Шихта для производства марганцевого агломерата Советский патент 1984 года по МПК C22B47/00 C22B1/14 

1 Изобретение относится к металлургии, а именно к подгот9вке марганецсодержащих материалов к электроплавке методом агломерации, и может быть использовано при выплавке силикомарганца. Известен ряд шихт для получения офлюсованного марганцевого агломерата, содержащие марганцевое сырье, твердое топливо, возврат и флюсы L Недостатком указанных шихт является то, что в качестве флюса исполь зуют материалы на основе окиси кальция (известняк, доломит, ракушечник) что делает неприемлемым этот агломерат для выплавки силикомарганца. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является шихта, содержащая марганцевый концентрат, возврат агломерата, твердое топливо и флюс (известняк) С 27, содер жащая ингредиентыВ следующем соотношении, мас,%: Марганцевый концентрат Возврат агломерата 28 Твердое топливо 8 Флюс (известняк). 20 Недостатком известной шихты является низкая температура размягчения и полного расплавления марганцевого агломерата при использовании его в шихту для выплавки силикомарганца, что способствует более раннему (при 1300°С) шлакообразованию,, опережающему восстановительные процессы. Это приводит к уменьшению . поверхности контакта восстановителя с окисным расплавом и снижает степен совместного восстановления маргйнца и кремния в сплаве. Кроме того, использование флюса на основе карбоната кальция при производстве агломерата снижает механическую прочность и способствует его рассыпанию при загрузке в печь. Это объясняется наличием в офлюсован ном агломерате неассимилированной из вести, которая, реагируя с влагой шихты, образует значительное (35-40% количество фракции минус-5 мм, что приводит к спеканию ее на колошнике и ухудшает газовый и электрический режимы ведения плавки. Поэтому в настоящее время процесс выплавки силикомарганца характеризуется весьма низкими технико-экономи22ческими показателями (извлечение марганца и кремния в сплав 72,8% и А1% соответственно, расход электроэнергии 4400 кВт.ч/т, производительность 290 т/сут). Целью изобретения является повышение темппературы начала размягчения, а также улучшение металлургических свойств агломерата и повышение степени извлечения марганца и кремния.при выплавке силикомарганца. ттоставленная цель достигается тем, что шихта, содержащая марганцевый концентрат, возврат агломерата, твердое топливо и флюс, в качестве последнего содержит отходы высокотемпературного обжига магнезита при поддержании отношения окиси магния к окиси кальция в агломерате 0,8-5,2 при следующем соотношении компонентов, мае.%: Отходы высокотемпера- , турного обжига магнезита Твердое топливо Возврат агломерата 20-25 Марганцевый концентрат Остальное Отходы высокотемпературного обжига магнезита содержат, мас.%; окись магния 75-90; окись алюминия 7-10; двуокись кремния 2-4. .Необходимость и эффективность ввода в состав аглошихты отходов высокотемпературного обжига магнезита основывается на следующих физикохимических разработках и экспериментальных исследованиях. Анализ процессов растворения окиси магния в шлаковых системах указывает на уменьшение количества фторсиликатов (2CaOSiOj) и террасиликатов OCaOSiOj), которые приводят к полиморфизму и рассыпанию агломерата, а также ухудшают массообменные процессы. Кроме того, анализ диаграмм состояния MnO-SiOj, МпО-СаО, MnO-MgO и экспериментальные данные, полученные в лабораторных условиях, свидетельствуют о том, что смещение температурного интервала в области более высоких температур при спека.ний марганцевого агломерата с использованием флюса на основе карбоната кальция не позволяет получить его с требуемыми металлургическими свойствами. Как показали исследования, одной из причин этого явления служит образование на частицах окиси кальция слоев, состоящих из ZCaO-SiOj и ЗСаО-SiOj, сильно тормозящих массообмен. Поддержание отношения окиси магния к окиси кальция в пределах 0,85,2 позволяет в процессе агломерации стабилизировать структурные фазы исключить рассыпание под воздействием влаги, а также значительно повысить его механическую прочность. Кроме того, важной особенностью при этом является повышение температуры размягчения и полного расплавления агломерата. По данным исследований она составляет 1380-1420°С, чт позволяет значительно улучшать условия для совместного восстановления марганца и кремния при использовании предлагаемого офлюсованного агло мерата при выплавке силикомаргакца. Отходы высокотемпературного обжига магнезита получают при высоких температурах (1600-1800°С), поэтому исключение термической диссоциации карбоната магния в процессе агломерации уменьшает расход твердого топлива на 2% и повьш ает производительность аглоустановки на 9%. Выбранное количество отходов высокотемпературного обжига магнезита в аглошихте обосновывается необходимой основностью агломерата с требуемым (0,8-5,2) отношением окиси ма НИЛ к окиси кальция. Увеличение отходов высокотемпературного обжига магнезита в шихте более 14% приводит к снижению прочности агломерата, а менее 4% - не обеспечивает требуемое соотношение окиси магния к .окиси кал ция в нем. Выбранное отношение в шихте окис магния к окиси кальция, равное 0,85,2, позволяет повысить прочность агломерата за счет предотвращения полиморфизма двухкальциевого силиката, образующегося, в процессе агло мерации. Отношение MgO/CaO менее 0,

