СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ПЛАВКИ В РУДНОТЕРМИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕЧИ Российский патент 2017 года по МПК C22C33/00 C01B33/25 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению металлов и сплавов в руднотермических электропечах, и может быть использовано в производстве технического кремния и кремнистых ферросплавов: ферросилиция, силикохрома, силикомарганца.

Известен способ получения технического кремния, включающий в себя дозирование кварца или кварцита, углеродистых восстановителей, загрузку их в электрическую печь, карботермическое восстановление кремния, выпуск его из печи (Венгин С.И., Чистяков А.С. Технический кремний. М., Металлургия, 1972, 206 с.).

Известен способ получения кремнистых ферросплавов, включающий в себя дозирование рудной части и углеродистых восстановителей и стальной стружки, загрузку их в руднотермическую электропечь, карботермическое восстановление и выпуск расплава из печи. (Рысс М.А. Производство ферросплавов. М., Металлургия, 1985, с.33-58).

В процессе производства технического кремния и кремнистых ферросплавов часть оксидов металлов, вносимых рудой и золой восстановителей, восстанавливается не полностью и образует шлак, который частично выходит из печи в процессе выпуска продуктов плавки, частично остается в печи, образуя гарнисаж ванны печи. Кроме того, в состав шлаков входят промежуточные продукты восстановления, такие как карбид кремния. В период остановки печей на планово-предупредительные ремонты и разогрева после проведения ремонтов в ванне печи снижается температура, что уменьшает степень восстановления оксидов и увеличивает количество шлака в печи. До набора оптимальной температуры для ведения восстановительного процесса шлак препятствует выходу расплава целевого продукта из печи. Печь снижает производительность, увеличивается расход сырья и электроэнергии.

В основу изобретения положена задача - увеличение производительности печи.

Техническим результатом является повышение технико-экономических показателей восстановительной плавки за счет уменьшения количества шлака в печи.

Технический результат достигается тем, что в способе ведения восстановительной плавки, включающем дозирование рудной части и углеродистых восстановителей, загрузку их в руднотермическую электрическую печь, карботермическое восстановление, выпуск расплава из печи, согласно заявляемому изобретению в период снижения производительности печи в печь одновременно с ведением восстановительной плавки загружают мелкие фракции продуктов восстановительной плавки размером 0-40 мм в количестве 0,5-15,0 кг на 1 МВТ активной мощности печи.

Предлагаемый способ дополняет частный отличительный признак, способствующий достижению указанного технического результата. В качестве продуктов восстановительной плавки могут использовать технический кремний или кремнистые ферросплавы.

Способ осуществляется следующим образом.

Мелкие фракции продуктов восстановительной плавки (кремнистые ферросплавы или технического кремния) расплавляются в электрической печи одновременно с ведением восстановительной плавки. Расплавленный кремний готового продукта вступает во взаимодействие с кремнеземистыми шлаками по реакции

Образовавшийся монооксид кремния (SiO) вступает во взаимодействие с карбидом кремния шлака по реакции

Таким образом, загружаемый в печь дополнительно технический кремний готовой продукции разрушает оксиды и карбиды кремния, находящиеся в шлаке, уменьшая количество шлака за счет перевода кремнезема шлака в газообразное состояние, с последующим переводом шлаковой составляющей в готовую продукцию. Это повышает степень извлечения кремния и ведет, в итоге, к увеличению производительности печи.

Технический кремний готовой продукции, загруженной на колошник печи, по мере расплавления, при достижении высоких температур, может испаряться, что ведет к потере ведущего элемента. Для предотвращения испарения кремния готовой продукции, после загрузки ее на колошник закрывают углеродистым восстановителем. Дополнительный углерод связывает газообразный кремний в карбид по реакции:

Это увеличивает степень перехода загруженного технического кремния готовой продукции в расплав.

Разрушение шлака, содержащего кремнезем и карбид кремния, с помощью технического кремния готовой продукции в руднотермической электропечи одновременно с ведением восстановительной плавки является новизной технического решения и обладает признаками «существенное отличие».

