Способ плавки силикомарганца Советский патент 1983 года по МПК C22C33/04 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферросплавов. Известен способ плавки силикомарганца на шихте, состоящей из марганцевой руды, кварцита и кокса, вк/воча щий дозирование и перемешивание шихты, ее загрузку в печь, восстановление марганца и кремния из твердой ру ды и кварцита и шлакового .расплава, плавление и выпуск металла и шлака 1 . Недостатком этого способа является то, что при плавке силикомарганца наблюдаются значительные потери мерганца с отвальным шлаком. Особенно велики эти потери при плавке силикомарганца из бедных руд, отличающихся повышенным содержанием кремнезема (Отношение .) . Плавка ь I р силикомарганца в свйзи с необходимостью создания условий для восстановления трудновосстановимого кремнезема, как известно, ведется под кислыми шлаками (SiO, 5). В этот шпак переходит весь кремнезем руды и ,до 20-25 кремнезема, вносимого кварцитом. Попытки восстановить весь кремний кварцита и хотя бы часть кремния руды согласно указанному способу пла ки силикомарганца не дали результатов. Поэтому при плавке силикомаргаи ца из руд с отношением У.; га «2 tSlUl/t „ кратность шлака получается высокой. Это вместе с низкой активностью закиси марганца в кислом шлаке приводит к потерям в нем более 15-20.вно симого рудой марганца. Кроме этого, до Q% марганца теряется с испарением. Особенно велики потери с «спарением в начальный период плавки, KOI- да шлак в печи отсутствует Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ плавки силикомарганца, включающий дозирование и перемешивание шихты, .состоящей из марганце вой руды, кварцита и кокса, ее загрузку в печь, восстановление марган ца и кремния из твердой шихты и шлака, выпуск сплава и шлака, при котором для повышения извлечения марганца в шихту наряду с кварцитом вводят небольшие добавки основных (доломита, известняка и др. ) флюсов. При плавке силикомарганца таким способом из богатых руд небольшие добавки в шихты основных оксидов, практически не изменяя концентрации и активности кремнезема в шлаке и его количества, заметно повышают активность закиси марганца в нем и способствуют более полному ее восстановлению С2. Однако при плавке силикомарганца из бедных руд, отличающихся, как указывалось, повышенным содержанием кремнезема, малые добавки оснований не эффективны, а большие добавки, наоборот, увеличивают количество кремнезема, переходящего в шлак, количество шлака и потери марганца в нем. Целью изобретения является повышение извлечения кремния и марганца. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу плавки силикомарганца, включающему дозирование и перемешивание шихты, состоящей из марганцевой руды, кварцита и углеродистого восстановителя с добавкой основного флюса, загрузку шихты в печь, восстановление марганца и кремния из твердой шихты и шлака, выпуск сплава и шлака, основные флюсы перемешивают с марганцевой рудой и восстановителем, кварцит - с восстановителем, а загрузку шихты производят послойно, сначала конусами вокруг электродов загружают шихты из кварцита и восстановителя, а по периферии конусов загружают шихты из основного флюса, марганцевой руды и восстановителя, при этом слой с марганцевой рудой не превышает высоты конуса, образованного шихтой с кварцитом. Причем в качестве шихты с кварцитом используют брикеты из мелочи кварцита и восстановителя. На чертеже представлена схема раздельной послойной загрузки шихты с кварцитом и шихты с рудой в печь 1 - шихта с кварцитом, 2 - шихта с марганцевой рудой. Для плавки готовится два типа шихты: первая из марганцевой руды, основных флюсов (известняка, доломита7 и восстановителя (кок:са или полукокса V вторая из кварцита и восстановителя кокса или полукокса. При этом расход восстановителя в первую шихту определяется из условия восстановления марганца, железа и фосфора из руды и части кремния из золы кокса и руды. Расход восстановителя во вторую шихту определяется, и сходя из 51 полного восстановления 5iO до крем ния или его карбида. В шихту с кварцитом могут вводиться отходы ферромарганца или силикомарганца, в том числе и отходы, образующиеся при раз ливке сплавов. Шихта с марганцевой рудой и шихта с кварцитом загружаются в печь отдельно. Шихта с кварцитом загружается конусами вокруг электродов, а соответствующее ей количество шихты с рудой загружается к основанию конуса. Количество шихты с марганцевой рудой и флосамй и шихты с кварцитом определяется составом исходной руды и составом получаемого сплава. Соотношение этих шихт должно быть 2:1 5:1. Так, при плавке сплава СМн 17 8 на одну навеску с кварцитом загружают 3- навески с рудой и флюсами. При плавке сплава СМн 20 на одну навеску с кварцитом загружают 2-3 навески с рудой и флюсами. При указанном соотношений шихт возможно производстве) силикомарганца всех марок по ГОСТу. Для получения стандартного сплава соотношение между количеством колош шихты из марганцевой руды, фгносов и кокса и шихты из кварцита и кокса, загружаемых на колошнике послойно, поддерживается постоянным. Оно может изменяться при изменении состава сплава и состава используемой для плавки силикомарганца марганцевой руды в пределах, показанных в таб- . лице.

