Способ выплавки углеродистого ферромарганца из бедных руд Советский патент 1985 года по МПК C22C33/04 

11

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производств ферросплавов, в частности углеродистого ферромар)ганца в мощных руднотермических печах.

Известен способ выплавки углеродистого ферромарганца, включающий дозировку материалов, непрерывную загрузку их в электропечь, проплавление и периодический выпуск металла и шлака 1 .

Данньш способ не позволяет получать из бедных руд высокое извлечение марганца, что приводит к понижению его качества и, в частности, к повышению в нем содержания фосфора . Последнее связано с тем, что при использовании бедных руд в электропечи образуется большое количество шлака, в который вследствие того, что воестановление марганца по

МпО+(1+Х) протекает при температурах, заметно превьш1ающих температуры шлакообразования, переходит почти весь марганец, содержащийся В бедных рудах. Так, например, при плавке ферромарганца из руда с содержанием 44-46% Мп и 23-24% SiO на 1 т ферромарганца образуется А, 1,9 т шлака, что при обычном содержании марганца в. нем () приводит к тому, что в товарный ферромарганец извлекается лиш 68-73% марганца.

Наиболее близким по достигаемому эффекту к предлагаемому является способ выплавки углеродистого ферромарганца из бедных руд, включающий дозирование шихты из марганцевой руды, флюсов и восстановителя (кокса), загрузку в печь, непрерывное проплавление с поддержанием основности шлаCaO+MgO .,.,,ка 1,6-1,65,периодический

Ыил,..„«

выпуск металла и шлака 2j .

Однако известный флюсовый способ вьшлавки ферромарганца не позволяет достичь из бедных, кремнеземистых руд такое же высокое извлечение, как это имеет место при флюсовой плавке из богатых руд. Это связано с тем, что для ошлакования кремнезема из бедных руд требуется большое количество оснований (СаО и MgO), вводить которые вьшуждены известняком или необожженным доломитом. Это приводит к значительному повьш1ению расхода электроэнергии. Кроме того, флюсы, при большом их расходе, не успевают

72

раствориться в шлаке. Так, например, разложение карбонатов и нагрев дополнительного количества газов (углекислоты) до температуры отходящих газов из 1 т известняка с учетом электрического и теплового КПД печи увеличивает расход электроэнергии на 830-900 кВт-ч.

Применение вместо марганцевой руды офлюсованного агломерата вследствие того, что офлюсованный марганцевьй агломерат при его основности вьш1е 0,7-0,8 невлагостоек и разлагается в воронках закрытой печи, приводит к полному расстройству процесса.

При плавлении шлака происходит сегрегация шихты по удельному весу. Кокс, обладая низким объемным весом, сосредотачивается в верхних слоях шлака. Б результате этого в нижних слоях шлака, особенно в зонах, удаленных от электродов, восстановление марганца, даже при высокой его основности и высоких температурах практически не идет.

Цель изобретения-повышение извлечения марганца, качества сплава и производительности печи.

1 .

