Шихта для выплавки ванадиевого ферросплава Советский патент 1980 года по МПК C22C33/04 

водства никотиновой кислоты при следующем соотношении компонентов, вес, %:

Ванадийсодержащий материал30-40

Кремнийсодержащий восстановитель 8-15 Углеродсодержащий восстановитель 2-Г 11лам производства никотиновой кислоты10-25Кальцийсодержащий флюс Остальное. Предусматривается также, что шлам производства никотиновой кислоты имеет химический состав, вес,%: двуокись марганца 50-65, едкий калий 0,71,2, свинец 0,01-0,1, влага - остальное .

Шихту, состоящую, например из ванадийсодержащего материала (продукты сжигания жидкого топлива - шламы и золы ТЭЦ, содержащие, %: 5-50 V Oj 13-40 FeO, 2-25 CaO, 2-20 510,2-20 СтьерА- ). кремнийсодержащего восстановителя (ферросилиций, содержащий 65-90% кремния, ферросиликоалюминий с содержанием 65% кремния, 10-12% алюминия), углеродсодержащего восстановителя (кокс, древесный уголь, отходы графитации) и кальцийсодержащег флюса (обожженая известь, смесь извести и плавикового шпата) и шламов производства никотиновой кислоты, содержащих,%: 50-65 MnOj, 0,7-1,2 едкого калия, 0,01-0,1 РЬ, до 40 влаги а также примеси окислов кремния, железа, магния, кальция и алюминия загружают в электродуговую печь и проплавляют. В процессе проплавления шихты едкий калий и окислы марганца образуют жид-коподвижный шлаковый расплав, в KOTOj oM растворяется ванадийсодержащее сырье и протекают восстановительные процессы. Кремний и углерод восстанавливают из шлама свинец, ванадий и железо. Едкий калий образует с окислами калиевые соли, которые остаются в шлаке и, как поверхностно-активная примесь, снижают поверхностное натяжение шлака.

Образующийся в процессе восстановления ванадиевый сплав содержит кремний, марганец, углерод и свинец. Марганец, кремний и углерод образуют с ванадием прочные соединения типа VS i , VMHj , VC , которые снижают растворитель свинца в сплаве. Из-за высокой активности свинца в сплаве он, как капиллярно-активная примесь, концентрируется в поверхностном слое металлических капель, снижая поверхносное натяжение капель металла.

Высокая концентрация свинца в поверхностном слое способствует увеличению угла смачивания шлака металлом (значения больше 90°). Это при малых значениях поверхностного натяжения метсшла и шлака обеспечивает

относительно высокие значения межфазного натяжения и низкие значения адгезии фаз, что способствует быстрому слиянию капель, их укрепнению и осаждению из ишака.

После окончания плавки и выдержки расплава его выпускают в ковш.В процессе выпуска металла из печи в ковш проходит дробление струи металла в шлаке. Однако вследствие высокой коалесцирующей способности сплава происходит укрупнение капель и быстрое выделение их из шлака. При этом снижается содержание капель металла, которые остались после окончания восстановления.

После выпуска расплава из печи металл разливают в чугунные изложницы. Попавший на слитки металла шлак при охлаждении в силу большой разницы коэффициентов расширения металла и шлака и очень плохой смачиваемости металла шлаком, растрескивается и отделяется от слитка,что обеспечивает полное отделение шлака от металлического слитка. В силу малой растворимости свинца его содержание в сплаве не превышает 0,005%. При содержании в шихтовых материалах большего количества свинца он образует на поверхности металла тонкий налет, который при отделении шлака отделяется с ним, так как свинец хорошо смачивает шлак.

Количество восстановителя и его соотношение в шихте обусловлено обеспечением восстановления окислов ванадия, железа, марганца и свинца с получением ванадиевого сплава, облгщающего низкой растворимостью свинца.

При количестве кальцийсодержаадего флюса в шихте менее 15% от ее веса снижается степень восстановления ванадия и получаются кислые шлаки, обладакядие повышенной вязкостью,что приводит к увеличению потерь со шлаком как невосстановленного ванадия, так и капель металла, которые за время плавки не успевают осесть. Если количество кальцийсодержащего флюса в шихте больше 50%, то увеличивается кратность шлака, а вместе с этим и потери ванадия.