Ингредиенты и показатели

Состав шихты по вариантам, % 24 не ликвидирует полиморфизм 2CaO-Si02, а также не обеспечивает получение агломерата с высокой (1880-1420°С) температурой плавления, что позволит улучшить условия для совместного восстановления марганца и кремния при использовании его в шихту для выплавки силикомарганца. Отношение MgO/CaO более 5,2 снижает производительность аглоустановки, ухудшает металлургические свойства агломерата. Кроме того, использование агломерата с отношением MgO/CaO выше 5,2 при выплавке силикомарганца повышает кратность шлака, а также его вязкость (до 7 П), что повысит потери марганца со шлаком в виде корольков уже восстановленного металла . С целью подтверждения выбора граничнь1Х значений компонентов шихта предлагаемого состава опробована в идентичных лабораторных условиях в сопоставлении с шихтой-прототипом. Марганцевый концентрат П с фракции минус 10 мм, влажностью 9%, коксовую мелочь (минус 3 мм), отходы высокотемпературного обжига магнезита фракции 0-5 мм и возврат смешивали, увлажняли, окомковывали в смесительном барабане и подавали в агло,машину площадью спекания О,1 м. Высота спекаемого слоя во всех опытах составляла 360 мм, разрежение под колосниками 750 мм вод.ст., продолжительность зажигания 2 мин при температуре горна 1200°С. Выход годного из спека определяли по содержанию фракции плюс 10 мм после двухразового сбрасывания пирога агломерата с высоты 2 м. Механическую прочность агломерата определяли по ГОСТ 15137-77. Температуру плавления определяли на установке Укр. НИИСС.. Основные показатели опытных спеканий и состав шихт приведены в таблице. Отходы выcoкoтe шepaтypного обжига магнезита Выход годного (по классу плюс 10 мм), % Температура плавления,С Прочность (по классу плюс 5 мм), % Произнодительность, % 70 73 1180 1280 72 75 100 102 76 79 74 76 340 1370 1300 1310 76 81,5 75 102 109 6

ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МАРГАНЦЕВОГО АГЛОМЕРАТА, содержащая марганцевый концентрат, возврат агломерата, твердое топливо и флюс, отIа Ь4аО Ч:|{д личающаяся тем, что, с целью повышения температуры начала размягчения, улучщения металлургических свойств агломерата и повышения степени извлечения марганца и кремния при вьтлавке силикомарганца, она в качестве флюса содержит отходы высокотемпературного обжига магнезита при поддержании отношения окиси магния к окиси кальция в агломерате 0,8-5,2 при следующем соотношении компонентов, мас,%: Отходы высокотемтгера-. турного обжига магнезита 4-14 5-7 Твердое топливо 20-25 Возврат агломерата Марганцевый конОстальное центрат

приведенные результаты опытов показали, что введение в аглошихту отходов высокотемпературного производства обжига .магнезита позволяет полу чить прочный агломерат (выход годного по классу + 10 мм повысился на 13%), повысить производительность аглоустановки на 9%, снизить расход твердого топлива на 2%, Полученный агломерат опробован на выплавке силикомарганца в печи 140кв Установлено, что использование в шихте агломерата,полученного по .предлагаемому способу, позволило Повысить температуру плавления шихты и шлака на 190. Это стабилизировало электрический режим ведения плавки, позволило повысить извлечение марганца и кремния на. 4 и 9% соответственно и способствовало снижению потерь металла со шлаком в виде корольков на 8% за счет снижения вязкости шлака. Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемой шихты только за счет повьш1ения извлечения марганца и кремния составит около 1,2 мпн. руб. в год.