Поставленная цель достигается

тем, что согласно способу вьтлавки углеродистого ферромарганца из бедньк марганцевых руд, включающему дозирование шихты из марганцевой руды, флюсов и восстановителя, загрузку ее на колошник печи, непрерывное проплавление при поддержании отношения суммы оксидов кальция и магния к оксиду кремния в шлаке равным 1,6-1,5 и периодический вьшуск расплава из печи, в шихту вводят восстановитель в стехиометрическинеобходимом соотношении, а флюсы - из расчета получения отношения оксида кальция к оксиду кремния, равного 0,7-0,8, и отношения суммы оксидов кальция и магния к оксиду кремния, равного 0,851,0,-избыток восстановителя в виде порошкообразной смеси со свежеобожженным флюсом вдувают кислородом в шпак или на поверхность раздела шлак - металл, при этом расход кислорода составляет 170-210 м на 1 т получаемого сплава, а расход восстановителя и флюса на 1 м вдуваемого кислорода соответственно 1,7-2,0 и 1,6-2,5 кг. 3 Кроме того, вместе с флюсами вдувают флотоконцентрат в количестве 5-10% от расхода флюсов. Причем коксофлюсовую смесь вдувают с помощью кислорода в течение второй половины времени между выпусками металла из печи. Поддержание указанной основности первичных шлаков обеспечивает получе ние повышенной температуры в печи (1600-172СРс), максимальной активности закиси марганца, при минимальной активности кремнезема, что позво ляет почти исключить восстановление кремния даже при конечной концентрации МпО 3-4%. Кроме того, ускоряется растворение оснований и обеспечивается получение более тугоплавких пша ков. Понижение отношения Cao/SiOj меньше 0,7 и повышение больше 0,8 при нижнем и верхнем соотношении (CaO+MgO/SiOj приводит к значительному понижению температуры плавления первичных шлаков и к затруднениям с выпуском шлаков из печи, так как при этом тугоплавкие печные шлаки сильно охлаждаются холодными первичными шпаками. Вдувание восстановителя в шлак или на поверхность пшак - металл приводит к тому, что шлак насыщается мелкодисперсным коксом. Последний, .вследствие малого размера егсг частичек, из шлака вспльшает медленно. Часть мелочи кокса, вспльшающая из ишака к поверхности раздела жидкий шлак - твердая шихта, где приводит к расстройству процесса, так как электропроводность мелочи кокса мало отличается от электропроводности шлака. Это позволяет создавать, без опасения за положение электродов, в шлаке вместо обычного избытка кокса (10-15%) избыток в пределах 2540% от стехиометрического и повысить полноту и скорость восстановления закиси марганца. Однако введение и:збытка кокса в восстанавливаемые шлаки даст эффект лишь в том случае, если в печи будет поддерживаться температура, обеспечивающая возможность получения низкой концентрации №iO в шлаке, активность закиси марганца в атаке будет высока, а содержание оснований в пшаке достаточно для .того чтобы в максимальной степени ограничить восстановление кремния. 074 При расходе кокса в составе смеси 1,7-2,0 кг/м кислорода и расходе кислорода 170-210 м на 1 т получаемого сплава в шлак дополнителыю . вносится 80-150 кг мелкодисперсного кокса. Это создает в шлаке необходимый избыток восстановителя и позво.ляет восстановить дополнительно 300 кг марганца. Полезное использо- ванне порошка кокса при вдувании его в шлак составляет 30-40%. Поэтому уменьшение расхода кокса ниже 1,7 кг/м кислорода приводит к понижению извлечения марганца из руды. Значительный избыток восстановителя, который достигается при расходе порошка кокса 2,О кг/м кислорода, может при повьш1енной температуре в печи привести к содержанию кремния в сплаве вьш1е допустимого. Расход флюса в составе смеси 1,6-2,5 кг/м кислорода позволяет обеспечить возможность их быстрого растворения с сохранением оптимального уровня температур шлака (16001720 0. При расходе флюса менее 1,6 кг/м кислорода наблюдается увеличение температуры шлака до 1800 С и возрастание испарения марганца, а при расхода более 2,5 кг/м кислорода - снижение температуры шлака, ухудшение растворения флюса, увеличение потерь марганца со шлаком. Расход кислорода на 1 т получаемого сплава установлен с учетом необходимости сжигания части восстановителя (кокса) для обеспечения поступления дополнительной теплоты, необходимой на ассимиляцию вдуваемых флюсов без снижения температуры шлака. При расходе кислорода менее 170 м на 1 т сплава увеличиваются потери марганца со шлаком, а металл вследствие недостаточной основности шлака становится нестандартным по содержанию кремния. При расходе кислорода более 210 м на 1 т сплава повышается температура плавления и вязкость отвального шлака. Это увеличивает как потери марганца со шлаком, так и его потери испарением. Для повьш1ения извлечения марганца важно, чтобы вдуваемые кислородом флюсы быстро и полностью ассимилировались. Как показывают исследования, растворение флюсов значительно ускояется, если к извести примешивается 5-10% порошка марганцевой руды. .51 Вэтом случае также заметно уменьшается окисление мета/ша кислородом. Дальнейшее увеличение расхода порошка руды мало изменяет скорость растворения, но сильно охлаждает вду ваемые газы, кокс и известь (за счет развития прямого восстановления). При расходе порошкообразной руды менее 5% вынос порошкообразных флюсов (извести, доломита или их смесей) ув личивается, так как заметно уменьшается их взаимодействие во взвешенном состоянии. В качестве, порошкообразного материала для вдувания вместе с порошками флюсов и кокса можно использовать флотоконцентраты, которые не находят применения, так как для способа окомкования - агломерации они непригодны. -Перед вдуванием флотоконцентраты суШат при 300-350 С до полного удаления влаги. Вдувание целесообразно осуществлять во второй половине очередной плавки, поскольку к этому времени создается слой металла и шлака с относительно высоким содержанием окислов марганца. Для промьгашенного опробован 1я предлагаемого способа проведены плавки на прямоугольной электропечи мощностью 63 МВД. Вдувание пылеобразной смеси осуществляли с помощью водоохлаждаемых фурм, стационарно установленных в печи, внешняя оболочка фурмы выполнена из графитового электрода. Фурмы были установлены по одной в промежутках электродов. Результаты плавок в сравнении с известным способом представлены в таблице. Предлагаемьй способ вьшлавки ферромарганца по сравнению с известным позволяет повысить извлечение марганца из бедных руд на 7-10% и качество ферромарганца по содержанию в нем примесей .(снизить содержание фосфора на 0,04-0,06 мае.%; содержание кремния до 0,2-0,4%), а также уменьшить расход электроэнергии более чем на 1000 кВт ч/т и марганцевой руды на 12-13% и повысить производительность электропечей на 25-29%.

