Способ выплавки углеродистого феррохрома из магнезиальных хромовых руд Советский патент 1982 года по МПК C22C33/04 

(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ УГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА ИЗ МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ХРОМОВЫХ РУД

1

, Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству ферросплавов.

Известен способ выплавки сплавов, включающий подачу на поверхность шлака ставролитового концентрата в качестве разжижающей добавки в количестве 2-8 кг на 1 т сплава, что дает возможность повысить окислительную способность щлака, сократить длительность плавки и улучшить степень рафинирования металла. Химический состав концентрата, %: AlzOj 48-50; SiOz 25-28; , 13-15; ТЮг 2-3; ZrOz 1,0- 1.5 .

Недостатками способа являются внесение дополнительных примесей ТЮ и ZrO, которые ухудшают физико-химические свойства шлака и затрудняют процесс плавки; применяемый концентрат задают на поверхность шлака, что трудно осуществлять в закрытых руднотермических печах.

Известен также способ, по которому в процессе плавки формируют жидкоподвижные шлаки путем добавки окислов щелочных и щелочноземельных металлов, окислов хрома, железа, кремния и, в частности, полевошпатных материалов состава, вес. %: SiOs 65-67; AlzOg 9-19; КгО 5-13; 1-4, и руда хромовая кусковая состава, вес. %: СггОз более 52; SiO менее 5; FeO более 16, 9-12, MgO 10-16. Эти добавки задают в шихту в количестве 15- 20 вес. /о 2.

К недостаткам этого способа следует отнести введение в состав шихты щелочных и щелочноземельных окислов и полевошпатных материалов, вносящих дополнительные примеси и, вследствие своей летучести, не

10 обеспечивающих достаточно стабильных результатов по поддержанию жидкоподвижного состава щлака, введение полёвощпатных материалов нежелательно и в связи с выделением в атмосферу токсичных газов, введение шлакообразующих добавок в количестве 15-20°/о, в щихту увеличивает кратность шлака и повышает расход электроэнергии.

Наиболее близким техническим рещени20 ем к предлагаемому является способ выплавки углеродистого и предельного феррохрома в печах мощностью 12,5-17,5 МВт, включающий проплавление хромовой руды совместно с углеродистым восстановителем и

кремнийсодержащего флюса, выпуск металла и шлака. Шлак имеет высокую температуру плавления и вязкость. Такой шлак способствует нагреву металла, но плохо удаляется из печи. Для снижения температуры плавления и вязкости шлака в шихту добавляют кремнезем в виде отсевов кварцита или отвального шлака силикохрома 3.

Недостатки известного способа связанные с образованием высокотемпературных вязких шлаков, что отрицательно сказывается на процессе плавления и извлечения ведущего элемента. Особенно усугубилось положение за последние годы в связи с истошением запасов богатых хромовых руд и переходом на выплавку углеродистого (передельного) феррохрома из магнезиальных хромовых руд с пониженным содержанием ведушего элемента. Химиче.ский состав руд изменился в сторону снижения окислов хрома, железа и алюминия, значительно возросло содержание окиси магния и частично кремнезема. Соответственно и-зменился и состав шлаков. Возросло отношение MgO/ /Al2Qj до 2,6-3,0 главным образом за счет увеличения концентрации MgO. Рост отношения MgO/Al Oj сопровождается еше большим повышением температуры плавления и ухудшением жидкотекучести, а следовательно необходимостью перегрева шлака. Введение кремнезема без учета соотношения остальных окислов (MgO и AliOj) приводит к частичному решению вопроса - снижению температуры плавления, однако вязкостные свойства при этом не улучшаются. Такой шлак легче выходит из печи, но хром остается в нем в виде корольков металла, запутавшихся в более вязком шлаке, а также в виде невосстановленного входит в состав тугоплавких магнезиальных шпинелей MgO (А1Сг)20з. Это свидетельствует о том, что известный способ в связи с ухудшением свойств образуюш,ихся шлаков не обеспечивает достаточно полного извлечения хрома.

Целью изобретения является снижение вязкости, расширение интервала текучести и повышение активности шлаков.

Цель достигается тем, что согласно способу выплавки углеродистого феррохрома из магнезиальных хро.мовых руд, включающему проплавление в электропечи хромовой руды с углеродистым восстановителем в присутствии кремнийсодержащего флюса, выпуск металла и шлака в ковш, весовое отношение содержаний окиси магния к окиси алюминия в шлаке поддерживают равным 2,40-2,55 при содержании кремния 30- 32%, а по истечении 0,6-0,8 длительности плавки содержание кремния доводят до 35-36%, сохраняя отношение содержаний Ькислов магния и алюминия.

Шлаки с отношением MgO/Al2O3, равным 2,40-2,55, при содержании SiO2 32/о обладают устойчивыми физико-химическими свойствами, являются гомогенными при

те.мпературе плавки и обеспечивают наилучшие условия протекания восстановительных процессов.

