Способ получения рудноизвесткового расплава

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферросплавов, конкретнее к получению рудноизвесткового расплава для выплавки низкоуглеродистого феррохрома методом смешивания с ферросиликохромом. Цель изобретения - сокращение продолжительности плавки, снижение удельного расхода электроэнергии и повышение использования хромовой руды при одновременном улучшении качества рудноизвесткового расплава. По способу в центре ванны печи вначале загружают и расплавляют 20-40% обожженной смеси хромовой руды фракции 5-50 мин и извести в соотношении 1:(1,1-1,3) с добавкой отходов шлака ферросиликохромового производства, затем остальную часть смеси загружают и проплавляют по периферии ванны печи хромовой руды фракции менее 5 мм в количестве 10-20% от массы смеси с добавкой пыли газоочисток обжиговых и плавильных печей. Способ позволяет сократить продолжительность плавки на 0,3-0,5 ч, снизить удельный расход электроэнергии с 1240 до 815 кВтч/т расплава, т.е. на 34%, повысить усвоение хромовой руды рудноизвестковым расплавом на 17,6-18,7% и улучшить его качество. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbtTHRM

IlPH ГННТ СССР

1 (21) 4440517/23-02 (22) 13. 06. 88

f (46) 30.07.90. Бюл. Р 28 (71) Челябинский электрометаллургический комбинат (72) Л.А.Дьяконова, В.П.Зайко, А.Я.Бродский, В,Н.Карнаухов и В.H.Èâàíîâ (53) 669.168 (088.8) (56) япония Кр- 54-122615, кл, 10 Y 21, 22.09,79, ТИ 139-Ф-58-86. Выплавка низкоуглеродистого феррохрома смешиванием рудноизвесткового расплава с ферросиликохромом в цехе Р 8 ЭИК, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РУДНОИЗВЕСТКОВОГО РАСПЛАВА (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферросплавов, конкретнее к получению рудноизВесткового расплава для выплавки низкоуглеродистого феррохрома методом смешивания с ферросиликохромом. Цель изобретения. — сокращение

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферросплавов, конкретнее к получению рудноизвесткового расплава, который используется для выплавки низкоуглеродистого феррохрома методом смешивания с ферросиликохромом в высокотемпературном реакторе.

Цель изобретения — сокращение продолжительности плавки, снижение удельного расхода электроэнергии и повышение использования хромовой руды при

„,80„„1581750 А 1 щ) С 21 С 5/54, С 22 С 33/04 продолжительности плавки, снижение удельного расхода электроэнергии и повышение использования хромовой руды при одновременном улучшении качества рудноизвесткового расплава. По способу в центре ванны печи вначале загру-. жают и расплавляют 20-40Х обожженной смеси хромовой руды фракции 5-50 мм и извести в соотношении 1:(1,1 — 1,3) с добавкой отходов шлака ферросиликохромового производства, затем остальную часть смеси загружают и проплавляют по периферии ванны печи хромовой руды фракции менее 5 мм в количестве

10-20Х от массы смеси с добавкой пыли газоочисток обжиговых и плавиль- д ных печей. Способ позволяет сократить 19 продолжительность плавки на 0,3-0,5 ч, снизить удельный расход электроэнергии с 1240 Па 818 кити!т расплава, т.е. на 342, повысить усвоение хромовой руды рудноизвестковым расплавом на 17,6-18,77 и улучшить его качество. табл.

1,Л

Gt) 8ВНИЙ.

Д

Ю одновременном улучшении качества руд- 4Р ноизвесткового расплава.

Согласно предлагаемому способу в центре ванны печи в начале загружают и расплавляют обожженную смесь хромовой руды фракции 5-50 мм и извести в соотношении 1:(i 1 — 1 3) при 48 расходе 20-407 от количества на плавку с добавкой отходов шлака ферросиликохромового производства в количе;стве О, 05-0, 10 от массы смеси, затем загружают и проплавляют в центре ван1581750 ны печи остальную часть смесь обожженной хромовой руды фракции 5-50 мм с известью в соотношении 1-:(1, 1-1,3) и одновременно по периферии ванны печи загружают хромовую руду фракции менее 5.мм в количестве 10-20 . от массы смеси на плавку с добавкой пыли газоочисток обжиговых и плавильных печей. 10

Способ осуществляют следующим образом.

После выпуска расплава из электропечи и перепуска электродов подают . напряжение на электроды и на остатках 15 расплава набирают токовую нагрузку.

