Способ производства малои среднеуглеродистого ферромарганца

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферросплавов, а именно малои среднеуглеродистого ферромарганца. Целью изобретения является повышение извлечения марганца. Новым в способе является то, что обжигу подвергают только 20 - 30% марганцевой руды от общего расхода, остальную часть ее проплавляют с флюсом. Обожженную марганцевую руду смешивают с силикомарганцем, флюсом, брикетируют с применением связующего и вводят в руднофлюсовый расплав. Кроме того, с целью дополнительного повышения извлечения марганца, марганцевую руду и силикомарганец брикетируют в соотношении /0,6 - 0,8/:1 и используют саморассыпающийся силикомарганец. Применение для плавок силикомарганца с содержанием 0,3% фосфора позволяет повысить сквозное извлечение марганца на 16,6 - 24,1%.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1) С 22 С 33/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОТКРытиям

ПРИ ПСНТ СССР

1 (21) 4485845/31-02 (22) 22,09,88 (46), 23.06.90, Бюл. Ф 23 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе и Институт металлургии им. 50-летия

СССР (72) Н.В. Толстогузов, И,Е. Прошунин, И.А. Селиванов, Т.И. Сигуа, Ш.Н, Хомасуридзе, Н.Д. Габриадзе и Д,В. Мосия (53) 668. 168 (088.8) (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МАЛО- И

СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОМАРГАНЦА (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферросплавов, а именно мало- и среднеуглеродистого Аерромарганца.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству ферросплавов, а именно мало- и среднеуглеродистого ферромарганца.

Целью изобретения является повышение извлечения марганца.

Способ заключается B том, что обжигают 20-30% марганцевой руды, остальную ее часть проплавляют с флюсом, а обожженную марганцевую руду смешивают с силикомарганцем, флюсом, брикетируют с применением связующего и вводят в рудно-Алюсовой расплав.

Кроме того, силикомарганец используют саморассыпающийся, а марганцевую руду и силикомарганец брикетируют в соотношении (0,6-0,8): 1.

„,80„„1573045 A 1

Целью изобретения является повышение . извлечения марганца. Новым в способе является то, что обжигу подвергают только 20-30% марганцевой руды от общего расхода, остальную часть ее проплавляют с флюсом. Обожженную марганцевую руду смешивают с силнкомарганцем, флюсом, брикетируют с применением связующего и вводят в руднофлюсовый расплав. Кроме того, с целью дополнительного повышения извлечения марганца марганцевую руду и силикомарганец брикетируют в соотношении (0,6-0,8):1 и используют саморассыпающийся силикомарганец, Применение для плавок силикомарганца с содержа- а нием 0,3% АосАора позволяет повысить сквозное извлечение марганца на 16,624, 1%. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

С"

МвЬ

Сущность способа заключается в С следующем.

В печи сначала проплавляют в смеси с флюсом и небольшой добавкой силикомарганца 70-80% необожженной мар- 4= ганцевой руды, а остальную часть 4 марганцевой руды (20-30%) сначала © обжигают, размалывают, смешивают с силикомарганцем, флюсом и брикетируют с применением связующего, после чего брикеты загружают равномерно по всему зеркалу поверхности полученного ранее рудно-флюсового расплава. При нагре" . вании брикетов до 1000 С в них начинаются экзотермические реакции окисления кремния и алюминия из силикомарганца оксидами марганца, тесно перемешанной с ним руды.

1573045

Выделяющегося в процессе этих реакций тепла достаточно в этих условиях, чтобы оба продукта реакции были в жидком виде и легко отделялись друг от друга. Поэтому на всей поверхнос5 ти контакта расплава с брикетами образуется большое количество корольков металла, которые затем, оседая через расплав, реагируют с ним. В результате поверхность взаимодействия металла с расплавом увеличивается в сотни раэ, а реакция окисления кремния протекает намного быстрее и полйее. Развитию этой реакции способствует непрерывное обновление поверхНости расплайа, вызванное перемещениЬм капель под воздействием разности в удельных весах между металлом и рас1шавом. Все это способствует лучшему использованию марганца руды как из брикета, так и из расплава.

Более полному извлечению марганца из руды способствует и то, что часть руды вводится с брикетами (20-30/) .

Эта часть руды, как благодаря тесному смешению ее с силикомарганцем,так и благодаря высокому остаточному содержанию кремния (17-18/) в получающемся в брикетах сплаве даже с получением кислых первичных шлаков (Si0 42/, А1 0 15-20/), восстанавливается практически нацело (на 85:95Х), Ири расплавлении руды высшие оксиды марганца переходят в закись и окись-закись марганца. Поэтому предварительное расплавление частиц необож1 . женной руды и обжиг другой части руды перед брикетированием ее с мелким

40 силикомарганцем уменьшает количество кислорода в шихте. Вместе. с этим почти полностью исключается и окисление кремния силикомарганца кислородом воздуха. Это повышает полезное ис45 пользование кремния силикомарганца и, уменьшая кратность шлака, повышает извлечение марганца в сплав.