1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ УГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОМАРГАНЦА ИЗ БЕДНЫХ РУД, включающий дозирование шихты из марганцевой руды, флюсов и восстановителя, загрузку ее на колошник печи, непрерывное- проплавление при поддержании отношения суммы оксидов кальция и магния к оксиду кремния в шлаке равным 1,6-1,65 и периодический вьтуск расплава из печи, отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения марганца, качества сплава и производительности печи, в шихту вводят восстановитель в стехиометрически необходимом соотношении, а флюсы - из расчета получе-. ния отношения оксида кальция к оксиду кремния, -равного 0,7-0,8, и отношения суммы оксидов кальция и магния к окскцу кремния, равного 0,85-1,0, избыток восстановителя в виде порошкообразной смеси со свежеобожженным флюсом вдувают кислородом в шлак или. иа поверхности раздела шлак - металл, при этом расход, кислорода составляет 170-210 м на 1 т получаемого сплава, а расход восстановителя и флюса на (Л 1 м вдуваемого кислорода соот.ветственно 1,7-2,0 и 1,6-2,5 кг. 2.Способ по п. 1,отлича ю,щ и и с я тем, что вместе с флюсами вдувают флотоконцентрат в количестве 5-10% от расхода флюсов. 3.Способ по пп. 1 и 2, отлиел чающийся тем, что коксофлюсоч вую смесь вдувают с помощью кислорода в течение в,торой половины времени между выпусками металла из печи.

Исходная шихта: CaO/SiO 0,6 0,7 0,7 (CaO+MgO)/SiOj 0,9 1,0 0,85 Расход кислорода, м/т 150 210 Расход коксовой ; пьши, кг/м 1,5 1,7 1 1,85 Расхоя флюсовой пыли, кг/м 1,4 1,6 Химический состав сплава, %: 80 80 80 Мп 2,6 1,25 0,4 0,45 0,39 0,39 0,8 0,85 1,1 0,95 1,1 1,25 0 220 2,0 2,2 Нет 2,1 2,6 Нет 0 78,0 78,7 0,57 4,2 1,2 0,39 0,35 0,45

Химический состав шлака, %

Продолжение таблнць