В этот момент в центр ванны печи загружают при 800-900 С обожженную смесь хромовой руды и извести, взятых в соотношении 1:(1,1-1,3) с добавкой 20 отходов шлака ферросиликохромового производства, взятого в количестве

0 05-0,1 от массы смеси.

Обожженную смесь хром@вой руды и извести получают во вращающейся 25 трубчатой печи с использованием газообразного топлива.

Перед обжигом фракцию хромовой руды менее 5 мм отсеивают на грохоте и после расплавления первой порции крупной смеси совместно с пылью из газоочисток обжиговых печей подают в электроплавильную печь по периферии

При обжиге хромовой руды фракции

5-50 мм и известняка 5-25 мм потери материала смеси в виде пылеуноса существенно сокращаются.

Количество смеси хромовой руды и извести, загружаемой и расплавляе- 40 мой в начале плавки, составляет 2040 от массы всей смеси, расходуемой на плавку.

Отходы шлака производства ферро-, силикохрома, загружаемые со смесью, содержат 50-70 шлака и 30-50 ферросиликохрома в виде корольков. Шлак состоит из 40-50 кремнезема, 20-30% глинозема, 5-20 карбида кремния, . остальное окислы бария, кальция. 50

Ферросиликохром состоит из 45-52% кремния, 28-32 хрома, остальное— железо и примеси.

Загруженная смесь материалов расплавляется в зоне электрических дуг, образуя жидкую ванну, Расплавление хромовой руды фракции 5-50 мм и извести 5-25 мм протекает с большей скоростью за счет взаимодействия

Сг„О иРеО хромовой руды с кремнием ферросиликохрома:с вьщелением тепла.

Взаимодействие извести с кремнеэемистым шлаком по реакции 2Ca0+SiOz=

=2СаО SiOz также происходит с вьщелением тепла. Кроме того, окислы шлака

SiOz, А) О снижают температуру плавления расплава.

Присутствующие в шлаке карбиды кремния взаимодействуют с Ге Оз хромовой руды с образованием FeO с выделением тепла, ускоряющего плавку.

Выделяющиеся при этом газы СО и

СО барботируют расплав, за счет чего ускоряется процесс растворения кусочков хромовой руды. После образования в ванне печи расплава ведут загрузку и проплавление в центре ванны печи смеси хромовой руды фракции 5-50 мм с известью в соотношении 1:(1, 1-1,3) и одновременно по периферии ванны печи хромовой руды фракции менее

5 мм, отсеянной до обжига с добавкой пыли, уловленной в газоочистке обжиговой и плавильной печей.

Пыль гаэоочисток имеет крупность менее 0,5 мм и состав, : СаО 45-55, Сг О > 20-30, FeO 4-8, А1 0э 2-5, SiOz 3-8.

Пыль совместно с мелкой хромовой рудой пневмотранспортом или бадьями подают в печные бункера, из которых она загружается по периферии ванны печи в район между электродами.

Пыль с рудой закрывает электрические дуги, что существенно сокращает тепловые потери излучением.

При этом возрастает доля полезно используемого тепла на расплавление шихты, способствующая снижению удельного расхода электроэнергии и продолжительности на получение рудноиэвесткового расплава.

В центре ванны печи происходит усвоение хромоизвестковой смеси образовавшимся расплавом от проплавления первой порции материалов. Ускорение расплавления смеси происходит вследствие усиленной передачи тепла от расплава к кусочкам руды и извести, благодаря хорошему контакту между кими. 1

Одновременно на периферии, где температура меньше, чем в центре ванны печи, вследствие. удаленности от зоны электрических дуг, происходит расплавление. менее тугоплавких частиц

5 158 хромовой руды фракции менее 5 мм ипыли газоочисток.

Мелкие частицы растворяются в расплаве при температурах 1700-1800 С.

При этом сохраняется футеровка ванны (подины и стен).

В процессе загрузки материалов в плавильную печь пыль, уносимая в печи, уланливается системой газоочистки с последующим возвратом ее в печь.

После окончания загрузки шихтовых материалов проводят разогрев расплава в течение 10-15 мин, при этом происходит подъем температуры расплава и окончательное расплавление остатков руды и пыли на периферии ванны печи.

Полученный расплав сливают в реактор (ковш) для дальнейшего перемешивания с ферросиликохромом и получения низкоуглеродистого феррохрома.!

Предложенный способ получения рудноизвесткового расплава обеспечивает снижение продолжительности плавки, расход электроэнергии и повышение использования хромовой руды, а также улучшенное качество по стабильности состава расплава в последонательном ряду плавок и соответствие его расчетному составу, обеспечивающему устойчивую работу реактора, ход процесса восстановления хрома и постоянные условия получения феррохрома при сме.шивании его с ферросиликохромом.

