Способ алюминотермической выплавки ферровольфрама Советский патент 1983 года по МПК C22C33/04 

00

:л Изобретение относится к металлур гии, в частности к производству бол фрамсодержащих ферросплавов, исполь зуемых для легирования сплавов специального назначения на никельхромо вой основе. Известен способ электропечной вы плавки ферровольфрама углесйликотер ческим способом, заключающийся в за грузке в печь вольфрамового концентрата с коксиком, проплавлении и до восстановлении шлака, ферросилицием последующим вычерпыванием сплава и печи р . Получаемый этим способом ферровольфрам загрязнен примесями цветны металлов, углеродом, фосфором и дру гими элементами. Известен также способ получения ферровольфрама углесиликотермическим способом с рафинированием сплава от примесей путем обработки расплавленного вольфрамового концентрата пылевидными карбидами вольфрама и кремния t2. Недостатки этого способа заключаются в повышенном расходе восстановителей, увеличении времени плавки. Наиболее близким техническим решением к изобретению является) спо соб алюминотермйческой выплавки фер ровольфрама , включающий последовательную загрузку и проплавление навески шихты с избытком восстановите ля, навески с недостатком восстановителя и рафинирующей смеси, охлаждение и разделку металла 3 J. Недостатки известного способа низкий выход годного металла, повышенный расход алюминия и значительные потери вольфрама на плавке. Шлаки, образующиеся после пррпла вления ши хты, содержа т 35 WO . Для снижения содержания WO в шлаке и достижения необходимого уровня извлечения вольфрама шлаковый расплас обрабатывают рафинирующей смесью. Ввиду низкой активности WO в известково-глиноземистых шлаках для полного осаждения вольфрама количество алюминия в рафинирующей смеси составляет 300-500 от необходимого для восстановления окислов вольфрама в шлаке, что резко увеличивает расходвосстановления на плавку. Избыточный восстановитель смеси переходит в поверхностный слой металла и, растворяясь в нем, создает СЛОЙ некондиционного металла, обогащенного алюминием, (ликватов), что снижает выход годного металла. Ликваты после охлаждения блока металла отделяются от него, подвергаются дроблению до крупности менее 2 мм и переплавляются с шихтой последующих плавок. Ввиду низкой активности алюминия в ликватах его окисление кислородом шихты практически не получает развития, .что приводит к увеличению доли некондиционного металла на плавке. Подготовка ликватов к использованию (отделение от блока основного металла, дробление, помол) сопровождается безвозвратными потерями еольфрама, достигающими от массы вольфрама в ликватах. Извлечение вольфрама в известном способе составляет 9А,, выход годного металла 86-90%, расход алюминия 310-320 кг на базовую тонну металла (с учетом вольфрама ликватов) . Цель изобретения - повышение извлечения вольфрама, выхода годного металла и снижение расхода восстановителя. Цель достнгается тем, что согласно способу алюминотермйческой выплавки ферровольфрама, включающему непрерывное пpoпj aвлeниe последовательно загружаемых одной навески шихты с избытком, другой - с недостатком восстановителя и рафинирующей смеси; после загрузки и проплавления навески шихты с избытком восстановителя на окисный расплав загружают окислы кремния и щелочных металлов в соотношении, равной 1:10, в количестве 0, от его веса, проводят выдержку расплава в течение 0,1-0, времени проплавления навески шихты с избытком восстановителя, а затем загружают и проплавляют остальную шихту. После проплавления навески шихты с с избытком,алюминия(120-140 от необходимого по стехиометрии для восстановления окислов извлекаемых элементов) , масса которой составляет массы всей шихты, образуется металл, содержащий, %: А1 -6, Si 1,22,5 и известково-глиноземистый расплав, свободный от окислоз извлекаемых элементов. Затем на него вводят смесь окислов щелочных металлов ( или ) и кремнезема, например, ли- j 3,, 10 бо в виде молотой безводной силикатной глыбы, либо смеси натриевой (;е.