Шихта для получения фосфористого ферросплава Советский патент 1993 года по МПК C22C33/04 

Изобретение относится к черной металлургии, к ферросплавному производству, конкретно к шихтам для производства фосфористого ферросплава, обогащенного легирующими металлами, которые могут использованы как лигатуры для производства специальных чугуиов с улучшенными литейными свойствами, автоматный сталей, износостойких чугунов для тормозных колодок, а также для получения нового класса металлоаморфных магнитомягких материалов.

Целью изобретения является улучшение качества фосфористого ферросплава и уменьшение затрат на шихтовые материалы.

Поставленная цель достигается тем, что шихта для получения фосфористого ферросплава, содержащая фосфорсодержащий компонент, железную стружку и кокс согласно изобретению в качестве фосфорсодержащего компонента содержит

промежуточный конвертерный фосфатшлак При следующем соотношении компонентов, масс.%:

Промежуточный конвертерный фосфатшлак 55-60 Железная стружка2-3.5

Кварцит9-10

Кокс28,5-31,5

Промежуточный конвертерный фосфат- шлак имеет следующий состав, мас.%: 8-12 P20s: 0,6-1.1 VzOs: 6-8 MnO; 10-15 Ре0бщ.: 14-18 40-45 CaO; 1-3 АЬОз: 6-8 MgO; С - остальное.

В настоящее время промежуточный конвертерный фосфатшлак, образующийся в процессе конвертерной переработки фосфористого чугуна на сталь, ежегодное количество которого на Карагандинском металлургическом комбинате составляет 400 тыс. т, является отходом производства. Наличие в шлаке в достаточном количестве

00

ы о

Јь

W

таких элементов как фосфор и железо делает его пригодным для дальнейшей переработки на фосфористый ферросплав. Ванадий, присутствующий в шлаке в виде пентаоксида, при плавке шихты будет вое- станав/шваться и переходить в ферросплав в количестве 1,78-2,6%, улучшая его качество, Кроме того, повысит качество сплава марганец, содержание которого в ферросплаве составит 11,3-15,2%.

Присутствие в фосфористом ферросплаве легирующих элементов позволяет значительно расширить сферу его применения по сравнению с известными техническими решениями; для получения новых более доро- гостоящих марок специальных чугунов и сталей, металлоаморфных магнитомягких материалов, что увеличивает ценность получаемого сплава.

Использование в качестве фосфорсодер- жащего компонента промежуточного конвертерного фосфатшлака позволяет значительно сократить расход дефицитной железной стружки, в 5,5-9,7 раз по с равнению с прототипом. Это возможно благодаря сравнительно большому содержанию в шлаке железа (10-15% против 3-5% в фосфорите).

Учитывая то, что промежуточный кон- аертерный фосфатшлак является отвальным, это также позволяет сократить затраты на шихтовые материалы.

Важным положительным фактором использования промежуточного конвертерного фосфатшлака является отсутствие в нем примеси фтора, которая содержится в фос- форите в значительном количестве -до 2%, что исключает выбросы в окружающую среду токсичных фтористых соединений и значительно улучшает экологическое состояние окружающей среды.Содержание в шихте промежуточного конвертерного фосфатшлака составляет 55-60 мас.%. При содержании его менее 55% снижается качество получаемого ферросплава за счет снижения содержания в нем легирующих элементов, увеличивается содержание других более дорогостоящих компонентов шихты, что скажется на затратах на шихтовые материалы. Кроме того, при увеличении содержания кварцита более 10% кислотность шлака увеличивается, что повлечет увеличение вязкости и, следовательно, снижение извлечения ценных элементов в ферросплав, а это ухудшит его качество. При увеличении содержания же- лезной стружки в шихте более 3,5% увеличивается содержание железа в сплаве и значит снижается в нем содержание легирующих элементов, что снижает качество ферросплава. Кроме того, происходит перерасход железной стружки, сырье используется нерационально и увеличиваются расходы на шихтовые материалы. Также увеличивается содержание кокса и значит - затраты на шихтовые материалы.

Повышение содержания промежуточного конвертерного фосфатшлака в шихте более 60% приведет к снижению содержания других составляющих шихты, при этом снизится качество фосфористого ферросплава. Так, снижение содержания кварцита в шихте менее 9% повлечет снижение кислотности шлака, При этом понизятся активности легирующих элементов, которые в шлаке присутствуют в виде соединений кальция; при введении достаточного количества кварцита эти соединения разрушаются, что увеличивает активности легирующих элементов и способствует их извлечению в ферросплав. Следовательно, при снижении содержания кварцита в шихте менее 9% извлечение этих элементов в ферросплав снижается, что улучшает его качество. Кроме того, если снизить содержание кокса в шихте менее 28,5%, то процесс восстановления ценных элементов в сплав будет происходить неполностью, что также отразится на его качестве и сырье будет использоваться нера ционально. Если снизить содержание железной стружки в шихте менее 2%, то это приведет в загрязнению атмосферы, ухудшению экологического состояния окружающей среды, так как из-за нехватки железа будет образовываться свободный фосфор вместо фосфористого ферросплава. Таким образом, увеличение содержания в шихте шлака более 60% приведет к тому, что большинство ценных элементов шлака не будет извлечено, а экология процесса значительно ухудшится.

Предлагаемая шихта была изготовлена и опробована в лабораторных условиях.

