^oС) и после обработки в воде и растворе кислоты степень дефосфорации составляла 80% /Колоярцев В.Л., Сафиуллин Р.Б., Журавлев В.М. В сб.: Производство ферросплавов. М.: Металлургия, 1974, 3, с.160-171/.

Наиболее близким к заявляемому является способ дефосфорации ферромарганца /Дефосфорация высокоуглеродистого ферромарганца расплавом NaCl-NaOH. Kaneko Kyojiro, Sano Nobuo. Тэцу то хаганэ. J.Iron and Steel Inst. Jap. 1983, 69, 3 - p.480-482/, по которому порошкообразный ферромарганец обрабатывали солевым расплавом NaOH-NaCl при температуре 900-950^oС и выдержке 120 мин. Однако NaOH принадлежит к вредностям первой категории.

Задачей изобретения является увеличение эффективности дефосфорации, уменьшение затрат на дефосфорацию, а также использование экологически чистых веществ.

Поставленная задача достигается тем, что для дефосфорации используются недефицитная натриевая соль NaCl и обычная сода Na₂CO₃, а дефосфорация производится при пониженных температурах (от 900 до 950^oС). Дробленый ферромарганец (от 1 до 3 мм) смешивают со смесью NaCl-Nа₂СО₃ (1-3:1) в соотношении (1: 1-2) в алундовых тиглях, после чего тигли со смесью подвергают изотермической выдержке при температуре 900-950^oС в течение 120 мин в атмосфере воздуха в муфельной нагревательной печи.

Смесь NaCl-Na₂CO₃ плавится при температуре 800^oС. Это позволяет вести дефосфорацию при пониженных температурах. Степень окислительной дефосфорации, как известно, с понижением температуры повышается. В результате расход дефосфоратора понижается. С понижением температуры практически устраняются и потери металла испарением, что является бичом для марганцевых сплавов (марганец, как известно, отличается аномально низкой температурой кипения около 2000^oС).

Пониженная температура плавления смеси NаСl-Nа₂СО₃ делает расплав гомогенным и ускоряет дефосфорацию сплава. Растворенный в смеси Na₂CO₃ участвует в окислительной дефосфорации сплава по реакции
2Мn₃Р + 3Nа₂СО₃ = 2Na₃(РO₄)₂ + СО + 2Мn₃С
Высокая степень дефосфорации в твердом состоянии сплава достигается вследствие проникновения флюса в микротрещины ферромарганца. Кроме того, NaCl является растворителем для ортофосфата натрия Na₃(PO₄)₂. Оптимальное соотношение металл-смесь NaCl-Na₂CO₃ (1-3:1) составляет 1:1-2.

Пример 1. Предлагаемый способ реализуют в промышленных условиях следующим образом. Сплав выплавляется в печи 63 МВА из карбонатной или смеси карбонатной и бедной окисной руды. Сплав разливается в плоские слитки толщиной 85 мм. Затем слитки дробятся и товарный сплав определенной фракции идет потребителю, а образующаяся в результате дробления мелочь (от 10 до 15%) смешивается со смесью NаСl-Na₂СО₃ в мульде. Затем мульду помещают в нагревательную печь с температурой 900-950^oС, а после двухчасовой выдержки сплав промывают водой и просушивают. Хлористый натрий после регенерации раствора возвращается для повторного использования, а очищенный от фосфора сплав (от 0,18 до 0,30% Р) можно либо переплавлять, либо использовать при суспензионной разливке, что позволит получать сплавы с пониженным содержанием фосфора.

Пример 2. В лабораторных условиях предварительно дробленый ферромарганец (от 1 до 3 мм) засыпают в алундовые тигли, сверху насыпают смесь NaCl-Nа₂СО₃ (1-3: 1) в соотношении компонентов (1:1-2) и выдерживают при температуре 900-950^oС в течение 120 мин. Металл затем отмывают от NaCl и Na₃(PO₄)₂ в горячей воде. При этом получают следующие результаты (таблица).

Как видно из данных, приведенных в таблице, обработка ферромарганца смесью NaCl-Na₂CO₃ позволяет понизить содержание фосфора в металле примерно на 67-75%. Увеличение расхода смеси не увеличивает степень дефосфорации.

Предлагаемый способ позволяет:
1. Производить ферромарганец с содержанием фосфора 0,18% из обычных концентратов, в том числе карбонатных.

2. Хлористый натрий полностью вернуть для повторного производства.

3. Простота и экологичность дефосфорации по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для обработки ферросплавов. Способ включает дробление сплава ферромарганца, его смешение с дефосфоратором, выдержку при 900-950^oС в течение 120 мин. В качестве дефосфоратора используют смесь NaCl -Na₂CO₃ (1-3:1), которую смешивают с ферромарганцем в соотношении 1:1-2. Изобретение позволяет производить ферромарганец с содержанием фосфора 0,18% из обычных концентратов, в том числе карбонатных, и полностью вернуть для повторного производства хлористый натрий. 1 табл.

Способ дефосфорации ферромарганца, включающий дробление сплава ферромарганца, его смешение с дефосфоратором, выдержку при 900-950^oС в течение 120 мин, отличающийся тем, что в качестве дефосфоратора используют смесь NaCl - Na₂CO₃ (1-3:1), которую смешивают с ферромарганцем в соотношении 1: 1-2.