СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА Российский патент 2007 года по МПК C22C33/04 

Описание патента на изобретение RU2309189C2

Изобретение относится к области черной и цветной металлургии, в частности к переработке хром-, никельсодержащих материалов восстановительной плавкой в электропечах, может быть использовано для переработки хромовых руд и пылевидных отходов производства никелевого штейна.

Известен способ получения феррохрома, имеющий наибольшее распространение на территории РФ, согласно которому хромовая руда в смеси с коксом, флюсующими добавками и отходами производства феррохрома перерабатывается в дуговой электропечи с получением высокоуглеродистого феррохрома.

Основным недостатком известного способа является низкое извлечение хрома ˜87% [Лякишев Н.П., Гасик М.И. Металлургия хрома. М.:ЭЛИЗ, 1999. - 582 с.].

В качестве прототипа принят наиболее близкий по технической сущности к заявляемому способ получения ферросплава, содержащего хром и никель, включающий подготовку исходных шихтовых материалов, плавление шихты в присутствии флюса, обработку полученного расплава и последующую разливку полученного металла [Жучков В.И., Ватолин Н.А., Мальцев Ю.Б. и др. Способ получения ферросплава // Патент РФ №2119546, 1998. - 10 с.(прототип)].

Преимуществом данного способа является возможность получения комплексного хром-, никельсодержащего ферросплава, производство которого обосновано тем, что никель и хром являются элементами одновременно присутствующими в большом количестве марок стали, например в коррозионностойких, кислотоупорных, жаростойких и т.д. Одними из основных недостатков этого способа является использование дорогостоящего восстановителя - коксика и низкое извлечение хрома в металл ˜90%.

Задачей настоящего изобретения является разработка нового способа получения ферросплава, содержащего хром и никель, позволяющего заменить дорогостоящий коксик значительно более дешевым углеродсодержащим восстановителем.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение извлечения хрома в конечный расплав за счет интенсификации перехода никеля, железа и хрома из оксидного расплава в металлическую фазу и активации химических реакций процесса восстановления. Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от прототипа, включающего подготовку исходных шихтовых материалов, плавление шихты в присутствии флюса, обработку полученного расплава и последующую разливку полученного металла, в предлагаемом способе сначала проплавляют хромовую руду в присутствии флюса, а полученный оксидный расплав обрабатывают пылевидными отходами производства никелевого штейна, взятыми в соотношении (0,9-1,8):1 от массы хромовой руды, при этом обработку хромсодержащего расплава производят методом инжекции и проводят десульфурацию расплава.

Сущность изобретения заключается в том, что заявляемый способ получения ферросплава позволяет создавать в электропечи условия, необходимые для выплавки сплава с содержанием 1-2 мас.% никеля и 40-50 мас.% хрома без использования дорогостоящего коксика. Предлагаемый способ получения ферросплава позволяет использовать дешевый вид восстановителя - пылевидные отходы производства никелевого штейна (пыль, уловленная в циклонных и скрубберных газоочистных установках), которые помимо роли восстановителя в данном способе выполняют функцию никельсодержащей части шихты.

Заявляемый способ позволяет вовлечь в переработку ранее невостребованные пылевидные отходы производства никелевого штейна.

Соотношение пылевидных отходов производства никелевого штейна к массе хромовой руды, равное (0,9-1,8):1, является достаточным не только для полного восстановления никеля, железа и хрома, но и части других металлов, содержащихся в хромовой руде и пылевидных отходах производства никелевого штейна в оксидной форме и способных в данных условиях к восстановлению, например для частичного восстановления кремния из двуокиси кремния.

Снижение соотношения пылевидных отходов производства никелевого штейна к массе хромовой руды менее 0,9:1 приводит к уменьшению степени извлечения хрома из-за недостатка углерода на протекание восстановительных реакций и образование карбидов хрома. Превышение соотношения пылевидных отходов производства никелевого штейна к массе хромовой руды более 1,8:1 приводит к необоснованному перерасходу восстановителя и образованию слоя мелких частичек твердого коксика над оксидным расплавом, что затрудняет техническое обслуживание электропечи, приводит к резкому увеличению пылевыбросов и ухудшает технико-экономические показатели плавки.

Для устранения кинетических затруднений процесса выплавки хром-, никельсодержащего ферросплава предложено использовать инжекционный ввод пылевидных отходов производства никелевого штейна (менее 10 мм), что позволяет увеличить степень извлечения хрома в ферросплав, способствует перемешиванию расплава и обеспечивает экологически более безопасную схему переработки пылящих материалов, к которым относятся пылевидные отходы производства никелевого штейна.