Сквозное извлечение марганца в металл значительно растет и вследствие того, что в качестве восстановителя используется силикомарганец, получаемый полным восстановлением руды, Сплав при этом в зависимости от ка чества руды и состава восстановителя содержит 30-331 Si 2-6/ Al н 6065Х Мп. Сплав подобного состава может производиться из руд III-IV сорта (Мп = 30-35Х, 8 0 30Х) и даже необогащенной окисной руды (Мп 24-27Х, Si0 30-40/) при извлечении в этот сплав марганца 901. Сплав этого состава рассыпается, поэтому применения не нашел, Однако его рассыпание не только не препятствует его использованию в брикетах, но и практически полностью ликвидирует затраты электроэнергии и труда на его дробление.

В завалку, как указывалось, даются флюсы и небольшое количество силикомарганца (5-9Х от веса завалки), Это часть шихты з.-наливается следующим образом. Поверх футеровки сначала загружаются равномерно по подине и откосам флюс, затем в центр печи дается силикомарганец, после чего набирается нагрузка и производится загрузка всей предназначенной для плавки руды. Таким образом, вводимая в завалку небольшая часть силикомарганца позволяет набрать нагрузку. Кроме того, введение в завалку до 9/ силикомарганца за счет экзотермических реакций окисления кремния и алюминия ускоряет расплавление. Подобная добавка силикомарганца в завалку также делает расплав. более жидкоподвижным, что ускоряет рафинирование металла при последующей обработке рудно-флюсового расплава брикетами, Введение в завалку вместе с рудой флюсов предохраняет футеровку от разрушения как кислым шпаком в начале плавки, так и высокоактивным основным марганецсодержащим шлаком в конце ее. При наличии в рудно-флюсовом расплаве высокой концентрации оснований (СаО + М80) значительно повышается активность закиси марганца, что ускоряет рафинирование капель металла, образующихся в брикете, от кремния и позволяет легко йолучать ферромарганец с содержанием кремния в пределах 1-3,5Х.

Соотношение между расходом обожженной руды и расходом силикомарганца в брикетах составляет (0,6—

0 8):1 О. При таком соотношении между компонентами брикета извлечение марганца в металл, образующийся в брикете,. составляет 88-96Х, а из руды, входящей в брикет, более 90Х, Содержание марганца в шлаке, образующемся в брикете, при остаточном содержании кремния в каплях металла .i17-19K снижается до 4-9_#_ а кратность шпака после завершения процессов в брикете

1573045 составляет лишь 0,6-0,75 против 22-5 при обычной плавке малоуглеродистого ферромарганца. Последнее связаI но с тем, что в брикете обеспечивается хороший контакт между восстановителем (силикомарганцем) и окислителем (рудой).

Наиболее хорошо такой контакт обеспечивается тогда, когда силикомарганец и руда имеют одинаковую или близкую крупность, а число частиц обоих компонентов в смеси примерно равно. Оптимальным с учетом объемного веса руды и силикомарганца является соотношение между рудой и силикомарганцем (0,6-0,8): 1. Как при увеличении этого отношения, особенно более

0 8: 1, так и при уменьшении, ниже

0,6;1, контакт в брикетах между вос- 20 становителем (силикомарганцем) и окислителем (рудой) ухудшается, а извлечение марганца падает. Поэтому при увеличении расхода руды более

80Х от расхода силикомарганца (более 25

0,8: 1) понижение извлечения связано с избытком руды, а при отношении меньшем, чем О,б: 1, — с избытком силикомарганца.

Соотношение между рудой и силикомарганцем в брикетах влияет на скорость и полноту восстановления марганца из ранее образовавшегося расплава. Так излишне высокое отношение между рудой и силикомарганцем (более

0,8: 1) приводит к тому, что содержа35 ние кремния в корольках металла становится пониженным, а корольки излишне укрупняются, что уменьшает время пребывания королька в расплаве.

При отношении меньшем, чем 0,6: 1,заметно понижается термичность брикета, При этом образующиеся в брикетах шлаки становятся вяэкимн, их отделеоТ металла замедляется ° 8 резуль 45 тате. размеры корольков (капель) металла, образующихся в брикете, увеличиваются и, несмотря на более высокое содержание кремния, падает и извлечение марганца из брикета и, особенно, из расплава.

Дробление и размол в тонкий порошок силикомарганца связано со значительным расходом электроэнергии и с определенными трудозатратами. Поэтому для упрощения дробления силико55 марганца этот сплав выплавляется непосредственно из руды, причем содержание кремния в нем поддерживается на уровне 30-351. Содержание алюминия при этом составляет 2-61. Сплав подобного состава выплавляется при весьма высоком извлечении марганца (90Х) .

При хранении на воздухе он самопроизвольно рассыпается в тонкий порошок. Это исключает необходимость тонкого механического дробления (помола) силикомарганца.

Марганцевая руда для изготовления брикетов прокаливается в окислительной а мосфере при 500-1100 С . Это позволяет удалить из руды конституционную влагу и перевести марганец в окись или в окись-закись марганца.

