Способ производства безуглеродистых сплавов Советский патент 1981 года по МПК C21C7/00 

шихты в электропечи при высоких температурах; отсутствие утилизации пыли; организация тонкого помола руды и известняка и наличие настылей в обжиговой печи в результата их использования. Известен также способ получения низкоуглеродистого феррохрома,- который включает совместный обжиг смеси хромовой руды и известняка с размером кусков 5-40 мм в трубчатой печи при 90О-1250°С и последующее восстановление обоженной смеси в реакторе жидким силикохромом без дополнительного разогрева или расплавления. Часть рудноизвестковой смеси расплавляют в электропечи, но исполь зуют только для обескрёмнивания полу ченного металла L41. Недостатками способа являются необходимость частичного расплавления рудноизвестковой смеси, отсутствие утилизации пыли и возможность образо вания настылей при обжиге рудноизвес ковой смеси. Цель изобретения - снижение темпе ратуры плавления шихты, уменьшение энергозатрат и утилизации пылевой ча ти смеси, образующейся при обжиге во вращающейся печи барабанного типа. Цель достигается тем, что согласно способу производства безуглеродист сплавов, преимущественно.феррохрома, включающему предварительный обжиг ру ноизвестковой смеси в трубчатой печи проплавление обожженной смеси в реак торе и последующее восстановление кремнистым восстановителем, сначала в трубчатой печи обжигают известняк, а в слой образовавшейся извести вводят хромовую руду, .после чего руднои вестковую смесь обдувают водовоздушной эмульсией с расходом воды 0,0350,045 кг-на кг рудноизвестковой смеси, которую перед началом восстановления нагревают в реакторе газовым факелом с одновременным введением в него рудноизвестковой пыли в количестве 0,05-0,2 от веса рудноизвестковой смеси до появления жидкой фазы. Снижение температуры плавления рудноизвестковой смеси осуществляется путем измельчения материалов, обеспечивающего увеличение дефектов кристаллической структуры материалов на поверхности кусков, и, как следст вие, рнйжение энергетических затрат на расплавление, так и повышением активности окислов..Обьгано измельчение материалов осуществляют до обжига, используя для этих целей специал ное дробильное оборудование. Последующий обжиг во вращающихся печах барабанного типа сопровождается выносом тонкоизмельченных частиц (до Is - 30% от веса исходных материалов} и образованием настылей в объе ме печи, при этом чем тоньше помол атериалов, тем больше вероятность бразования настылей. В предлагаемом изобретении за чет рассматриваемых технологических риемов сначала осуществляют обжиг едробленных материалов, а затем их змельчение за счет термического напяжения вкусочках при перепадах емператур. Раздельная загрузка материалов исключает настылеобразование в обжиговой печи. Необходимым фактором для развития настылеобразования является достаточность времени совместного обжига. При раздельной подаче компонентов смеси время совместного обжига руды и образовавшейся извести во вращающейся печи ограничено, что предотвращает образование в печи настылей. Наиболее интенсивное измельчение смеси происходит при обдуве водовоздушной эмульсией за счет термического удара. При расходе воды менее 0,035 кг на.кг смеси и размере кусков более 30 мм из-за недостаточного охлаадения степень растрескивания материала незначительна, расход воды более 0,045 кг нецелесообразен из-за переохлаждения смеси и ухудшения теплотехнических показателей процесса, а также частичного гашения извести, что приводит к увеличению расхода газа на нагрев шихты и повышению содержания водорода в получаемом металле . Чрезвычайно важным фактором, снижающим .температуру плавления смеси при обдуве ее водовоздушной эмульсией, является повышение активности окиси кальция в смеси. Известно, что при обжиге известняка при рассматриваемых температурах ни поверхности образующейся извести появляются пленки проплавленных легкоплавки примесей. Они образуются и при взаимодействии СаО с тугоплавкими окислами, например S i 0,j. При совместном обжиге с рудой вероятность образования поверхностных пленок, снижающих активность окиси кальция, резко повышается. Обдув горячей смеси водовоздушной эмульсией способствует растрескиЕ анию материалов, в первую очередь извести, одновременно приводит к повышению активной поверхности также и за счет удаления поверхностных пленок. Экспериментально установлено, что при рассматриваемой технологии и параметрах обжига и в результате обработки рудноизвестковой. смеси водовоздушной эмульсией температура ее плавления снижается с 1700-1780 до 1600-1б50 с. Далее смесь поступает в реактор при 800-1100°С. В связи со снижением температуры плавления рудноизвестковой смеси. аккумуляцией ее физического тепла при 800-110Ь°С энергетические затра ты на проплавление такой смеси умен шаются на 20-30%, поэтому отпадает необходимость полного проплавления окисной части шихты до загрузки кре нистого восстановителя, а следовательно, появляется возможность исключить из технологической цепи слож ное электротехническое оборудование а для частичного проплавления окисной части шихты использовать газо. образное топливо. Газовый факел позволяет решить также важную техническую задачу утилизацию рудноизвестковой пыли, вынос которой при обжиге материалов фракции мм в печи барабанного типа 0,05-0,2 вес.ч. на 1 кг смеси. Расход пыли по нижнему пределу определяется ее наличием, по верхнему - целесообразностью из теплового баланса. Подача пыли в факел при одновре менном ее нагреве до 1000-1500 С позволяет стабилизировать тепловыделение в ядре пламени, обеспечива повышение коэффициента использования тепла. Обработка поверхностного слоя окисной шихты в реакторе газовым факелом до образования жидкой фазы обеспечивает нагрев подаваемой пыли и sмeньшeниe ее выноса за счет налипания на образующемся жидком слое который также обеспечивает энергичное начало силикотермического процесса, исключая необходимость пр плавления даже части шихты в электр печи. Отсутствие проплавления рудной смеси в электропечи ведет к снижению расхода электроэнергии на 1000 кВт«ч на баз.т.сплава. Предлагаемый способ позволяет также полностью утилизировать пыль/ образующуюся при обжиге. П.,р и м е р. Навеску известняка фракции 5-30 мм в количестве 400 г нагревают в трубчатой печи сопротивления до 1300С, на образующуюся известь подают 300 г хромовой руды, перед загрузкой в тигель (реактор) смесь, нагретую до , обдувают водовоздушной эмульсией в количестве 0,035-0,045 кг на кг смеси. Смесь по мере накопления в тигле прогревают газовым факелом до появления жидкой фазы с одновременной подачей в факел 60 г пыли состава, аналогичного составу пыли, образующейся при обжиге. При 1600-1650°С появляется жидкая фаза, на которую заливают жидкий силикохром. В процессе их взаимодействия вся окисная шихта расплавляется. Процесс осуществляют при одновременном встряхивании тигля. Получен феррохром с содержанием компонентов, вес.%: Сг68,7 Si0,58 С0,03 N0,03 Fe .Остальное Для сравнения получают безуглеродистый феррохром по известному спо- . собу. Технико-экономические показатели получения безуглеродистого феррохрома по предлагаемому -и известному способам приведены в таблице.