По окончании проплавления всей шихты расплав выдерживают в печи в течение 10-20 мин для более полного осаждения корольков металла из шлаковой фазы, после чего шлак скачивают (по возможности более полно).

Товарный феррохромникель рафинируют и разливают традиционными методами в специальные изложницы.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Заявляемый способ получения ферросплава был опробован в лабораторных условиях в Институте металлургии Уральского отделения Российской академии наук.

Использовались следующие материалы и оборудование:

1. Казахстанская хромовая руда двух типов:

- богатая, содержащая, мас.%: 50,6 Cr2О3, 10,7 FeO, 1,5 Fe2О3, 20,7 MgO,7,9 Al2O3,6,1 SiO2;

- бедная, содержащая, мас.%: 36,4 Сг2О3, 10,3 FeO, 0,4 Fe2О3, 24,4 MgO,8,9 Al2O3, 12,7 SiO2.

2. Окисленная никелевая руда Серовского месторождения, содержащая, мас.%: 1,4 NiO; 22,7 Fe2О3; 9,6 FeO; 43,0 SiO2; 8,7 MgO; 10,3 Al2О3; 0,3 CaO.

3. Коксик (82% С).

4. Пылевидные отходы производства никелевого штейна ЗАО «ПО «Режникель» двух типов:

- пылевидные отходы, уловленные в скрубберной газоочистной установке (пыль из скруббера), содержащие, мас.%: 18,0 С; 0,86 Niобщ.; 16,6 Feобщ.; 32,8 SiO2; 10,5 MgO; 3,3 Al2О3; 3,3 CaO; 0,5 Cr2О3; 1,3 S;

- пылевидные отходы, уловленные в циклонной газоочистной установке (пыль из циклона), содержащие, мас.%: 18,4 С; 0,71 Niобщ; 13,9 Feобщ.; 35,1 SiO2 10,8 MgO; 3,8 Al2О3; 3,5 CaO; 1,0 S.

5. Порошкообразная флюсующая смесь, состоящая из 25 мас.% плавикого шпата и 75 мас.% CaO.

6. Электропечь типа Таммана.

7. Компрессор для продувки расплава.

Порядок проведения плавок был следующий. В электропечи проплавляли заранее подготовленную хромовую руду с флюсом. Затем оксидный хромсодержащий расплав обрабатывали пылевидными отходами производства никелевого штейна. После окончания продувки проводили выдержку расплава в течение 15 мин. Разделяли шлаковую и металлическую фазы. Полученный черновой ферросплав характеризуется повышенным содержанием серы из-за высокого ее содержания в пылевидных отходах производства никелевого штейна (˜1 мас.% S). С целью снижения содержания серы феррохромникель подвергали десульфурации методом инжекции порошкообразной флюсующей смеси плавикового шпата и извести, что позволило достичь содержания серы в ферросплаве менее 0,1 мас.%. После рафинирования проводили разливку ферросплава.

Состав шихты и основные показатели экспериментальных плавок представлены в таблице.

Проведенные испытания показали, что предлагаемый способ получения ферросплава позволяет выплавлять в электропечи сплав, содержащий хром и никель из хромовых руд и пылевидных отходов производства никелевого штейна без использования коксика. Получение ферросплава по предлагаемому способу позволяет повысить извлечение хрома в сплав на 4-5% по сравнению с прототипом (таблица) и достичь 94-95% извлечения хрома в металл за счет интенсификации перехода хрома из оксидного расплава в металлическую фазу и активации химических реакций процесса восстановления. Экономический эффект от использования предложенного изобретения достигается в основном за счет применения дешевого вида восстановителя - пылевидных отходов производства никелевого штейна взамен дорогостоящего коксика.

Таблица
Результаты экспериментальных плавок ферросплава по заявляемому способу получения
№п/пШихтовые материалыСодержание в ферросплаве, мас.%Извлечение Cr*, мас.%Хромовая рудаМасса никелевой руды, гМасса коксика, гПылевидные отходы производства никелевого штейнаМассовое соотношение материала-восстановителя к хромовой рудеCrNiПрототип1богатая10015-0,621,12,890Предлагаемый способ2**беднаяПыль из циклона0,746,01,2743беднаяПыль из циклона0,947,61,3944богатаяПыль из скруббера1,642,81,8945богатаяПыль из скруббера1,840,11,8956**богатаяПыль из скруббера2,037,31,995* Из-за колебаний содержания хрома в шихтовых материалах извлечение Cr определяли по соотношению Cr в шлаке и металле.
** В данных плавках принято количество пылевидных отходов производства никелевого штейна выходящее за пределы заявляемого способа получения ферросплава.