Зто достигают тем, что в каждой последующей плавке проплавляется вся загруженная шихта, включающая также уловленную пыль в системе газоочисток.

Пропланленная шихта соответствует расчетному количеству компонентов и соответственно этому получают рудноизвестконый расплав с заданным хи,мическим составом.

Загрузка и расплавление в центре ванны печи смеси хромовой руды, извести, взятых в соотношении 1:(1 1 1,3) и отходов шлака ферросиликохромового производства в количестве

0,05-0,1 от массы загружаемой смеси обеспечивает получение первой порции расплава однородного состава с минимальными потерями хромоной руды вследствие отсутствия пылевидной фракции. Однородность расплава обес-, l печивается также отсутствием при данном соотношении осажденных туго1750

5

35 плавких частиц хромитовых шпинелей на подину. При снижении доли извести, указанной в соотношении, возрастает температура плавления первой порции расплава и возникает вероятность образования и осаждения тугоплавких частиц. При увеличении доли извести в соотношении более 1:1,3 происходит локальное обогащение рудноизвесткового расплава окисью кальция, которое по ходу плавки не устраняется.

При снижении доли отходов шлака ферросиликохромового производства менее 0 05 от массы смеси снижается скорость проплавления смеси н центре ванны печи и повышается удельный расход электроэнергии. При повышении доли шлака более 0,1 от массы загружаемой смеси руды и извести повышается содержание сопутствующих окислов, .присутствие которых изменяет требуемый состав расплава, Снижение расхода смеси хромовой руды и извести первой порции шихты менее 207 от необходимого количества на плавку приводит к увеличению продолжительности плавки, так как с сокращением доли шихты, проплавляемой в высокотемпературной зоне, возрастает доля шихты второй порции. При увеличении расхода смеси первой порции шихты более 40Х от необходимого количества на плавку затягивается процесс ее расплавления, что в целом увеличивает продолжительность плавки и съем электроэнергии.

При снижении расхода хромовой руды фракции менее 5 мм, загружаемой по периферии ванны печи, менее 10Õ, происходит образование труднорасплавляемой настыли, с поверхности которой пыль уносится из печи, а для ее расплавления требуется повышенный расход электроэнергии, при увеличении расхода более 20K от массы рудноизвестковой смеси повышается неоднородность расплава по химическому составу вследствие его расслоения из-за повышенной. нанески извести в рудноизвестковой смеси.

П р .и м е р..На ЧЗМК в промышленных условиях был опробован предложенный способ получения рудноизвесткового расплава по вариантам 1,2 и 3.

Показатели плавок приведены н таб-. лице.

1581 750.

Перед обжигом хромовую руду в количестве 13 т рассеивали на две фракции: менее 5 мм и 5-50 мм. Руду фракции менее 5 мм (- 3--3 5 т) загружали

В

I) в отдельный бункер для дальнейшей подачи непосредственно в электропечь, руду фракции 5-50 мм в смеси с известняком фракции 5-25 мм подавали для обжига во вращающуюся печь. Фракцион- 1п ный состав полученной обоженной рудI ноизвестковой смеси следующий:

Фракция, мм 40-50 20-40 10-20 5-10

Состав, . 1,37 17,1 33,9 Остальное 15

По результатам пылегазовых замеров пылеунос при обжиге составил около 10 ., Способ получения рудноизвесткового

Расплава по варианту 2.

Полученную нагретую смесь хромовой

Руды (9 т) фракции 5-50 мм и извести (,10,8) в суммарном количестве 19,8 т в соотношении 1:1,2 загрузили в электропечь мощностью 10,5 НВА, в 2 ста- 25 дии. После набора токовой нагрузки в начале плавки в центр плавильной печи загрузили 30 от всей массы смеси, т.е. 5940 кг, и дополнительно 445 кг отходов шлака ферросиликохрома. При этом соотношение количеств смеси хромовой руды и извести к массе отходов составило 1:0,075.

Шлаковые отходы производства ферросиликохрома .состояли из 65Х шлаковой части и 35Х металлической части, Состав шлаковой части, Х: Si0<

43,2, А1 Оз 28,6, Бз.С 15,2, ВаО, СаО и др. остальное.

Состав металлической части, :

Si 47,5, Cr 31,2, Fe 20,2, примеси остальное.

После расплавления первой порции опыты в центр ванны печи постепенно ,из обжиговой печи загрузили остальную 45 часть смеси хромовой руды фракции

5-50 мм и извести в соотношении 1:1,2 в количестве 13860 кг. Одновременно с загрузкой в центр печи нагретой смеси хромовой руды и извести по периферии ванны печи загрузили хромовую руду фракции менее 5 мм в количестве

2970 кг и пыль, уловленную в системе газоочисток обжиговой и плавильной печей в количестве 1900 кг.

