Способ производства низкоуглеродистого ферромарганца Советский патент 1981 года по МПК C22C33/04 

. 1 . . Иэоб етение относится к черной металлургии, в частности к производству ферросплавов/ и может быть использовано при производстве ферромарганца с пониженным содержанием углерода. Известен способ производства низкоуглеродистого ферромарганца силикотермическим способом, включающий проплавление марганецсодержгицего сырья в виде окислов совместно с известью в печи и последуквдую загрузку в расплав восстановителей. В качеств восстановителя используют сипикомарганец Ьли ферросилиций. Металл и шлак выпускают из печи и производят разливку сплава l. Недостатками данного способа являют я. низкое использование кремния восстановителя, высокая кратность шлака и повышенный расход электроэнергии. Высшие окислы марганца при нагреве диссоциируют до низших. Практичес ки в рудноизвестковом расплаве значи тельная часть марганца представлена его окисью -ц. МпО. Тем не менее полезное использование кремния находи ся в. пределах 25-35%. Восстановление марганца по реакции 2МпО + Si 2Мп + SiOa (1) должно сопровождаться на каждый кило-грамм окисленного кремния получением 3,93 кг марганца и 7,15 кг шлака с содержанием 30% SiOi. Для того, чтобы уменьшить кратность шлака в реальных условиях, в-качестве восстановителя используют сплав с содержанием кремния 17-20%, Таким силикомарганцем на 1 кг кремния вносится 4,04,9 кг составляющих, непосредственно не участвующих в реакции, но полностью переходящих в металл. Следовательно, на 1 кг кремния должно получаться 7,93-8,8 кг сплава и 7,15 кг шлака указанного состава, т.е. теоретическая кратность шлака при плавке ферромарганца с использованием в качестве восстановителя силикомарганца и окислителя концентратов, не содержащих кремнезема, может составлять 0,81-0,9 т/т. С учетом того, что иЬпользуется руда с содержанием до 10% SiOT., теоретическая кратность шлака повышается и составляет 1,25-1,39. Фактическая кратность шпака при плавке ферромарганца силикотермлческим процессом даже при использовании В качестве восстановителя силикомарганца бывает больше двух. Повышенная кратность шлака объясняется неудовлетворительным использо ванием кремния и потерями восстановленного марганца. Повьшенный расход электроэнергии вызван высокой кратностью шлака, а также расходом тепла на диссоциацию высших окислов, Цель изобретения - повышение полезного использования кремния, совращение потерь марганца и уменьшени расхода электроэнергии. Цель достигается тем, что согласно способу, включающему расплавление окисной марганцевой рудноизвестковой смеси, загрузку кремнистого восстано вителя, восстановление марганца из расплава, выпуск и разливку сплава, при проплавлении рудноизвестковой смеси в ее объем, а при получении и восстановлении расплава на его повер ность подают восстановительный газ с суммарным расходом 450-600 полу чаемого сплава. Предусмотрено также в качестве восстановительного газа использование колошникового газа руднотермичес ких печей. При взаимодействии окиси углерода с высшими окислами марганца идет их восстановление до низших (непрямое, восстановление окислов). При этом взаимодействие идет интенсивно уже при температуре л200с с выделением теплоты. Дополнительное количество теплоты выделяющейся при расплавлении руды в восстанорительной атмосфере по сравнению с обычной плавкой связано с двумя причинами: исключением расхода тепла на диссоциацию высших окислов; выделением тепла при экзотермичес ких реакциях непрямого восстановлени окислов. Суммарный эффект, получаемый при этом, может быть учтен по реакции окисления окиси углерода до углекислоты. CO+1/20 CO,V йН -67650 кал.(2) При содержании MnOg в руде л65% по суммарной реакции МпОз. МпО + 1/2 бд выделяется кислорода при взаимодействии которого с окисью углерода выделяется теплоты 934415 кал. При этом образуется 309,5 м СО.Если принять, что восстановительная сп ,cfi6HocTb газа использована только на 50%,тогда 618 м газа (50% Ср; 50% СОц) ттри средней температуре 110 О С унесут тепла .(7741+12844) 284330 кал. Следовательно, в шихте выделяется тепла 650000 кал, что при 0,95 и тепловом равноценно эко650000 990 кВт.ч. 860-0,800,95 электроэнергии. При подобном протекании процесса практически весь марганец в шлаке представлен закисью марганца. Восстановление марганца кремнием при этом протекает по реакции (1) и при-, водит к снижению его расхода. После завершения расплавления руды и флюса восстановительный газ подают на поверхность рудно-флюсового расплава. Это уменьшает окисленность верхних слоев расплава и окисление кремния силикомарганца при обработке расплава, а вдувание газа способствует перемешиванию расплава и силикомарганца и ускоряет протекание реакции (1) на поверхности их раздела. С учетом восстановления высших окислов марганца до МпО и содержания окиси углерода в колошниковом газе , а также необходимости создания восстановительной атмосферы при загрузке восстановителя минимальный расход газа составляет 450 получаемого сплава, расход его более 600 м учитывает наиболее вероятные составы других восстановительных газов и целесообразный предел с точки зрения энергетических затрат на непрямое восстановление окислов. Пример. Плавку ферромарганца осуществляют на шихте, состоящей из 2000 кг руды 1-го сорта и 300 кг извести. В смесь во время расплавления вдувают колошниковый газ(80% СО через три фурмы. Расплавление продолжается 2,5 ч. За. это время плавится 8-10 т руды. После расплавления руды и .извести производят обработку расплава силикомарганцем из расчета 400 кг на тонну руды. Во время загрузки силикомарганца на поверхность расплава подают восстановительный газ, После загрузки силикомарганца фурму onycKcuoT B руднофлюсовый расплав под углом 30 к поверхности и производят продувку 10 мин. Общий расход газа 450-600 сплава. Расход силикомарганца сокращается на 300 кг/т, кратность шлака составляет 1,5 . Использование кремния на восстановление МлО повышается до 56%. Предлагаемый способ плавки ферромарганца имеет следуквдие преимущества:в 2-3 раза повышается полезное использование кремния силикомарганца

уменьшается перегрев металла при его восстановлении кремнием, что сокращает потери марганца испарением,

за счет лучшего использования кремния создаются условия для полу-J чения малоуглеродистого ферромарганца -при использовании силикомарганца с содержанием 20-22%

уменьшается расход силикомарганца на 300-400 кг/т ферромарганца,

уменьшается расход электроэнергии о время расплавления шихты в 1,5 раза.;

Формула изобретения

1. Способ производства низкоуглеродистого ферромарганца, включающий расплавление окисной марганцевой рудноизвестковой смеси, загрузку кремнистого восстановителя, восстановление марганца из расплава, выпуск и разливку сплава, о т л и чаю1цу1йся тем, что, с целью повышения, полезного использования кремния, сокращения потерь марганца и уменьшения расхода электроэнергии, при проплавлении рудноизвестковой смеси в ее объем, а при получении и восстановлении расплава на его поверхность подгиот восстановительный газ с суммарным расходом 450-600 получаемого сплава.

2. Способ ПОП.1, отличающийся гем, что в качестве восстановительного газа используют-колониковый газ руднотермических печей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Елютин В.П. и др. Производство ферросплавов. Металлургиздат, 1957, с.131-133.