Похожие патенты RU2309189C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА 2005
  • Заякин Олег Вадимович
  • Норицин Александр Николаевич
  • Жучков Владимир Иванович
  • Якимов Василий Геннадьевич
RU2294978C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА 1996
  • Жучков В.И.
  • Ватолин Н.А.
  • Мальцев Ю.Б.
  • Леонтьев Л.И.
  • Островский Я.И.
  • Шариков В.М.
  • Попов С.К.
RU2119546C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА 2005
  • Заякин Олег Вадимович
  • Жучков Владимир Иванович
  • Норицин Александр Николаевич
  • Леонтьев Леопольд Игоревич
  • Шешуков Олег Юрьевич
  • Мальцев Юрий Борисович
RU2299920C1
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГИРОВАННОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО РАСПЛАВА 2004
  • Фритц Эрнст
RU2349647C2
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА 2003
  • Гальперин Л.Л.
  • Заякин О.В.
  • Островский Я.И.
  • Жучков В.И.
  • Кириченко Н.Ф.
  • Засыпкин С.А.
RU2241057C1
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА 1997
  • Чернобровин В.П.
  • Дьяконова Л.А.
  • Зайко В.П.
  • Гордеева Е.А.
RU2115627C1
Способ пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды с получением ферроникеля в плавильном агрегате 2018
  • Вусихис Александр Семенович
  • Леонтьев Леопольд Игоревич
  • Селиванов Евгений Николаевич
  • Подгородецкий Геннадий Станиславович
RU2688000C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКОВ ОТ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ 2000
  • Эдлингер Альфред
RU2226220C2
СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ 2000
  • Лекомцев Б.П.
  • Островский Я.И.
  • Кириченко Н.Ф.
  • Жучков В.И.
  • Мальцев Ю.Б.
  • Заякин О.В.
  • Вотяков А.Г.
  • Нарыжный В.Д.
  • Фадеев В.Г.
RU2184171C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОНИКЕЛЯ 2005
  • Степашин Андрей Михайлович
  • Бигеев Абдрашит Мусеевич
  • Потапова Марина Васильевна
  • Бигеев Вахит Абдрашитович
  • Арсланов Василь Галеевич
  • Горбунов Владимир Викторович
RU2310694C2

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА

Изобретение относится к области металлургии, в частности к переработке хром-, никельсодержащих материалов восстановительной плавкой в электропечи. В начале проплавляют хромовую руду в присутствии флюса, а полученный хромсодержащий оксидный расплав обрабатывают методом инжекции пылевидными отходами производства никелевого штейна, взятыми в соотношении (0,9-1,8):1 от массы хромовой руды, и проводят десульфурацию расплава. Изобретение позволяет заменить дорогостоящий коксик на более дешевый углеродсодержащий восстановитель. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 309 189 C2

Способ получения хром-, никельсодержащего ферросплава, включающий подготовку исходных шихтовых материалов, плавление шихты в присутствии флюса, обработку полученного расплава и последующую разливку полученного сплава, отличающийся тем, что в начале проплавляют хромовую руду в присутствии флюса, а полученный хромсодержащий оксидный расплав обрабатывают методом инжекции пылевидными отходами производства никелевого штейна, взятыми в соотношении (0,9-1,8):1 от массы хромовой руды, и проводят десульфурацию расплава.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2309189C2

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСПЛАВА 1996
  • Жучков В.И.
  • Ватолин Н.А.
  • Мальцев Ю.Б.
  • Леонтьев Л.И.
  • Островский Я.И.
  • Шариков В.М.
  • Попов С.К.
RU2119546C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОСПЛАВА 1990
  • Робин Джон Баттерхем
  • Родерик Макферсон Грант
  • Джеймс Винсент Хэпп
  • Гленн Эшли Тил
RU2125112C1
ГАСИК М.И
и др
Теория и технология производства ферросплавов
- М., Металлургия, 1988, с.367-375
КОРМИЛИЦЫН С.П
и др
Рафинирование и обогащение ферроникеля
- М.: Металлургия, 1976, с.222-229
Способ окисления боковых цепей ароматических углеводородов и их производных в кислоты и альдегиды 1921
  • Каминский П.И.
SU58A1

RU 2 309 189 C2

Авторы

Заякин Олег Вадимович

Норицин Александр Николаевич

Жучков Владимир Иванович

Леонтьев Леопольд Игоревич

Даты

2007-10-27Публикация

2005-10-03Подача