После 15 мин прогрева и проплавле- ния всех загруженных материалов в течение 1,8 ч получено 23 т рудноизвесткового расплава..следующего химического состава, Х: Cr О 26;3, СаО

48,1, SiO 4,2, А1 0 з, FeO, MgO ос тальное, соответствующего расчетному составу. При проведении серии плавок по данному варианту отклонение содержания Cr O» СаО составило +0,5Х.

Суммарный расход электроэнергии на плавку составил 18740 кВт ° ч, удельный расход электроэнергии 815 кВт ч/т рудноизвесткового расплава.

Усвоение хромовой руды рудноизвестковым расплавом составило 98,9 .

По предлагаемому способу аналогично получили рудноизвестковый расплав при двух предельных соотношениях шихтовых материалов (варианты 1, 3).

Для. сравнения показателей получили рудноизвестковый расплав по способупрототипу.

Исходное количество хромовой руды на обжиг было взято 13 т без рассева по фракциям.

Количество смеси хромовой руды и извести в соотношении 1:0,9 после обжига получено 19760 кг. В процессе обжига пылеунос руды составил - 20 (2600 кг).

Нагретую смесь из обжиговой печи через центральную труботечку по ходу плавки подавали в электропечь, Продолжительность плавки составила 2,3 ч, расход электроэнергии на плавку составил 24460 кВт ч, удельный расход

1240 кВт|ч/т, количество полученного расплава 19,7 т.

Из таблицы следует,что. предлагае мый способ получения рудноизвесткового расплава позволяет сократить продолжительность плавки на 0,3-0,5 ч, снизить удельный расход электроэнергии с 1240 до 815 кВт ч/т расплава, т.е. íà 34Х, повысить усвоение хромовой руды рудноизвестковым расплавом на 17,6-.18,7Х и улучшить его качество.

Предложенный способ практически исключает потери хромовой руды.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ получения рудноизвесткового расплава, включающий загрузку и расплавление в электропечи обожженной смеси хромовой руды и извести в соотношении 1:0,9 нагретой до 800-900 С, проплавление и слив расплава в реактор, отличающийся тем, что, с целью сокращения продолжительРасход на плавку

СоотношеВариант

Расход рудноизвестковой сме1-й пе

2-й период риод ние руды и извести

Загрузка смеси хромовой руды и извести

Загрузка отходов шлака ферросиликохрома

Загрузка смеси руды фракции

5-50 мм и извести в смеси си, кг

7 от кг смеси кг соотношение в смеси в центр печи, кг

416 0,1

445 0,075

372 0,05

2

4 (прототип) 20 4160

30 5940

40 7440

19760

19760

1,1

1,2

1,3

0,9

11160

Продолжение таблицы

-I

Вариант Расход на плавку !

t 2-й период

Расход Удельный эл.,эпер- расход гии на эл. энерИспользование.Продол— жительность

Вес

РИР т

Загрузка руды фракции менее

5 мм по периферии

Загрузка пыхромовой руды

РИР, % гии, кВт. ч/т

РИР плавки, ч плавку, кВт ч ли, кг

Ж QT смеси

97,6

98,9

97,7

80, 1

21230 927

18740 815

19900 877

24460 1240

2080 2000 22,9 2,0

2970 1900 23,0 1,8

3720 1800 22,7 1,9

19,7 2,3

2

1

20 прототип

П р и м е ч а н и е. При проведении серии иэ 5 плавок по вариантам 1-4.

1 отклонение содержания Cr

"РИР— рудноизвестковый расплав.

158 ности плавки, снижения удельного расхода электроэнергии и повышения использования хромовой руды при одновременном улучшении качества расплава, в центр ванна печи вначале загружают и расплавляют обожженную смесь хромовой руды фракции 5-50 мм и .извести в соотношении 1:(1,1-1,3) при расходе ее 20-407 от количества на плавку с добавкой отходов шлака ферросиликохромового производства, в

175 0 10 количестве 0 05-0, 10 от массы смеси, затем загружают и проплавляют в центре ванны печи остальную часть смеси

5 обожженной хромовой руды фракции 550 мм с известью в соотношении 1: ."(1, 1-1,3) и одновременно по периферии ванны печи загружают хромовую руду фракции менее 5 мм в количестве

10 10-207 от массы смеси на плавку с добавкой пыли газоочисток обжиговой и плавильной печей.