Шихта для выплавки силикомарганца Советский патент 1991 года по МПК C22C33/04 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве марганцевых ферросплавов, конкретно при производстве силикомарганца в электропечах.

Целью изобретения является повышение извлечения марганца и кремния в сплав и снижение удельного расхода электроэнергии на выплавку сплава.

Предлагаемая шихта содержит мар- ганецсодержащее сырье, кварцит, углеродистый восстановитель и железосодержащий материал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Марганецсодержащее сырье Кварцит

- Углеродистый восстановительЖелезосодержащий материал

64-70 11-15

12-20 0,5-6,0

оь

СЛ

о

4ь

Ј

При этом железосодержащий материал задают в указанных пределах в количестве, обеспечивающем отношение Fe/Mn в рудной части шихты в пределах 0,025-0,1.

31650749

ехнологическая сущность предлаганичт ши ша кр бо ли ду

емого состава шихты заключается в следующем.

Силикомарганец представляет собой многокомпонентный сплав, химический состав которого регламентируется ГОСТ 4756-77. Поскольку применяемое марганцевое сырье (концентраты, агломерат) имеет высокое удельное со- держание фосфора, в настоящее время основное количество силикомарганца выплавляется с содержанием фосфора 0,4%, Для выплавки сплава с содержанием фосфора до 0,35% в шихту вводят малофосфористый ишак.

Процесс образования силикомарганца в электропечи носит сложный характер и состоит из нескольких стадий Вначале развиваются процессы восстановления высших оксидов марганца и железа с участием СО, а затем МпО и FeO восстанавливаются до карбидов. В зон высоких температур получает развитие реакция восстановления кремнезема. Наличие металлического расплава термодинамически облегчает процесс восстановления кремния и образование силикомарганца

(Si02) + 2С + Мп, Fe, CxJ мп, Fe - Si - + 2СО.

При выплавке силикомарганца, наряду с необходимостью иметь высокое извлечение марганца, требуется также и достижение максимального извлечения кремния, так как количество кварцита в шихте существенно влияет на удельный расход электроэнергии и через шлаковый режим - на извлечение марганца в сплав. Известно, что силициды марганца имеют несколько меньшую термодинамическую прочностьэ чем силициды железа, поэтому можно предположить, что повышение в шихте, а значит и в сплаве содержания железа положительно скажется на извлечении кремния, а значит, и марганца и снизит расход электроэнергии.

Проведенные исследования химического состава марганецсодержащего сырья, используемого для выплавки силикомарганца,, показал, что отношение

Fe/Mn в нем находится на уровне 0,001-55вечает условиям известной шихты, не- 0,0023. При этом в готовом силикомар-достатки которой указаны, ганце марки СМн17 содержится 5,8-6,0% Ьведение в шихту более 6% железо- железа, 17,5-18,5% Si и 72,5-74,5% Мп.содержащего материала приводит к сни

Исследования кинетики восстановления силикомарганцевых шихт показали, что при увеличении отношения Fe/Mn в шихте до определенных пределов повышается извлечение марганца ( Ј ) и кремния (сг). Статистическая обработка результатов исследований позволила описать эту закономерность следующими уравнениями регрессии:

15

# Мп

, 79,7 + 31,7 -g- ,8 + 39,0-g

Следует отметить, что приведенные зависимости относятся к лабораторным опытам и очевидно, что в реальных условиях могут быть отклонения.

Выбор граничных значений предлагаемых компонентов шихты обусловлен требованиями к составу силикомарганца по ГОСТ 4756-77, а также обнаруженной зависимостью между соотношением компонентов и извлечением марганца, кремния, расходом электроэнергии.

Проведенными исследованиями установлено, что при содержании в шихте менее 64% марганцевого сырья содержание марганца в сплаве падает ниже допустимых пределов, а необходимое пропорциональное увеличение в шихте доли восстановителя и кварцита нарушает нормальный ход выплавки (расстраивается электрический режим, наблюдается аварийный режим работы узлов и оборудования печи). Если повысить долю марганцевого сырья свыше 70%, то в результате недостатка восстановителя и кварцита падает извлечение элементов, снижается производительность, растет содержание марганца в шлаке и удельный расход электроэнергии.

Пределы содержания в шихте железосодержащих материалов обусловлены установленной зависимостью между показателями производства и отношением Fe/Mn в шихте, а также влиянием вида железосодержащего сырья на это отношение. Содержание в шихте менее 0,5% железосодержащих материалов от

жению извлечения марганца и росту удельного расхода электроэнергии.

Установлено также, что при использовании в качестве марганецсодержаще го материала малофосфористого шлака (содержание Fe 0,1%) для поддержания отношения Fe/Mri в предлагаемых пределах необходимо повышать долю железосодержащей добавки. С другой стороны, чем выше содержание железа в добавке, тем меньше должно быть ее количество.

Пример. Для подтверждения выбора граничных значений компонентов предлагаемого состава шихты в условиях завода ферросплавов в идентичны условиях проводят сопоставительные испытания по выплавке силикомарганца на шихте предлагаемого и известного составов.