При введении в шихту шламов производства никотиновой кислоты в количестве меньшем 10% от веса шихты, вводимого с .ним марганца недостаточно для полного связывания ванадия в ферросплаве в интерметаллиды, при этом увеличивается растворимость в сплаве свинца-за счет образования соединений VPb. Это вызывает снижение поверхностной активности свинца и повышение поверхностного натяжения ферросплава, что, в конечном итоге, ведет к увеличению потерь металла с отвальным шлаком и плохое отделение от металла, т.е. увеличивается количество неметаллических включений в сплаве. Количество вводимых в шихту шламов производства никотиновой кислоты более 25% от веса шихты снижает содержание ведущего элемента в спла ве - ванадия. Кроме того, это приво дит к удорожанию сплава, так как приводит к необходимости переплава балластной добавки. В электродуговой печи мощностью 1,1 МВД проводят кампанию по выплав ке ферросиликованадия из шихты, содержащей ванадийсодержащий материал кремнийсодержащий восстановитель,уг леродсодержащий восстановитель,каль цийсодержащий, флюс и шлам производ ства никотиновой кислоты. В качестве вангщийсодержащего ма териала Используют шламы ТЭЦ, содер жащие,%: 18 Vj Oi, 35 FeO, 4 Ствердостальное - шлакообразующие примеси В качестве кремнийсодержащего восстановителя используют ферросилиций ФС 75 с содержанием кремния 78,2%., в качестве углеродсодержащего материала - кокс (с содержанием 85% С тверд) в качестве кальцийсодержащего флюса - смесь, состоящую из 90% обожженной извести (95,6% СаО) и 10% плавикового шпата. Использованны для выплавки ферросплава шшамы производства никотиновой кислоты содержат, %: 64,8 MnOj , 1,1 едкого калия, 34 влаги, 0,01 РЬ, остальное - приме си окислов кремния, железа, магния, кальция, алюминия. Из указанных шихтовых материалов с различным соотношением компонентов проводят три плавки ванадиевого спла ва. Для сравнения проводят плавку на шихте, из тех же комп9нентов, но без введения в шихту шламов производства никотиновой кислоты. После окончания плавок расплав из печи выпускают и ковш, затем щлак сливают, а металл разливают в чугунные изложницы. По ходу слива шлака отбирают пробы массой 5 кг, в которых после дробления, отмагничивания изучения под микроскопом определяют содержание металлических включений. От слитков металла также отбирают пробы, в которых определяют количество неметаллических включений изучением шлифов, разрезанных по высоте слитка, под микроскопом. Составы шихты, полученного металла и результаты проведенных анализов представлены в таблице. Как видно из таблицы, при использовании предлагаемой шихты для выплав ки ванадиевого ферросплава содержание металлических включений в отвальном шлаке снижается в 4,7-8 раз, по сравнению с обычной шихтой, а содержа ние в металле неметаллических включений в 18-22 раза. Полученный ванадиевый ферросплав по содержанию.основных компонентов и примесей отвечает техническим условиям на ферросиликованадий марок ЖВдК и ЖВдКМ. Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемой шихты составляет 20 тыс. руб. в год.

OopMi a изобретения 1. Шихта для выплавки ванадиевогоферросплава, состоящая из ванадийсодержащего материала, кремний - и углеродсодержащих восстановителей и кальцийсодержащего флюса, отличающаяся тем, что,с целью снижения потерь металлических включений со шлаком и улучшения отделения шлака от металла в твердом виде, она дополнительно содержит ишам производства никотиновой кислоты при следующем соотношении компонентов,вес.%:

Ванадийсодержащий

30-40

материал 5 Кремнийсодержащий 8-15

восстановитель

Углеродсодержащий

2-5

восстановитель

Шлам произволства 0 никотиновой кисло10-25ты

Кальцийсодержащий

Остальное.

флюс

2. Шихта для выплавки ванадиевого ферросплава по п. 1, отличаю1Д а я с я тем, что шлам производства никотиновой кислоты имеет следующий химический состав (вес.%): Двуокись марган 50-65 Едкий калий0,7-1,2 Свинец0,01-0 1 ВлагаОстальное Источники информации. принятые во внимание при экспертизе 1. Рысс М.А. Производство ферросплавов. Металлургия, 1975, с,288-289