Как видно из таблицы, по предлагаемому способу снизилась температура плавления шихты на 100-130°С, повысилось качество безуглеродистого феррохрома за счет снижения содержания углерода и азота до 0,03%, сократились энергозатраты на получение сплава и появилась возможность полностью утилизировать пыль, образующуюся при обжиге.

Экономический эффект от внедрения способа на ЧЭМК составляет около 75,0 тыс.р. в год..

6Q

Формула изобретения

Способ производства безуглеродис&5тых ферросплавов, преимущественно

феррохрома, включающий предварительный обжиг рудноизвестковой смеси в трубчатой печи, проплавление обояисенной смеси в реакторе и последующее, восстановление кремнистым восстановителем; отличающий Ъ я тем, что, с целью снижения температуры плавления шихты, уменьшения энергозатрат и утилизации пылевой части шихты, выделяющейся при обжиге , сначала в трубчатой печи обжигают известняк, а хромовую руду вводят в слой образовавшейся извести, затем рудноизвестковую смесь обдувают водоврздушной эмульсией с расходом воды 0,035-0,045 кг/кг рудноизвестковой смеси, которую перед началом восстановления нагревают в . реакторе газовым факелом с одновременным введением рудноизвестковой пыли в количестве 0,05-0,2 от веса смеси до появления жидкой фазы.

Источники информации, принят е во зацмааке при экспертизе

Г. Iгоп and Coal Trads RevieyT 4245, p.261.

4.Патент США 3834899, кл.75:-130.5, опублик. 1974.