Способ получения феррохрома и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК C22B5/10 C22C33/04 

Изобретение относится к металлургии, конкретно к получению феррохрома.

Цель изобретения - снижение расхода электроэнергии.

Феррохром является сплавом, в состав которого входит 20-70% хрома, 0,02-10% углерода, 0,05-5% кремния, остальное-железо, а также обычные примеси.

Феррохром получают при помощи восстановительной плавки содержащих железо хромовых руд, в частности хромистого железняка углеродом согласно уравнению

РеСг204+4С Ре+2Сг+4СО.

Восстановительную плавку проводят при использовании кусковой смеси железококс или смеси окомкованное железо-кокс, или используют предварительно восстановленные гранулированное железо и мелкий кокс и кокс, в особенности в низкошахтной печи или же в электропечи, причем получают сплавы с различным содержанием углерода. Феррохром применяют при изготовлении хромистых сталей в качестве лигатуры. Очень частго нежелательное высокое содержание углерода в феррохромовых сплавах можно снизить фришеванием сплавов или фришеванием изготовленной из них хромистой стали. Хромовые руды содержат 20-50% Сг20з, 20-40% FeO и 10-70% жильНой породы. Отделение жильной породы перед переработкой руды по меньшей мере хотя бы частично связано с трудностями, поэтому высокую долю жильной породы в известных способах восстановительной плавки приходится отделять от полученных феррохромовых сплавов в виде жидкого шлака. Поскольку при этом способе в восстановленном материале наряд,у с тугоплавкой жильной породой руды еще содержатся значительные доли СгаОз, образующиеся шлаки имеют высокую температуру плавления и поэтому необходимо несмотря на добавку флюсов устанавливать температуру плавления выше 1750°С, чтрбы в достаточной степени восстановить окись хрома из жидкого шлака на макси1 ально низком уровне потери хрома при низкой вязкости шлаков. Высокие температуры, необходимые для проведения способа восстановительной плавки, обуславливают нежелательно высокий расход энергии.

Отличием предлагаемого способа является то, что продукт реакции (выгружаемый из вращающейся печи материал) смешивают во время и/или после выгрузки из печи с холодными добавками, необходимыми для процесса плавки, при этом температуру продукта реакции понижают так, что он переходит из тестообразного состояния в твердое. Преимуществом способа является

то, что не требуется расхода энергии для охлаждения выходящего из вращающейс печи материала и для его измельчения. Напротив, тепло выгружаемого из вращающейся печи материала используется для нагрева холодных добавок и как дополнительное тепло, необходимое при эндотермических реакциях. Благодаря перемешиванию происходит одновременно

0 предотвращение образования агломератов, Согласно изобретению продукт реакции охлаждают перед плавкой при помощи добавок, необходимых для проведения процесса плавки, до 600-1000°С, предпочтительно до 700-1000°С, Потерянную при охлаждении энергию используют как для нагрева, так и для обезуглероживания известняка и/или сырого доломита в качестве добавки. Известняк и/или сырой доломит

0 добавляют преимущественно в количестве 150-500 кг/т выгрузки вращающейся печи, В соответствии с изобретением указанные добавки и вы груженный из вращающейся печи материал перемешивают в

5 облицованном жаропрочным Материалом барабане с роликами до получения сыпучей зернистой смеси с крупностью зерен 0100 мм, преимущественно 10-100 мм. Названный размер зерен достигается тем, что

0 барабан вращается со скоростью 1-10 об/мин, преимущественно 3-7 об/мин.

Согласно уровню техники соотношение (Al203+Si02)/(CaO+MgO) в предварительно восстановленном материале равно 1,4-10

5 при соотношении 5Ю2/А120з 0,5-5, Поэтому в случае .шлаковой фазы имеется сильная кислая реакция. Чтобы снизить при плавке содержание серы в фазе металла, например, до 0,03%, по другому варианту выполнения изобретения добавляют добавки в таком количестве, которого дост аточно, чтобы при проведении дальнейшей плавки установить шлак с основностью (СаО+МдО) (5102) больше 1,1, преимущественно около

5 1,5,.