В руднотермической электропечи мощностью 16,5 MBА, выплавляющую технический кремний, при разогреве ее после проведения плано-предупредительного ремонта, проводили разрушение шлаков, который препятствовал выходу расплава из печи. На колошник печи дополнительно к кварциту и углеродистым восстановителям загружали готовую продукцию (технический кремний) различных фракций. Контролировали количество загруженных в печь кварцита, углеродистых восстановителей и кремния, определяли производительность печи и степень усвоения загруженного кремния.

Пример 1. В печь кроме кварцита и углеродистых восстановителей, в период снижения производительности до 860 кг в час, по причине вязких шлаков, загружали технический кремний мелких фракций 0-40 мм в количестве 0,25 кг на 1 МВт активной мощности печи. Производительность печи в этот период составила 862 кг в час.

Печь в стабильный период работы работала с производительностью 870 кг в час.

Пример 2. В печь продолжили загрузку технического кремния мелкой фракции в количестве 0,5 кг на 1 МВт мощности. Вязкость шлаков уменьшилась. Производительность печи составила 867 кг в час.

Пример 3. Загрузку мелкой фракции технического кремния увеличили до 5 кг на 1 МВт мощности печи. Производительность печи увеличилась до 878 кг в час.

Пример 4. В печь продолжили загрузку кремния мелкой фракции в количестве 10 кг на 1 МВт мощности. Вязкость и количество шлаков значительно уменьшилась. Производительность печи составила 882 кг в час.

Пример 5. Загрузку мелкой фракции технического кремния увеличили до 15 кг на 1 МВт мощности. Производительность печи составила 894 кг в час. Шлак перестал препятствовать выходу расплава из печи.

Пример 6. Загрузку технического кремния мелкой фракции увеличили до 17 кг на 1 МВт мощности. Производительность печи составила 895 кг в час.

Пример 7. Производили загрузку технического кремния фракции более 40 мм в количестве 15 кг на 1 МВт мощности. Производительность печи составила 881 кг в час. Уменьшение производительности вызвано затратами электроэнергии на расплавление кремния.

Пример 8. Производили загрузку кремнистого ферросплава мелкой фракции 0-40 мм в количестве 10 кг на 1 МВт мощности. Производительность печи увеличилась в 1205 кг в час до 1224 кг в час. Шлак в печи перестал мешать выпуску расплава.

Пример 9. Производили загрузку кремнистых ферросплавов фракции 0-40 мм в количестве 20 кг на 1 МВт мощности. Производительность печи составила 1208 кг в час. Производительность печи не на много превысило производительность при технологическом расстройстве. Это вызвано испарением продукта при затруднениях при выпуске расплава и дополнительным расходом электроэнергии на расплавление загруженного продукта.

При затруднениях с выпуском расплава во время ведения плавки технического кремния загрузка вместе с шихтой технического кремния или керемнистого ферросплава мелких фракцией 0-40 мм в количестве 0,5-15,0 кг на 1 МВт активной мощности печи является оптимальным. Количество загруженного кремния менее 0,5 кг и более 15 кг на 1 МВт не дает увеличения производительности печи. Незначительно возрастает производительность и при использовании более крупных классов кремния (более 40 мм).

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения технического кремния и кремнистых сортов ферросплавов в руднотермических электропечах. Способ включает дозирование шихты, содержащей рудную часть и углеродистые восстановители, загрузку шихты в печь, карботермическое восстановление с образованием шлака, содержащего карбид кремния и кремнезем, и выпуск расплава и упомянутого шлака из печи, при этом одновременно с ведением восстановительной плавки снижают вязкость шлака путем совместной загрузки с шихтой мелких фракций технического кремния или кремнистых ферросплавов размером 0-40 мм в количестве 0,5-15,0 кг на 1 МВт активной мощности печи. Изобретение позволяет повысить технико-экономические показатели восстановительной плавки за счет уменьшения количества шлака в печи. 9 пр.

Способ ведения восстановительной плавки в руднотермической электрической печи, включающий дозирование шихты, содержащей рудную часть и углеродистые восстановители, загрузку шихты в печь, карботермическое восстановление с образованием шлака, содержащего карбид кремния и кремнезем, и выпуск расплава и упомянутого шлака из печи, отличающийся тем, что одновременно с ведением восстановительной плавки снижают вязкость шлака путем совместной загрузки с шихтой мелких фракций технического кремния или кремнистых ферросплавов размером 0-40 мм в количестве 0,5-15,0 кг на 1 МВт активной мощности печи.