литры с ферросилицием и дробленым кварцитом. Введение окислов и SI0 в виде смеси облегчает, их усвоение окисным расплавом, сокращает улет и выплески расплава. После ввода смеси производится выдержка расплава. Во время выдержки на блоке кристаллизующегося металла (jrapMnpyeT ся слой жидких ликватов, обогащенных алюминием и кремнием, и происходит paBHOMepMtiie растворение окислов и SiO в расплаве. Время выдерж ки определяется массой растворяемых окислов и соотношением навесок щихты. После выдержки при проплавлении навески шихты с недостатком алюминия образующийся на этой стадии обогащённый окислами вольфрама ишак азаимодействует с алюминием и кремнием сформировавшихся на поверхности блока металла ликватов. Интенсификация восстановительных процессов обуславливается повышением активности У(Ц в шлаке, вызванным возникновением в нем прочных комплексов S i С аО, Содержание WO в шла ке после проплавления навески шихты с недостатком алюминия не преВыша ет 0,3.-Это позволяет сократить мае су рафинирующей смеси, в связи с чем существенно снизить расход алюминия на плавку и массу образующихся ликватов Кроме тогоf в связи с интенсификацией восстановительных процессов, во время плавки появляется возможность, увеличить долю используемого на плавку высококремние.того шеели тового концентрата, что способствует расширению сырьевой базы , вольфрама и повышению качества . металла. При вв.едении в расплав смеси окислов и S10 в количестве менее 0,3 от его массы снижается активность WO в шлаке, затрудняются восстановительные процессы, воз растает содержание WO . в расплаве, увеличиваются расход алюминия на пла ку и масса ликватов. В случае йсйбаво смеси окислов в количестве более 3% изменяются физико-химические свой ства расплава, что приводит к вспе ниванию и выбросам расплава и увеличению потерь восстанавливаемых элементов. При соотношении SIO к более 10 энергетическая прочности образования комплексов -А|, резко снижается, .возраста ет содержание WO в расплаве, увеличивается расход алюминия и масса ликватов. При соотношении SfO к менее 1 начинается интенсивное .испарение NaJD с поверхности расплава , что приводит к выбросам расплава и потерям извлекаемых элементов. В случае выдержю1 расплава в течение менее 0,1 времени проплааления первой навески шихты процесс формироаания слоя жидких ликватов не получает завершения, что приводит к снижению массы участвующего в восстановительных процессах передельного металла (ликватов) , увеличе{«1Ю-содержанияШ4 в расплаве и расхода вое- становителя на плавку. При увеличении времени выдержки расплава более 0, времени проплавления первой навески.шихты происходит переохлаждение металлического блока и образование прошлакованного металла на границе контакта металла от проплавления первой и второй навесок шихты и вследствие этого - снижение выхода годного металла. Пример (известный).В плавильном агрегате в течение 75 мин проплавляют последовательно загружаемые навески шихты, одну состоящую из 2600 кг шеелитового концентрата (63, , 5,3lt НоОз, 2,12% SIO), 110 кг железной стружки, 550 кг первичного алюминия, 100 кг молотых ликватов (6,8% W; 2,2% S1; 6,2% А1), другую -. из 2700 кг шеелитового концентрата (62,27% WO ; 5,5% МоО ; 3,7% SiO,), 1,15 кг железной стружки, Л50 кг первичного адоминия, 100/кг молотых ликватов (4б,8% W; 2,2% Si; 6,2% А1} и рафинирующую смесь, состоящую из 130 кг пе рвичного алюминия, 70 кг железной стружки i :и 70 кг извести. Получают 2753 кг стандартного металла (8,2% W; 4,6 Moj 1,8% S), 553 кг ликватов (53,1% W 2,1% Si, 6,8% А1). Конечный шлак . содержит 0,3 0,4% SfOi ... ,. . 34,5% СаО; 10,1%;МдО). ;Извлечение фольфрама в мёталл составляет 89,3%, сквозное извлечение вольфрама fc учетом ликватОв 94,85%, расход алюминия 313,5 кг на базовую (72% W) тонну металла. П pi-pi м е р 2. В тот же плавиль,ный агрегат в течение 40 мин загру5;t0жают и проплавляют навеску шихты, состоящую из 2бОО кг шеелитового концентрата (62,5% 5,3% МоОд; 3,1% SI Oj) ,.110 кг железной стружки, 550 кг Первичного алюминия, 110 кг молотых ликватов (46,8% W; 2,2%St; 6,8% А1), задают на шлак (расчетное количество шлака ТбОО кг) 1,5 кг ферросилиция (75% Sf), 6,6 кг NaNO, 15 кг молотого оборотного шлака (количество SiOj. и 0,3% от массышлака, массовое отношение SlO /NaAO 1), производят выдержку расплава в течение А мин (0,1 времени проплавле ния первой навески шихты), загружают и проплавляют вторую навеску , состоящую из 2700 кг шеелитового концентрата (63,2% 5,5% 3,7% SiO), 117 кг железной стружки, 453 кг первичного алюминия, 