Увеличение отношения MgO/Al203 2,55

ведет к росту температуры кристаллизации шлаковых расплавов за счет выпадения высокотемпературных фаз алюмо- и хромомагнезиальной шпинели и неусвоенной окиси магния (периклаза), что приводит к гетерогенности шлаков, сужению интервала текучести, ухудшению их физико-химических свойств и повышению расхода электроэнергии на их расплавление.

Снижение отношения MgO/Al2 О5 2,40 вызывает рост вязкости шлаков за счет усложнения их структуры, что затрудняет коагуляцию капель металла и сопровождается снижением извлечения хрома.

Снижение ведет к повышению вязкости. Повышение также отрицательно сказывается на вязкостных свойствах шлаков.

Таким образом, рекомендуемое соотношение основных окислов (MgO/Al Oa 2,402,55 при SiO230-32%) обеспечивает минимальную вязкость 0,14 Па при 1750°С, устойчивые физико-химические свойства и

5 гомогенность шлаков. Сравнительно высокая температура плавления таких шлаков в процессе плавки необходима для разрушения тугоплавких шпинелей и сложных карбидов.

- Изменение окиси кремния в шлаке с 30- 32 до 35-36% производят по истечении 0,6-0,8 длительности плавки. Если изменение произвести раньше, то не успевают закончиться восстановительные процессы при оптимальном шлаковом и температурном режиме. При более позднем изменении окиси кремния не обеспечивается максимальное осаждение корольков металла в жидкотекучем шлаке.

Повышение окиси кремния в шлаке до 35-36% в конце периода плавки обеспечивает получение жидкотекучих шлаков и сохранения уровня вязкости шлака. Содержание окиси кремния ниже 35 или выше 36% приводит к повышению вязкости шлака. Регулирование содержания А12Оз в шлаке осуществляется введением в состав шихты глиноземсодержащих материалов. Увеличение SiO2 в шлаке в конце плавки осуществляется, например периодическими загрузками кварцита с учетом скорости схода шихты.

0 Пример. В качестве глиноземсодержащего материала берут алюмо-хромовые отходы химической промышленности следующего состава, вес. %: 60-80; СггО 10-20; SiO2 6-10; Fe2C 5-11, CaO 0,5-13; 0,01-0,025. Расчеты шихты

представлены в табл. 1.

Для сравнительной оценки потерь хрома выполнен ряд плавок. Полученные результаты приведены в табл. 2.

Таблица 1

3,5

добавлен кварцит

Как следует из приведенных данных, при выплавке по предлагаемому способу содержание углерода в сплаве уменьшается на 0,5-0,7% и на 1,0-2,0% снижаются потери окиси хрома со шлаком.

Интервал текучести по данным замеров у предлагаемых шлаков перед выпуском расширяется до 1585°С вместо 1640°С в известном, что способствует осаждению корольков металла и свободному выходу шлака из печи.

Организация выплавки углеродистого и предельного феррохрома по предлагаемому способу позволит значительно расширить использование побочных продуктов, которые в настояшее время почти не находят применения, увеличить извлечение ведушего элемента при переработке бедных магнезиальных хромовых руд за счет оптимизации шлакового и температурного режима процесса плавки.

0,028

O.OQlt

0,021)

Таблица 2

Экономический эффе1 т от реализации предлагаемого способа в сравнении с известной технологией определяется использованием бедных (магнезиальных) хромовых руд с содержанием CrjOj 48% по цене 13 руб. 80 коп за тонну вместо 14 руб. 80 коп руды 45с содержанием 50%, снижением потерь окиси хрома со шлаками на 1,5%; повышением качества феррохрома.

Формула изобретения

50 Способ выплавки углеродистого феррохрома из магнезиальных хромовых руд, включаюший проплавление в электропечи хромовой руды совместно с углеродистым восстановителем в присутствии кремнийсодержащеJJ го флюса, выпуск металла и шлака в ковш, отличающийся тем, что, с целью снижения вязкости, расширения интервала т-екучести и повышения активности шлаков, весовое отношение содержаний окиси магния и оки7 9680928

си алюминия в шлаке поддерживают рав-1. Авторское свидетельство СССР ным 2,40-2,55 при содержании кремнезе-№ 501070, кл. С 21 С 5/52, 1974. ма 30-32%, а по истечении 0,6-0,8 дли-2. Авторское свидетельство СССР тельности плавки содержание кремнезема№ 572524, кл. С 22 С 33/00, 1976. доводят до 35-36%, сохраняя отношение соs 3. Производство углеродистого и передержаний окислов магния и алюминия.дельного феррохрома (ТИ-14-140-04-78). Источники информации.Технологическая инструкция. Серовский запринятые во внимание при экспертизевод ферросплавов, Серов, 1978.