П р и м е р 1. Для изготовления шихты использовали промежуточный конвертерный фосфатшлак Карагандинского металлургического комбината следующего состава, мас.%: 12 PaOs; 1,1 VaCK 8 МпО; 10 Реобщ.; 18 SlOa; 40 СаО; 1 А1аОз; 8 МдО; 1,9 С, железную стружку; тарасовский кварцит (95% Si02) и металлургический кокс.

Шихту, состав которой входили: 1 кг промежуточного конвертерного фосфатшлака, что составляет 55%; 0,063 кг железной стружки, что соответствует 3,5%; 0,182 кг кварцита - 10% и 0,573 кг кокса - 31,5%, измельчали до крупности менее 5 мм, тщательно перемешивали и загружали в графитовый тигель диаметром 320 мм и толщиной стенки 400 мм и плавили при температуре 1500° С в течение 1 часа.

В результате плавки получили фосфористый ферросплав в количестве 0,230 кг, что составляет 12,65% от массы исходной шихты, следующего состава, мас.%: 2,6 V; 15,2 Мп; 15,1 Р; 0,8 Si; 0,5 С; Fe - остальное и шлак в количестве 0,635 кг (состав не анализировали).

По прототипу фосфористый ферросплав содержит, мас.%: 0,5 Мп; 15,4 Р; 0,475 Si; 0,47 С; Fe - остальное, Таким образом, качество полученного ферросплава значительно лучше, чем по прототипу, а расход железной стружки сократился в 5,5 раз.

П р и м е р 2. Для приготовления шихты использовали промежуточный конвертерный фосфатшлак следующего состава, мас.%: 10 P20s; 0,9 V2Gs; 7 MnO; 14 Ре0бщ.; 16 SlOa; 43 CaO: 2 7 MgO; 0.1 С, железную стружку, тарасовский кварцит, металлургический кокс,

Шихту, в состав которой входили: 1 кг промежуточного конвертерного шлака, что составляет 57,34%; 0,0475 кг железной стружки, что соответствует 2,62%; 0,177 кг кварцита - 9,3%; и 0,536 кг кокса - 30,76%, измельчали до крупности менее 5 мм, тщательно перемешивали и загружали в графитовый тигель и плавили при температуре 1500° С в течение 1 ч.

В результате плавки получили фосфористый ферросплав в количестве 0,212 кг, что составляет 12,11% от массы исходной шихты, следующего состава, мас.%: 2,38 V; 14,36 Мп; 16 Р; 0,5 Si; 0,2 С; Fe - остальное и шлак в количестве 0,674 кг.

Качество полученного ферросплава значительно лучше, чем по прототипу. Расход железной стружки сократился в 7,4 раза,

П р и м е р 3. Для изготовления шихты использовали промежуточный конвертерный фосфатшлак следующего состава, мас,%:8Р205;0,6У205; 6МпО; 15Ре0бщ.; 14 SiOa; 45 CaO; 3 А120з; 6 MgO; 2,4 с, железную стружку, тарасовский кварцит и металлургический кокс.

Шихту, в состав которой входили: 1 кг промежуточного конвертерного фосфатш- лака - 60%; 0,033 кг железной стружки - 2 %; 0,150 кг кварцита - 9% и 0,475 кг кокса - 28,5%, крупностью менее 5 мм загружали в графитовый тигель и плавили при температуре 1500° С, в течение 1 ч.

В результате плавки получили фосфористый ферросплав в количестве 0,188 кг, что составляет 11,34% от массы загружаемой шихты, следующего состава, мас.%; 1,78 V;

11,ЗМп; 15,8 Р; 0,4 Si; 0,01 С; Fe-остальнор и шлак в количеств о 0,641 кг.

Качество полученного ферросплава значительно лучше, чем по прототипу, расход железной стружки сократился в 9,7 раз.

Ожидаемый экономический эффект от применения в шихте для получения фосфористого ферросплава промежуточного конвертерного фосфатшлака создается из экономии за счет получения более дорогостоящего продукта - легированного фосфористого ферросплава и за счет сокращения расхода стальной стружки.

В настоящее время доменный фосфористый ферросплав получают в доменном цехе

Старо-Уткинского металлургического завода. Поэтому экономическая эффективность рассчитывается из сопоставления с прототипом и существующим производством на СтУМЗ.

Формула изобретения

1.Шихта для получения фосфористого ферросплава, содержащая фосфорсодержащий компонент, железную стружку, кварцит и кокс, отличающаяся тем, что, с целью

улучшения качества фосфористого ферро- . сплава и уменьшения затрат на шихтовые материалы, она содержат Б качестве фосфорсодержащего компонента промежуточный конвертерный фосфатшлак при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Промехуточкый конвертерами фосфатшлак 55-60 Железная стружка2-3,5

Кварцит9-10

Кокс28,5-31,5

2.Шихта поп.1,отличающаяся тем, что промежуточный конвертерный фосфатшлак имеет следующий состав, мас.%:

P20s8-12

V20s0,6-1,1

MnO6-8

Ре0бщ.10-15

SiOa14-18

CaO40-45

А Оз1-3

MgO6-8

СОстальное.

Использование: изобретение относится к ферросплавному производству, конкретно к шихтам для производства фосфористого ферросплава, обогащенного легирующими металлами, которые могут быть использованы как лигатуры для производства специальных чугунов с улучшенными литейными свойствами. Сущность изобретения: шихта содержит в качестве фосфорсодержащего компонента промежуточный конвертерный фосфатшлак при следующем соотношении .компонентов, мае.%: промежуточный конвертерный фосфатшлак 55-60; железная стружка 2-3.5; кварцит 9-10; кокс 28,5- 31,5. сл С