102 кг молотых ликватов (46,8/ Wj 2,2% , 6,2% А1) , и рафинирующую смесь, соетоящую из 30 кг первичного алюминия, 15 кг железной стружки и 50 кг извести. Получают ЗЮб кг стандартного металла (82,8% W; 3,8% MoJ 0,95% Si), 108 кг ликватов (53,4% W; 1,85% Si; 5,8% А1). Конечный шлак оодержит, %: WO-,, 0,12; Si0,2,9; А1„0 55, СаО 32,4; MgO 9,1. Извлечение вольфрама в годнь|й металл составляф93,99%, сквозное-извлечение вольфрама 96,13%, расход алюминия 284 кг на базовую тонну металла. Примерз, & тот же плавильный агрегат в течение 40 мин загружают и проплавляют навеску шихты, состоящую из 2бОО кг шеелитового концентрата (.61,3% WO ; 5,7% МоО ; 3,05% SiO,), 110 кг железной стружки, 550 кг первичного алюминия, 100 кг Молотых ликватов (46,8% W, 2,2% Si, 6,2% А1), задают на шлак (расчетное количество шлака 1613 кг) 7,1 кг ферросилиция (75% Si), 12 кг NaNO, 33,4 кг кварцита (количество 3% от массы шлака, массовое соотношение SiOjj/Na O 10), производят выдержку расплава в течение 16 мин (0,4 времени проплавления первой навески шихты), загружают и проплавляют вторую нёвеску шихты, состоящую . из 2700 кг шеелитового концентрата (61,3% 5,70% 3,05% SiO,), 120 кг железной стружки; 455 кг первичного алюминия, 105 кг молотых ликватов (46,8% W,2,2% Si, 6,2% АО, и рафинирующую смесь, состоящую из 35 кг первичного алюминия, 15 кг . 0«6 железной стружки и 50 кг извести, Получают ЗП7 кг стандартного мет таяла (80, W; 3,9% Мо; 1,35% SI), 129 кг ликватов (50,20% W; 2,1% SI; 5,% А1)« Конечный шлак содержит,%: WO 0,09; ,1;,CaO 33,2; MgO 8,8, Извлечение вольфрама в годный металл составляет 93,3%, 1сквозное извлечение вольфрама 96,2%, расход алюминия 291 кг на базовую тонну металла. П р и ме р i. В тот. же плавильный агрегат в течение АО мин загружают и проплавляют навеску шихты, состоящую иЗ 2600 кг шеелитового концентрата (62,4% 5,8% MoO-j; 4,0% ЗЮд) 110 кг железной стружки, 550 кг первичного алюминия, 100 кг молотых ликватов (46,8/ W, 2,2% SI), 6,2 кг ферросилиция (75% Si), 11 кг NaNO, 10,2 кг кварцита, 20 кг молотого оборотного шлака (количество SIO. и 1,5% от массы утака, массовое соотношение 5), производят выдержку расплава в течение 10 мин (0,25 времени проплавления первой навески шиxtы), загружают и проплавляют вторую навеску шихты, состоящую Из 2700 кг шеелитового концентрата (63,3% Шз; 6,1% 3,9% ,), 125 кг железной стружки, 457 кг первичного алюминия 105 молотых ликватов (46,8% ;W 2,2%i рафинирующую смесь, состоящую из 34 кг первичного алюминия, 15 кг железной стружки и 50 кг извести. Получают 3123 кг стандартного металла (82,3% V, 4,1% Мо, 0,8% Si), 132 кг ликватов (51,8% W; 2,1% Si; 6,1% Ai), Конечный шлак содержит, %: WO 0,1; SiO 3,2, СаО 34,8; Al2.0 52,4; MgO 7,9. Извлечение вольфрама в годный металл составляет 93,9%, сквозное извлечение вольфрама 96,4%, расход алюминия 284 кг на базовую-тонну металла. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышение выхода годного металла на 4,5-4,.7%, извлечение вольфрама на плавке на 22,529,5 кг на базовую тонну ферровольФР ма, Дополнительная экономия вольФРама в количестве 2-4 кг на базовую тонну ферровольфрама обеспечивается за счет снижения потерь металла вследствие уменьшений массы подготавливаемых к Плавке ликватов.

71013501 8

При стоимости 1 т вольфрама в фер- 200 руб, на базовую тонну ферров льровольфрамел10000 руб., 1 т алюми- , фрама. Кроме того, дополнительно руб, экономия от реализации снизятся расходы-по переделу за счет предлагаемого способа составит 150- увеличения выхода годного металла.

СПОСОБ АЛЮНИНОТЕРНИЧЕСКОЙ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОВОЛЬФРАМА, включающий непрерывное проплавление последовательно загружаемых одной навес«б1 шихты с избытком, другой - с недостатком восстановитепя и рафинирующей смеси) от л и ч а ющ и и с я тем, ЧТ9 с целью повышения извлечения вольфрама, выхода годного металла и снижения расхода .восстановитедя после загрузки и проплавления навес;fm шихты с избытком восстановителя на окисмыЙ расплав загружают окислы кремния-м щелочных металлов в соот-. :ношении, равном 1:10, в количестве 0,33 от его веса, проводят выдерж ку расплава в течение 0,1-0, вреv мени проплавлёния навески шихты с избытком восстановителя, а затем зас сгружают и проплавляют остальную ших;ту. о е