1. СПОСОБ ПЛАВКИ СИЛИКОМАРГАНЦА, включающий дозирование и перемешивание шихты, состоящей из марганцевой руды, кварцита и углеродистого восстановителя с добавкой основного флюса, загрузку шихты в печь, восстановление марганца и кремЙС СОШЗЗД Ч f ATSifliJO 5, «3 - ..I Ji. 5 ЕМклаОТй А ния из твердой шихты и шлака, выпуск сплава и шлака, отличающ и и с я тем, что, с цельЮ повышения извлечения кремния и марганца, основные флюсы перемешивают с нарганцевой рудой и восстановителем, кварцит - с восстановителем, а. загрузку шихты производят послойно, сначала конусами вокруг электродов загружают шихту из кварцита и восстандвителя, а по периферии конусов загружают шихту из основного флюса, марганцевой руды и восстановителя, при этом слой шихты с марганцевой рудой не превышает высоты конуса, с разоваТТного шихтой с кварцитом.о 2. Способ по п. 1, отличаюа щийся тем, что в качестве шихты с кварцитом используют брикеты из мелочи кварцита и восстановители. о со сх

Имеющийся в ГОСТе сплав СМн 10 на наших

Благодаря различию в удельном весе кварцита и кокса, равному 2,53,0, в колоше с кварцитом расход кокса по объему примерно вдвое превышает объемный расход кварцита. Поэтому взаимодействие кварцита с марганцевой рудой не может происходйть. В результате кремнезем кварцита не мешает восстановлению оксидов марганца из руды. Оксиды марганца не препятствуют восстановлению кремнезема из кварцита. Это улучшает и .использование марганца из руды и использование кремнезема из кварцита.

Известно, что электропроводность шихты из кварцита и восстановителя значительно ниже, чем электропроводность шихты из марганцевой руды, флюсов и восстановителя. При плавке с обычной загрузкой шихты ее плавление в зонах, прилегающих к электроду, начинается почти на поверхности колошника. Этот процесс развивается за счет токов шихтовой проводимости, достигаю1чих на поверхности колошника значительной величины, и прямого нагрева руды от электродов. заводах не производится. Раздельная загрузка шихты из квар цита восстановителя вокруг электрода и шихты иь РУДЫ) фгюсо§ и восстанови теля по периферии конусов позволяет повысить рабочее напряжение печи, уменьшить токи шихтовой приводимости и уменьшить скорость плавления руды. Скорость плавления руды уменьшается как за счет уменьшения тока шихтовой проводимости, уменьшения взаимодействия оксидов марганца с кремнеземом кварцита, так и за счет изоляции ших ты с рудой от прямого контакта с эле родами и жидким расплавом. В результате этого увеличивается количество марг-анца, восстанавливаемого до начала плавления руды. Уменьшение ск рости плавления руды сокращает количество шлака и повышает использова ние марганца. Трудности плавки силикомарганца, особенно из легкоплавких кремнеземистых руд, связаны часто с тем, что не удается в горне печи получать необходимые для восстановления кремнезема (и окислов марганца из шлака высокие температуры. Последнее связано с тем, что температура в печи определяется температурой плавления руды. При раздельной загрузке шихты из кварцита и кокса вокруг электрода и шихты с рудой по периферии конусов температура шихты с,.кварцитом в зоне тиглей будет повышенной как за счет отсутствия в этой части шихты процессов плавления, так и за счет развития дугового нагрева. При плавке силикомарганца с обычной загрузкой шихты после выпуска металла и шлака также имеет место дуговой режим работы печи. При этом наблюдаются значительные потери марганца испарением (до 10% от марганца, восстанавливаемого за первые 2030 мин после выпуска предыдущей плавки; . При гетерогенной загрузке шихты даже при дуговом режиме работы печи по ходу всей плавки (от выпуска до выпускав температура в зонах восстановления марганца в результате экранирования дуги шихтой с кварцитом не превышает 1700°С, что сводит потери марганца испарением практически к нулю. Улучшение использования кремнезема из кварцита достигается также тем, что шихта из кварцита и кокса может использоваться в виде брикетов, в которых тщательно перемешаны мелочь кварцита с мелочью коксаi причем молекулярное соотношение 6i 0/ к углероду .в этих брикетах составляет 1:3. Кремнезем в брикетах нацело восстанавливается до карбида SiC. Образующаяся при высоких температурах в брикетах моноокись кремния пои таком соотношении SIO : С (1:3) полностью улавливается, а брикетах с образованием карбида. Разрушение карбида происходит в горне печи за счет взаимодействия его с металлом по реакциям 2SiC +ЗМп (1) 3SiC 4-5Fe (2) и со шлаком по реакции МпО + Sic MnSi +- СО (З) Электросопротивление брикетов из SiO-i и углерода заметно выше электросопротивления шихты из кварцита и кокса. Электросопротивление брикетов из кварцита и кокса остается высоким и при высоких температурах, тогда как электросопротивление шихты из кварцита и кокса заметно падает при 15001бОО°С. Поэтому гетерогенная загрузка шихты из брикетов кварцита с коксом к электродам и шихты из руды и флюсов по периферии конусов обеспечивает глубокую посадку электродов, более высокую концентрацию углерода в горне печи и, следовательно, улучшение использования и кремнезема кварцита и марганца из руды. Кроме улучшения показателей плавки, применение брикетов из мелочи -кварцита (кварцевого песка и мелочи кокса позволяет также использовать для плавки ферросплава мелочь кокса и полукокса, который в настоящее время образуется на заводах от 10 до 25% от его расхода. При плавке силикомарганца в современных мощных печах вес одного выпуска составляет 15-35 т сплава и 20-50 т шлака. Большие массы металла в печи и при рыпуске энергично перемешиваются. Скорость движения шлака в печи достигает 1 м/с. Поэтому гетерогенная загрузка шихты не приводит к заметным колебаниям состава сплава. при гетерогенной загрузке шихты с кварцитов и восстановителем конусами вокруг электродов, а шихты из руды, флюсов и восстановителя по периферии конусов, окончательное формирование сплава происходит в горне печи за счет взаимодействия продуктов восстановления кремнезема (SiC,