Это позволяет применять в качестве флюсов известь или обожженный доломит,прокаливание руды позволяет уменьшить расход кремния на единицу восстанавливаемого марганца. Кроме того, прокаливание руды делает ггуоцесс окисления кремния стабильным, равномерным, уменьшает потери марганца и, понижая содержание водорода в сплаве, повышает его качество.

Марганцевая руда для образования рудно-флюсового расплава используется необожженной, влага и часть кислорода удаляются из нее при расплавлении.

При расплавлении более 80Х марган-цевой руды от ее содержания в шихте увеличивается доля окислов марганца в расплаве сверх количества практически восстанавливаемого кремнием из брикета. Это приводит к повьппению содержания закиси марганца в шлаке и значительному снижению извлечения марганца из руды и уменьшению общего извлечения марганца, Уменьшение расхода руды в завалку ниже 70Х делает сплав нестандартным по кремнию.

Способ плавки мало- и среднеуглеродистого ферромарганца с использованием для обработки рудно-флюсового расплава брикетов из обожженной марганцевой руды и силикомарганца неизвестен.

Примеры исполнения.

Часть марганцевой руды (Мп 48,82Х, SiO< 17,08X, Р 0,20Х) смешивают с доломйтом (СаО 64, 90Х, М@О 23, SX, SiO

1,30X) и небольшими добавками силикомарганца (Mn 601, Si 32,5X, Al 6,1X), загружают в печь и расплавляют, Другую часть марганцевой руды (1535Х от расхода на плавку) прокаливают при 600 С, смешивают с силикомарган1573045 цем и доломитом и с добавками связующеГо (0,5-2,0% 3,20 3) брикетируют.

Брнкеты, как непосредственно после брнкетирования, так и после прокаливания при 400-450 С и выдержки в течеО

5 ни 3-4 недель, загружают на образова шийся в печи расплав. После загрузки нх на расплав начинаются экзотерми4еские реакции, которые продолжаются 0,5-1,5 мин. После завершения реакций в брикетах делают выдержку

5-,10 мин, затем металл и шлак слив от, взвешивают и анализируют.КаждЦЙ опыт повторяют 2 раза. Средние результаты опытов приведены в таблиЦЯ 4

: Из приведенных результатов видно, ч о обработка рудно-Флюсового Распла- Zp вф брикетами с отношением между рудой и сйликомарганцем (0,6-0,8): 1 позволяет по сравнению с известным повысить извлечение марганца как из шихта, так и особенно из руды (опытов 25

2+4) . Оптимальным с целью повышения извлечения марганца является введение в1 брикеты 20-30% марганцевой руды в предварительно обожженном виде-(опыт ов 2-4). Особенно заметно повышается 30 извлечение марганца из руды, что позволяет применять для плавок силикомарганец с содержанием фосфора 0,3%, выплавленный иэ руды, вместо силико1

Показатели

Опыт Известный

1 2 3 4

29,7

30,4

30;4

9 5

46, 1 43,0

46, 1 51,4

7,8 5 6

47,0

43,5

9,5

42,5

54, 1

3,4

47,8

41,2

11,0

39,5

49,5

9,6

1,4

30,0

59,7

9,8

0,5 41, 5

46,5

10,0

2,0

36,7

52,5

9,8

1,0

33 5

56,0

9,7

0,8

049

o s

0,7

0,6

0 5

30 - 35

25

85,2

1,96

87,2

2,7

87,8

2,38

88,9

2,20

90,7

2,02

90, 1

2,25

14,8 9,8

6,4

7,5 10,1

5.6

81,5

55,8

61,5

77,1

65,0

74,3

83,3

73,9

80,1

88,9

82,5

85,6

82,6

72,0

78,1

73,4

57,3

70,4

Состав завалки, Х: руда доломит силикомарганец плавиковый шлат

Состав брикетов, 7.: руда обожженная силикомарганец доломит связующее

Соотношение количеств марганцевой руды и силикомарганца

Расход руды в брикеты, Х от суммы

Содержание марганца в сплаве

Кратность шлака

Содержание марганца в шлаке, Х

Извлечение марганца, 7.: из шнхты из pI1 äû сквозное марганца с 0,1/ Р, вмцяаацяемого ия предельного шлака по известному способу, поэтому сквозное извлечение марганца повышается на 16,6-24, 1%.

Кроме того, из приведенных результатов видно, что при осуществлении способа с параметрами, выходящими за предлагаемые граничные значения, положительный эффект не достигается (опыты 1 и 5) .

Формула из обретения

1. Способ производства мало- и среднеуглеродистого ферромарганца, включающий обжиг марганцевой руды, проплавление ее с флюсом и силикомарганцем, получение рудно-флюсового расплава, отличающийся. тем, что, с целью повышения извлечения марганца, обжигают 20-30% марганцевой руды от расхода на плавку, затем обожженную марганцевую руду смешивают с силикомарганцем в соотношении (0,6-0,8): 1, и флюсом, брикетируют с применением связующего и вводят в рудно-флюсовый расплав, полу" ченный из остальной необожженной руДЫ 4

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что используют само- рассыпающийся силикомарганец.