Углеродистая смесь для выплавки ферросилиция Советский патент 1987 года по МПК C22C33/04 

Изобретение относится к металлур- гии, а именно к выплавке железокрем- ниевых сплавов, получаемых в дуговой электропечи углеродотермическим методом.

Целью изобретения является повышение извлечения кремния и снижение удельного расхода электроэнергии кварцита и кокса.

Предлагаемая углеродистая смесь для выплавки ферросилиция содержит одубину, углеродистые отходы производства ферросилиция и кокс при следующем соотношении компонентов,мае.% Одубина16-47,8

Углеродистые отходы производства ферросилиция4,3-14,3 Кокс . 47,8-79,5 При этом углеродистые отходы производства ферросилиция имеют следующий состав, мас.%: карбид кремния 5,9-3353-, углерод 0,7-5,01, металлические корольки 28-76,2; шлак остальное.

Предлагаемьй состав углеродистой смеси для выплавки ферросилиция основан на особенностях технологического процесса, работы электропечног оборудования, а также физико-химичеких свойствах одубины и углеродистых отходов ферросилиция. Применение эти материалов существенно улучшает состояние колошника электропечи и работу электропечного оборудования.

По своим физико-химическим свойствам одубина отличается от известных восстановителей, в том числе и от древесной щепы, из которой ее получают .

Установлено, что после высокотемпературной варки под давлением ис- ходнал древесная щепа существенно изменяет свои физико-химические характеристики - плотность, пористость гранулометрический состав, электропроводность. Например, исходная древесина - береза имеет объемный вес 0,418 г/см , прочность вдоль волокна 469 кг/см и прочность поперек волокна 33 кг/см. После варки береза имеет объемный вес 0,281- 0,240 г/см, прочность вдоль волокна 55-110 кг/см и прочность поперек волокна 6-15 кг/см , т.е. после высокотемпературной варки под давлением уменьшает свой объемньй вес

на 32-43%, на столько же увеличивает свою пористость и при этом теряет структурную прочность вдоль волокна на 38-77% и поперек волокна

на 54-76%. Одубина, которая является продуктом высокотемпературной варки лиственничной -древесины, резко отличается от исходной древесной щепы. Уголь, полученный из одубины,

в 15,2 раза имеет меньшую электропроводность (3,5-10 см ) в сравнении с буковым древесным углем (2,3-10 ) . Применение одубины в составе предлагаемой смеси в

3,,0-3,17 раза увеличивает электросопротивление ферросилициевой шихты в сравнении с обычной шихтой с коксом. В отличие от других углеродистых материалов одубина имеет весьма

малый объемный вес (0,1 т/м ) и мелкий гранулометрический состав.

Удельное электросопротивление ферросилициевой шихты с применением известной и предлагаемой углеродистых

смесей приведено в табл. 1.

Расход одубины в указанных пределах в составе углеродистой смеси приводит к увеличению ее объема (по

сравнению с известной смесью) в 1,16- 2,78 раза, в 1,14-2,73 раза возрастает отношение объема углеродистой части шихты к кремнеземсодержащему материалу и в 1,13-3,21 раза увеличивается поверхность углеродистых материалов, участвующих в удержании возгоняющейся Sic в газ, что уменьшает потери кремния.

Эти физические свойства одубины

позволяют с увеличением ее расхода в составе смеси увеличить расход углеродистых отходов производства ферросилиция без существенного нарушения свойств углеродистой смеси, решая

задачу полной утилизации отходов производства с одновременным увеличением извлечения кремния.

При вводе одубины в количестве менее 16 мас.% наблюдается неравномерный сход шихты, ее подвисание и обвалы. При больших обвалах происходят выбросы горячей шихты на электропеч- ное оборудование, а иногда и короткую сеть, что приводит к отключению электропечи и увеличению ее горячих простоев. При этом ухудшаются условия работы обслуживающего персонала печи. Кроме того, при выбросе шихты происходят большие потери тепла, шихтовых материалов и электроэнергии и в атмосферу цеха выбрасывается большое количество пыли и газа, обогащенного газообразной моноокисью кремния, Это увеличивает удельные расходы сы- 5 рья и электроэнергии и ухудшает экологические условия процесса.

При содержании в предлагаемой смеси одубины в количестве 16-47,8 мас. сравнительные характеристики извест20

25

технологический процесс вьтлавки ферросилиция характеризуется равномерным сходом шихты и хорошей газопроницаемостью колошника. За счет более высокого электросопротивления шихты -5 с предлагаемой углеродистой смесью выплавка ферросилиция проходит при глубокой и устойчивой посадке электродов. Печь работает без обвалов и выбросов шихты, что улучшает основные технико-экономические показатели процесса и уменьшает запыленность цеха.

