Способ извлечения элементов из жидких металлургических шлаков Советский патент 1977 года по МПК C21C7/00 

1

Предлагаемое изобретение относится к металлургии, в частности к производству ферросплавов.

Во многих пирометаллургических процессах в конечных шлаках остается значительное количество окислов восстанавливаемых элементов. Например, при производстве углеродистого ферромарганца (ГОСТ 4757-70) и силикомарганца марок СМпЮ, СМн14, СМн17 и СМн20 (ГОСТ 4756-70) содержится 15-22% закиси марганца. При кратности шлака 1,0- 1,5 это вызывает большие потери ценного металла.

Известен способ довосстановлепия таких шлаков, заключаюшийся в их измельчении, брикетировании с углеродистым восстановителем и вторичном проплавлении 1.

Однако способ не нашел практического применения, так как, решая задачу повышения извлечения марганца, он требует для своей реализации большого расхода электроэнергии, связанного с дроблением, брикетированием и повторным расплавлением шлака. Довосстановление же жидкого шлака путем загрузки в него углеродистого восстановителя невозможно реализовать, даже с дополнительным нагревом, так как восстановитель плавает на поверхности шлака и скорость реакций восстановления очень мала.

Цель изобретения - увеличение степени извлечения ведуших элементов из шлака.

Это достигается тем, что шлак после выпуска из печи пропускают через коксовую насадку, разогреваемую электрическим током до температуры 1500-2000°С в электродной электропечи, работаюшей в режиме сопротивления, причем кокс все время находится под давлением 0,3-3,0 кг/см создаваемым электродами, а количество обрабатываемого шлака составляет от 15 до 35 кг в минуту на 1000 квт мощности электродной электропечи.

В этом случае кокс выполняет две функции: является восстановителем и криптолом электропечи сопротивления. В качестве последней можно использовать любую электродную электропечь, способную работать (по рабочему напряжению и геометрии ванны) в режиме сопротивления.

В такой электропечи рабочий объем под электродом заполнен коксом, крупностью зависящим от ее параметров, но не менее 10 мм, который все время находится под давлением электрода. В этом случае вся подводимая к печи электроэнергия выделяется в виде тепла в массе кокса и поэтому в нем можно получить температуру такую же, как в криптоловой печи - до 2000°С.

Нижний предел температуры нагрева коксовой насадки обеспечивает условия протекания процесса сразу же с подачей жидкого шлака.

Благодаря давлению электродов и небольшому (по отношению к коксу) мгновенному объему заливаемого в электропечь шлака кокс не всплывает.

По мере расходования кокса электроды, оставаясь прижатыми к нему, постепенно опускаются. Периодически их нужно поднимать и добавлять свежие порции кокса.

Если рабочее пространство электропечи достаточно высокое, то процесс можно осушествлять непрерывно (при открытой летке), так как за время прохождения шлака через столб кокса все реакции восстановления нужных элементов успевают завершиться. В ином случае BbinjCK металла и шлака производится периодически.

Проведены эксперименты на однофазной электропечи мошностью 140 кВА с одним верхним электродом диаметром 150 мм. В шахту печи, заполненную раскаленным коксом (температура которого поддерживалась проходяшим через него электрическим током) заливался отвальный шлак производства силикомарганца (СМ.н17), содержащий в среднем 19,4% МпО и SiO2. Количество заливаемого шлака поддерживалось в расчетных пределах от 15 до 35 кг на 1000 квт мощности электропечи. Образуюш,ийся металл и довосстановленный шлак выпускались периодически. Был получен силикомарганец марки СМн26 следующего среднего анализа: Мп и Si. Довосстановленный шлак содержал, %: 4-9 МпО, 32-40 SiOa, 13-17 АЬОз, 10-14 СаО, 6-8 MgO.

Из 100 кг отвального шлака получилось

18,5 кг сплава. При этом коэффициент извлечения из шлака составил для марганца 77% и для кремния 36%.

Основным преимуществом нового способа довосстановления отвального шлака в сравнении с известным является относительная простота его осуществления (не требуется дробление и брикетирование этого шлака) и значительная экономия электроэнергии вследствие использования теплосодержания расплавленного шлака, составляющего до 40% от тепла, расходуемого на весь процесс. Расчеты показывают, что для обработки всего щлака, образующегося при производстве силикомарганца и углеродистого ферромарганца, мощность дополнительной электропечи должна составить 15-20% от мощности основной электропечи.

Формула изобретения

Способ извлечения элементов из жидких металлургических щлаков, включающий довосстановление углеродистым восстановителем, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени извлечения ведущих элементов, шлак после выпуска из печи пропускают через коксовую насадку, разогреваемую электрическим током до 1500-2000°С в электродной электропечи, работающей в режиме сопротивления, причем кокс все время находится ПОД давлением 0,3-3,0 кг/см, создаваемым электродами, а количество обрабатываемого шлака составляет от 15 до 35 кг в 1 мин на 1000 кВт мощности электродной электропечи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Хитрик С. И. и др. Электрометаллургия ферросплавов. Киев, «Техника, 1971, с. 116.