Выгружаемый из барабана с роликами материал загружают преимущественно без последующего охлаждения, следовательно, с температурой 600-1000°С, например при

0 помощи загрузочной емкости, в горячем состоянии в плавильную печь, предпочтительно в электрическую пень,

В предлагаемом устройстве для реализации способа не применяют измельчители,

5 сепараторные устройства, охлаждающие устройства и требующиеся между ними транспортирующие приспособления,

В соответствии с вариантом выполнения этого устройства выпуск барабана с роликами соединен с окружающей шахтой.

разгрузочное отверстие которой расположено выше перемещаемого загрузочного устройства. Таким образом, создана практически замкнутая система, в которой происходят минимальные потериэнергии.

С целью предотвращения в случае аварии накопления материала в разгрузочном отверстии названной шахты, что может привести к нежелательным последствиям, в шахте предусмотрен перелив, входящий в охлаждаемый барабан. Для охлаждения применяют воду.

На чертеже представлено устройство для производства феррохрома.

Устройство содержит вращающуюся печь 1, из которой продукт 2 реакции направляют в барабан 3 с роликами, разгрузочный конец которого соединен с окружающей шахтой 4. Запирающийся выпуск 5 шахты на нижнем конце шахты 4 позволяет дозированно заполнять перемещающийся загрузочный резервуар 6. Кроме того, шахта 4 содержит расположенный сбоку перелив 7, входящий в барабан 8 для аварийного охлаждения. Поступающие туда материалы можно передавать через выпуск на ленточный конвейер 9.

Железосодержащую хромовую руду, находящуюся во вращающейся печи 1, нагревают сжиганием мелкозернистого угля, который подают посредством горелочной трубки 10. Нагрев вращающейся печи 1 происходит в противотоке направлению подачи преимущественно подогретого сырья и угля. Во вращающейся печи 1 устанавливают темературу 1510-1560°С, при которой продукт восстановления, состоящий из железосодержащих хромовых руд, углерода и шлакообразователей, приобретает тестообразное состояние, причем здесь происходит образование мелких капелек металла и агломерация нескольких частиц материала восстановления. Во вращающейся печи еще не наступает разделение металлической фазы и жильной породы. Возможность пригара устраняют тем, что вращающаяся печь имеет футеров.у из магнезитового кирпича, которая содержит добавки окиси хрома и/или угля, и/или смолы. В нижней зоне вращающейся печи (на чертеже слева), в которой продукт восстановления имеет температуру минимум 1200°С, вводят необходимую для шлакообразования SiOa в количестве, которое необходимо для приведения его в тестообразное состояние. Это количество можно определить путем расчета или же получить экспериментальным путем. Продукт реакции перемещивают с

известняком и/или сырым доломитом 11 в качестве добавок, который подают через дозирующее загрузочное устройство 12.

Введение добавок 11 производится

преимущественно в зоне желоба 13, по которому продукт 2 реакции покидает вращающуюся печь. Добавку можно вводить также (вариант устройства) непосредственно в барабан 3с роликами. По желобу 13

0 названные добавки 11 и продукт 2 реакции . попадают в барабан 3 с роликами, облицованный жаропрочным кирпичом. Этот барабан вращается с частотой 1-10 об/мин. Благодаря вращательному движению бара- .

5 бана 3 достигается необходимая степень перемешивания добавок с продуктом реакции, причем известняк и/или сырой доломит одновременно отбирают у продукта 2 реакции энергию реакции, расходуемую на

0 нагрев и требующуюся для проведейия обезуглероживания. Продукт реакции охлаждается до 600-100°С. Одновременнопроисходит нагрев добавок 11 до той же температуры. Образуется смесь, в которой

5 загрузка вращающейся печи переходит из тестообразного состояния в твердое. Благодаря роликам в барабане 3 происходит разлом крупных кусков и из барабана выходит зернистый материал с диаметром зерна

0 максимум 100 мм, который можно направлять через шахту 4 и ее выпуск 5 в загрузочный резервуар 6. При помощи последнего смесь загружают в электропечь (не показана).

5

Для проведения плавильного процесса в соответствии с предлагаемым способом не требуется затрат больших количеств энергий, в то время как в известных способах добавки непосредственно загружают в плавильный агрегат и выгрузку вращающейся печи загружают с ее первичной температурой 1200-1500°С. Последнее невозможно с практической и технической точек зрения

5 из-за спекающегося материала и его разрушающего действия в горячем состоянии. Поэтому предлагаемый способ с устройством для его осуществления дает возможность вести необходимое охлаждение выгрузки

0 вращающейся печи при помощи энергии добавок для плавильного процесса, требующейся Для проведения нагрева и обезуглероживания. Тем самым суммарное содержание энергии количества материала,

5 который используют в плавильном агрегате, не изменяется, но может изменяться температура отдельных компонентов. Благодаря охлаждению выгрузки вращающейся печи не происходит каких-либо потерь энергии для заключительного процесса плавки.

