Шихта для производства офлюсованного марганцевого агломерата Советский патент 1983 года по МПК C22C33/04 

Изобретение относится к черной металлургии , а именно к подготовке марганецсодержащих материалов к электроплавке , и может быть использовано при выплавке ферросплавов, предпочтительно силйкомарганца. Известна шихта 1 для производства офлюсованного доломитом марган цевого агломерата следующегосостава,, мае. %: марганцевый концентрат 54 ,4 V доломит 6 ,8 ; твердое топли.во 9 ; возврат агломерата 29 ,8. Недостатком указанной шихты явля ется самопроизвольное рассыпание агломерата при хранении и под воздействием колошниковых газов при , загрузке в печь.. Кроме того , низкая температура начала плавления привадит к раннему шлакообразованию , ong режающему восстановительные процессы в ферросплавной печй. Наиболее близкой к предлагаемой по составу и достигаемому эффекту (прототипом) является шихта Ез, включающая маргайцевый концентрат , возврат агломерата , твердое топливо и флюс (.известняк) и содержащая ука занные компоненты в следующем соотношении , мае.%:. Марганцевый концентрат44 Возврат агло мерата28Твердое топливо 8 Известняк20 Недостатком известной шихты явля етея низкая температура начала размягчения 11190 с) и полного расплав ления i1250°с) марганцевого агломерата. Использование его в шихте для выплавки силйкомарганца ведет к более раннему (при 1200°с) шлакообраз ванию , опережающему восстановительн процессы температура начала восста новления МпО равна 1324° С .-и как следствие, куменьшению поверхности контакта восстановителя с окисным расплавом, что снижает степень совместного восстановления марганца и кремния в сплав. Кроме того/ использование флюса на основе карбоната- кальция при про изводстве агломерата снижает механическую прочность и способствует его рассыпанию при загрузке в элект ропечь. Это объясняется наличием в офлюсованном агломерате неасеймилированной извести , которая под воздействием влаги шихты и колошниковн газов образует значительное (35-40 количество мелочи (фракции минус . 5 мм , что приводит к спеканию ее на колошнике и ухудшает газовый и электрический режим ведения плавки В результате извлечение марганца и кремния в сплав не превышает соответственно 72 ,8 и 41% , проиэводительность 290 б.т/сут, уде71ьный асход электроэнергии 4400 кВт .ч/б.т, Целью изобретения является повыение выхода годного по классу + 10 мм, температур начала размягчения и полного расплавления, а также прочности агломерата. Поставленнаяцель достигается тем, что известная шихта для производства офлюсованного марганцевого агломерата , содержащая марганцевый концентрат , возврат агломерата и твердое топливо , дополнительно содержит отвальный шлак углеродистого феррохрома . при следующем соотношении компонентов , мае. %: Отвальный шлак углеродистого феррохрома,;6-21 Твердое топливо 5-8 Возврат агломерата 20-26 Марганцевый концентрат - Остальное. При этом предусмотрено,, что отвальный шлак углеродистого феррохрома имеет. следующий химический состав, мас.%: оксид магния 40-50 , оксид алюминия 17-25 двуокись кремния 24-32 оксид кальция 1-2 оксид хрома 5-9, фосфор 0,002-0,008, сера О ,6-1,0 . Целесообразность ввода в состав шихты отвального шлака углеродистого феррохромаf основывается на физико-химических разработках и экспериментальных исследованиях. Анализ процессов растворения и в шлаковых системах указывает на уменьшение количества ортосиликатов(2СаОSiO) и тетрасиликатов ( ЗСаО SiOx), которые приводя.т к полиморфизму и рассыпанию агломег.рата , а также ухудшают массообменные продессы. Кроме того , анализ диаграмм состояния MhO-SiO, MgO. CaO , MnO-Mg,0, МпО-CaO-SiO , MnO-Mq Si02 , CaO-SiO -А1г.0з , (CaO -t- M|0) (Si02 +А1.2.0з)-(FeO + МПО ) И экспериментальные данные свидетельствуют о том, что смещение температурного интервала в область более высоких температур при спексШии марганцевого агломерата с использованием флюса на основе боната кальция не решает вопрос получения его с требуемыми металлурги-. . ческими свойствами. Одной из причин этого явления служит образование на частицах окиси кальция слоев, состоящих из и 3CaO«Si02., сильно тормозящих массообмен. , Поддержание отношения MgO/CaO и AiiO2,/CaO в пределах О ,6-3 ,2 и О ,4 1,2 соответственно позволяет стабилизировать структурные фазы агломерата , исключить его рассыпание под воздействием влаги и значительно повысить механическую прочность. Кроме того , очень -важной особенностью при этом является повышение температуры начала размягчения и полного расплавления агломерата. В этом случае температура начала плав ления находится в пределах 13301380°С, а полного расплавления 1450-1550 с, что позволяет значител но улучшить условия совместного вос становления марганца и кремния при использовании предлагаемого агломерата для выплавки силикомарганца. Выбранное количество шлака углеродистого феррохрома в шихте обосно вывается необходимостью поддержания основности агломерата с отношением MqO/CaO - 0,6-3,2 и /СаО 0,4-1,2. . Увеличение количества шлака угле родистого феррохрома в шихте более 21% приводит к снижению прочности агломерата , а менее 6% не обеспечивает требуемое соотношение Mq.O/CaO в нем. . Выбранные соотношения в шихте jdgO „ . позволяют повысить СаО СаО прочность агломерата за счет предот вращения полиморфизма двухкальциево го силиката, образукадегося в процес се агломерации. Отношение Mi O/CaO менее 0,6 не ликвидирует полиморфизм ЛСаО-ЗЮа, а также не позволяет получить агломерат с высокой температурой начала плавления (1330-13.80 С), а отношени Ai Oji/CaO менее 0,4 не снижает вязкость шлака при выплавке силикомарг ца. Отношение М О/СаО в агломерате более 3,2 снижает производительност аглоустановки, а также повышает кратность шлака при выплавке силикомарганца. Отношение A Oj/CaO выше1,2 значительно ухудшает массообменные процессы при агломерации, а также повышает вязкость шлака при выплавке силикомарганца до Пз, что способствует увеличению потерь уже восстановленного металла со шлаком в виде корольков. Шихта предлагаемого состава опробована в идентичных лабораторных УСЛОВИЯХ в сопоставлении с шихтойпрототипом..; Марганцевый концентрат сорта (ТУ 14-9-172-79) фракции минус 10 мм, влажностью 9%, твердое топливо ( коксрвая мелочь ГОСТ 11255-75)- фракция минус 3 мм), отвальный шлак углеродистого феррохрома фракции 5-0 мм и возврат агломерата смешивают, увлажняют (до 12-14%) , окомковывают в смесительном барабане и подают в аглочашу, площадью спекания 0,1 м. ВО всех шести вариантах (1 вариант шихт а по прототипу} высота спекаемого слоя шихты составляет 360 мм, ла.з р 2жение под колосникагли 800 мм вод.ст., продолжительность - зажигания 2,5мин при температуре горна . Выход годного из спека определяют по содержанию фракции плюс 10 мм посл двухразового сбрасывания пирога агломерата с высоты 2 м, а мех ническую прочность его определяют по ГОСТ 15137-77. Температуру начала размягчения и полного расплавления определяют на высокотемпературном микроскопе. Состав шихт-.. и результаты опытных спеканий офлюсованного марганцевого агломерата приведены в таблице.

1. ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗЮДСТВА ОФЛЮСОВАННОГО МАРГАНЦЕВОГО АГЛОМЕРАТА , содержащая марганцевый концентрат возврат агломерата и твердое топливо , отличающаяся тем , что с целью повышения выхода годного по классу +10 мм, температур начала размягчения и полного расплавления , а также прочности агломерата , она дополнительно содержит отвальный шлак углеродистого феррохрома при следующем соотношении компонентов, мае. %; Отвальный шлак углеродистого феррохрома6-21 Твердое топливо 5- 8 Возврат агломерата 20-26 Марганцевый концентратОстальное 2, Шихта по п. 1 , о т.л и ч а ющ а я с я тем, что отвальный шлак углеродистого феррохрома имеет . следующий химический состав, мас.%: ( Оксид магния 40-50 17-25 Оксид алюминия 24-32 Двуокись кремния 1-2 Оксид кальция 5-9 Оксид хрома О 008 Фосфор о ,6-1 ,0 Сера 4 1 00

Отвальный шлак углеродистого феррохрома - 5,0 Выход годного (по классу плюс 10 мм),% 72 74 iТемпература началаразмягчения, С . 1190 .Полного расплавления, с 1250 1450 Прочность по классу плюс 5 мм, %.71 73,0 Производительность, % 100 106

21,0

79,5

1380

155€

78,0

109 10,0 13,5 79 . 81 1350. 1370 1490 1540 77,0 80,5 108 111 Результаты опытов показывают, что введение в шихту для производства офлюсованного марганцевого агломерат отвального шлака углеродистого феррохрома позволяет получить прочный (выход годного по классу плюс 10 мм повысился на 7%) агломерат с повышенной температурой начала размягченйк (на ) и полного расплавления (на ). А также дополнительно повысить производительность аглоустановки на 11% и снизить расход твердого топлива на 1,5%.. Полученный агломерат опробован при выплавке силикомарганца. Установлено, что использование агломерата, полученного по предлагаемому способу, позволяет повысить температуру процесса выплавки силикомарганца. Это стабилизирует электрический режим и позволяет повысить извлечение марганца и кремния в сплав на 5 и 8% соответственно и снизить потери металла со шлаком в виде корольков на 9% за счет снижения вязкости шлака. Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемой шихты только за счет повышения производительности агломашин в отрасли составит / 3,4 млн. руб. в год.