При большем, чем 47,8 мас.% со- держании одубины в предлагаемой углеродистой смеси происходят существенные изменения в составе получаемого сплава, что придает смеси другое назначение.

Количество углеродистых отходов 0 производства ферросилиция в предлагаемой углеродистой смеси технологически взаимосвязано с количеством одубины.

Использование углеродистьк отходов производства ферросилиция позволяет решить задачу полной утилизации отходов собственного производства с одновременным увеличением извлечения 0 кремния. Однако из-за высокого содержания в них тугоплавкого и электропроводного ишака (33,88-36,33%), отрицательно влияющего на работу электропечи, верхний предел ввода угле- 5 родистых отходов в смеси ограничен технологическими особенностями электроплавки ферросилиция. Установлено, что при большем, чем 14,3 мас,% отходов в составе смеси из-за высоко- 50 го содержания в них тугоплавкого и электропроводного шлака увеличивается кратность шлака, ухудшается выход его из печи, а вместе с ним и металла

что резко ухудшает работу печи и ее основные технико-экономические показатели. По этим причинам использование углеродистых отходов производства ферросилиция в количестве

более 14,3 мас.% в предлагаемой смеси нецелесообразно.

При содержании в предлагаемой углеродистой смеси отходов в количестве 4,3-14,3 мас.% выплавка ферросилиция характеризуется нормальным ходом печи и хорошим выходом металла и шлака.

В табл. 2 приведены некоторые

0

5

-5

0

0 5 0

5

ной и предлагаемой углеродистых смесей, в табл. 3 - состав углеродистых отходов производства ферросилицр я.

Предлагаемая углеродистая смесь имеет более низкую электропроводность, лучше распределяется между |Кусковьм кварцитом, предотвращает спекание шихты в верхних горизонтах колошника. Это улучшает сход шихты и ее газопроницаемость, работу электропечи и ее основные показатели.

Предлагаемую углеродистую смесь опробовывают в промышленных условиях при выплавке 75-90%-ного ферросилиция в рудотермической печи мощностью 22,5 МВД.

Углеродистую смесь в составе шихты непрерывно загружают в печь и проплавляют, периодически осуществляя выпуск металла и шлака.

Результаты работы печи при использовании известной и предлагаемой углеродистых смесей представлены в табл. 4.

Применение предлагаемой углеродистой смеси позволяет на 1,1-3,5% повысить извлечение кремния, снизить удельный расход основных материалов и электроэнергии и, кроме того, утилизировать отходы производства ферросилиция и переработки древесины, что позволяет существенно сократить расход дорогостоящего и дефицитного кокса, улучшить экологию и условия труда, увеличить надежность работы и срок службы оборудования.

Формула изобретения

1. Углеродистая смесь для выплавки ферросилиция, содержащая одубину и кокс, отличающаяся тем, что, с целью повышения извлечения кремния и снижения удельного расхода электроэнергии, кварцита и кокса, она дополнительно содержит углеродистые отходы производства ферросилиция при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Одубина16-47j8

Углеродистые отПрименение, В знаменателе указано среднее значение.

ходы производства ферросилиция содержат, мас.%:

Время работы, сут

Удельный расход на 1 баз.т, сплава, кг(%): кварцит

2,6 23

3,6 7,3 15,2 3,0

1891 1819 1794 1761 1795 1883

Редактор Н. Гунько

Составитель К. Сорокин

Техред М.Ходанич Корректор С. Шекмар

Заказ 2319/27Тираж 604Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таблица. 4

3,6 7,3 15,2 3,0

2,3

1875

Изобретение относится к области металлургии, а именно к выплавке желе зокремниевык сплавов, получаемых в дуговых электропечах углеродотер- мическим методом. Целью изобретения является повышение извлечения кремния и снижение удельного расхода электроэнергии, кварцита и кокса. Углеродистая смесь для выплавки ферросилиция содержит, мас.%: одубину 16-47,8, углеродистые отходы производства ферросилиция 4,3-14,3 и кокса 47,8- 79,5. При этом углеродистые отходы производства ферросилиция содержат, мас.%: карбид кремния 5,9-33,3 углерод 0,7-5,01, металлические король-, ки 28-76,2, шлак остальное. Применение углеродистой смеси позволило повысить извлечение кремния на 1,1- 3,5%, снизить удельньй расход основных материалов и электроэнергии. 1 3.п. ф-лы,4 табл. i (Л