Формула изобретения

1.Способ получения феррохрома с содержанием углерода 0,02-10% из железосодержащих хромовых руд, включающий предварительный нагрев во вращающейся печи смеси, состоящей из хромовых руд и угля взятых в соотношении 1:04 - 2, и шлакообразующих в виде оксида кальция и/или магния, оксида алюминия и/или кремния, в течение 20-240 мин в атмосфере, содержащей окись углерода, до 1480-1580°С, выгрузку продукта, охлаждение его и последующее плавление в печи при 16001700°С, отл ича ющийсятем,что,сцелью снижения расхода злектроэнергии, охлаждение продукта осуществляют путем ввода при выгрузке из вращающейся печи холодных добавок, необходимых для проведения процесса плавки, до температуры, при которой шихта из тестообразного состояния переходит в твердое.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что продукт из вращающейся печи перед плавкой охлаждают при помощи добавок, необходимых для проведения процесса плавки, до 600-1000°С, предпочтительно до 700-1000°С, при этом добавки нагреваются и обезуглероживаются.

3.Способ по п. 2, о т л и ч а ю щи и с я тем, что в качестве добавок вводят известняк и/или сырой доломит.

4.Способ по п. 3, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что известняк и/или сырой доломит вводят в количестве 150-500 кг/т от массы продукта, выгружаемого из вращающейся печи.

5.Способ по пп. 1-4, отличающийс я тем, что продукт из вращающейся печи с добавками перемешивают в облицованном жаропрочным материалом барабане с роликами до получения зернистой смеси.

6.Способ по п. 5, отличающийся тем, что из барабана с роликами выгружают зернистый материал с крупностью зерна до 100 мм, преимущественно 10-100 мм в диаметре.

7.Способ по п. 5, отличающийся тем, что барабан с роликами вращают с частотой 1-10 об/мин, преимущественно 37 об/мин,

8. Способ по п. 1, от л и ч а ю щи и с я тем, что добавки вводят в количестве, обеспечивающем при последующей плавке основность шлака (СаО+МдО) SiOa более 1,1.

9.Способ по п. 1,отл и чающийся тем, что выходящий из барабана с роликами

материал направляют без дальнейшего охлаждения в плавильную печь, преимущественно электропечь.

10.Устройство для получения феррохрома, содержащее противоточно нагреваемую вращающуюся печь с разгрузочным концом, плавильную печь, отличающееся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, оно снабжено дозирующим загрузочным средством для введения добавок, расположенным со стороны разгрузочного конца вращающейся пени, и барабаном с роликами, расположенными ниже вращающейся печи и сообщающимися с ее разгрузочным концом,

11.Устройство по п. 10, отл ич а ющее с я тем, что ниже выпускного конца барабана с роликами предусмотрена окружающая его шахта, футерованная жаропрочным

материалом, нижнее выпускное отверстие которой расположено выше загрузочного резервуара, преимущественно перемещаемого.

12. Устройство по п. 11, о т л и ч а ю щее с я тем, что шахта снабжена отстоящим в сторону переливом, направленным к охлаждаемому барабану.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству феррохрома. Цель изобретения - снижениерасхода электроэнергии. Для производства феррохрома во вращающуюся печь 1 загружают в определённом соотношении смесь из хромовой руды, угля и шлакообразовате- лей. Загруженную смесь в атмосфере, содержащей СО, нагревают до температуры около 1500°С. Выгруженный из вращающейся печи продукт реакции охлаждают перед плавкой в электропечи. Чтобы сократить расход энергии, а также отказаться от применения сложной аппаратуры, предложено перед плавкой охлаждать продукт реакции до 600-1000°С, с помощью предназначенных для нагрева и обезуглероживания добавок 11, необходимых для проведения процесса плавки до 600-1000°С до того, как он будет загружен при помощи загрузочного устройства 6 в электропечь. 2 с. и. 10 з. п. ф-лы, 1 ил.k^8VIW^о>&со