В качестве шихтовых материалов применяют концентрат марганцевый Никопольского бассейна, агломерат марганцевый, шлак марганцевый малофосфо- ристый, кокс сортированный и газовый уголь, кварциты Овручского месторождения, руда железная.

Химический состав использованных шихтовых материалов приведен в табл.1

Согласно принятой технологии выплавку силикомарганца с содержанием фосфора свыше 0,35% осуществляют на смеси марганцевого концентрата и агломерата (как правило, с соотношением 50:50), а при выплавке сплава с фосфором менее 0,35% в шихту подших- товывают малофосфористый шлак. С уче-

ставительных испытаний выбирают два варианта известной шихты и, соответственно, каждый из этих вариантов сравнивают с показателями выплавки на шихте предлагаемого состава.

Проводят два варианта плавки на известной шихте и восемь вариантов плавки на шихте предлагаемого состава (табл.2). При этом показатели варианта 1 плавки известной шихты (сплав с содержанием фосфора 0,35) сравнивают с вариантами 3-10 плавок на предлагаемой шихте, а вариант 2 плавки известной шихты (сплав с Р С 0,35%) - с вариантами 11-14 плавок на предлагаемой шихте.

Составы известной и предлагаемой шихт и показатели выплавки силикомарганца на этих шихтах по вариантам приведены в табл. 2.

10

25

15

20

6507496

Все показатели приведены в пересчете на базовую тонну сплава (17% Si + 65% Мп).

Из данных табл. 2 видно, что выплавка сплава различных марок на шихте предлагаемого состава позволяет существенно улучшить технико-экономические показатели производства.

Для подтверждения возможности использования в предлагаемом составе шихты различных углеродистых восстановителей и железосодержащих материалов в идентичных заводских условиях проводят сопоставительные испытания по выплавке силикомарганца на шихте предлагаемого состава и известной шихте/с использованием в качестве углеродистого восстановителя коксика и газового угля (см.табл.1), а в качестве железосодержащей добавки используют чугунную стружку (Feo5ai - 97,2%) и железорудные окатыши

ОеОБЦ 62%)«

В качестве марганецсодержащего сырья используют смесь агломерата и концентрата (50:50).

Результаты испытаний предлагаемого состава шихты с использованием различных восстановителей и железосодержащих материалов приведены в табл.3.

Всего проводят шесть вариантов плавок (см.табл.3): два варианта на известной шихте с использованием в качестве восстановителя коксика (ва- риант 1) и газового угля (вариант 2) и четыре варианта на предлагаемом составе шихты (варианты 3-6).

Сравнение приведенных в табл. 3. данных показывает, что предлагаемый состав шихты позволяет при использовании в качестве восстановителя, на30

35

40

пример, коксика повысить извлечение марганца на 2,6-2,9%.

Использование в качестве восстановителя газового угля снижает абсолютное извлечение марганца и кремния в сплав (табл„3, варианты 2,5,6).

Что касается использования раз- личных железосодержащих добавок, то различие в их влиянии на показатели выплавки находится в пределах погрешности промышленных испытаний.

Таким образом, при выплавке сили- комарганца с Р 0,35% извлечение марганца в среднем увеличивается на 2,9%, кремния на 4,7%, удельный расход электроэнергии снижается на 50 кВт.ч/т.

165

При выплавке сплава с подшихтовкой малофосфористого шлака (Р С 0,35%) эти показатели улучшаются соответственно на 257%3 290% и 80 кВт-ч/т.

, обретение позволит получить только за счет экономии материалов к электроэнергии снижение стоимости силикомарганца«

Формула изобретения

1 о Шихта для выплавки силикомар- ганца,; содержащая марганецсодержащее ,. сырьеs кварцит и углеродистый восстановитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения извлечения марганца и кремния в сплав и сни

0

.

8

жения удельного расхода электроэнергии на выплавку сплава, она дополнительно содержит железосодержащий материал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Марганецсодержащее сырье64-70

Кварцит11-15

Углеродистый восстановитель12-20Железосодержащий Материал 0,5-6,0 2. Шихта поп.1, отличающаяся тем, что содержит железосодержащий материал в указанных пределах в количестве, обеспечивающем отношение Fe/Mn в рудной части шихты в пределах 0,025-0,1.

Таблица 1

Изобретение относится к черной металлургии и может быть испольэовано при производстве марганцевых ферросплавов, конкретно при производстве силикомарганца в электропечах. Целью изобретения является повышение извлечения марганца и кремния в сплав и снижение удельного расхода электроэнергии на выплавку сплава. Шихта для выплавки силикомарганца содержит, мас.%: марганецсодержащее сырье 64 - 70; кварцит 11-15; углеродистый восстановитель 12-20; железосодержащий материал 0,5-6,0. При этом железосодержащий материал задают в указанных пределах в количестве, обеспечивающем отношение Fe/Mn в рудной части шихты в пределах 0,025-0,1. Применение шихты позволяет увеличить извлечение марганца в сплав на 2,9%, кремния на 4,7% и снизить удельный расход электроэнергии на 50-80 кВт.ч/т сплава. 1 з.п. ф-лы 3 табл. С

а б л и ц а 2

Продолжение табл.2