Шихта для производства брикетов для выплавки силикомарганца

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к подготовке шихтовых материалов для ферросплавного производства, и может быть использовано при производстве силикомарганца. Сущность: шихта для производства брикетов включает марганецсодержащую пыль газоочистки ферросплавных печей, пыль газовых каналов электролизеров при производстве алюминия, мелкофракционный отсев малофосфористого марганцевого шлака, мелкофракционный марганцевый концентрат и связующее в следующем соотношении компонентов, мас.%: связующее - 7 - 20; марганецсодержащая пыль ферросплавных печей - 12 - 45; пыль газовых каналов электролизеров - 0,2 - 20; отсев малофосфористого марганцевого шлака - 1 - 10; мелкофракционный марганцевый концентрат - остальное. В качестве связующего в шихте используется водный раствор лигносульфоната и/или жидкое стекло. Реализация изобретения позволит утилизировать мелкодисперсные промышленные отходы и получить высококачественный шихтовый материал для производства силикомарганца. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к ферросплавному производству, и может быть использовано при подготовке шихты для выплавки силикомарганца.

Известен способ производства брикетов из марганецсодержащих материалов для последующего использования этих брикетов в ферросплавном производстве [1]. Шихта для производства брикетов в этом известном способе включает оксидный марганцевый концентрат, коксовую мелочь, высокодисперсную пыль газоочистки марганцевых ферросплавных печей и сульфит-спиртовую барду, используемую в качестве упрочняющей добавки. Недостатком данной шихты для производства брикетов из марганецсодержащих материалов является неопределенность ее состава и назначения брикетов при достаточно широком спектре марганцевых сплавов. Кроме того, в составе шихты используется коксовая мелочь, которая всегда содержит ухудшающий свойства ферросплавов элемент - серу.

Известна шихта для производства брикетов для выплавки марганцевых сплавов, включающая: марганецсодержащую пыль ферросплавного производства (55-75%), коксовую мелочь (5-20%) и воду (остальное) как связующее [2]. Данный состав шихты для производства брикетов четко определен, но в его составе имеется также содержащий большое количество серы (1,7-1,9%) компонент - коксовая мелочь.

Наиболее близким к изобретению по достигаемому результатам и технической сущности является шихта для производства марганецсодержащих брикетов, включающая марганецсодержащую пыль газоочистки ферросплавных печей, марганецсодержащий шлак и связующее вещество [3]. В качестве марганецсодержащего шлака в данном известном составе шихты для производства марганецсодержащих брикетов используют отвальный шлак металлического марганца. Недостатком данного известного состава шихты для производства марганецсодержащих брикетов является невысокая прочность получаемых брикетов.

Технической задачей изобретения является устранение недостатков известных шихт для производства марганецсодержащих брикетов, повышение металлургических характеристик производимых брикетов, утилизация промышленных отходов и ресурсосбережение.

Решение данной технической задачи достигается тем, что в состав известной шихты для производства марганецсодержащих брикетов, включающий марганецсодержащую пыль газоочистки ферросплавных печей, марганецсодержащий шлак и связующее вещество, дополнительно вводят мелкофракционный марганцевый концентрат и пыль газовых каналов электролизеров, а в качестве марганецсодержащего шлака используется отсев малофосфористого шлака, причем компоненты шихты берутся в следующем соотношении, мас.%: Связующее - 7-20 Марганецсодержащая пыль ферросплавных печей - 12-45 Пыль газовых каналов электролизеров - 0,2-20,0 Отсев малофосфористого марганцевого шлака - 1-10 Мелкофракционный марганцевый концентрат - Остальное Решение указанной технической задачи достигается также тем, что в качестве связующего используется водный раствор лигносульфоната и/или жидкое стекло, при следующих соотношениях, мас.%: Водный раствор лигносульфоната - 0-100 Жидкое стекло - 0-100 Сущность изобретения заключается в следующем. Мелкофракционный (крупность 0,005-0,5 мм) марганцевый концентрат невозможно использовать в металлургических процессах без его окускования. Агломерация такого мелкодисперсного материала вызывает известные трудности и снижение технико-экономических показателей процесса агломерации. Использование этого концентрата в составе шихты для производства брикетов позволяет решать задачу его окускованиях экономично и эффективно.

Пыль газовых каналов электролизеров является неиспользуемым мелкодисперсным отходом, образующимся при производстве алюминия. Состав этой пыли включает, мас. %: Al₃O₃ - 77,06; F - 10,62; C - 8,86; Na₂O - 3,12; Fe₂O₃ - 0,51; SiO₂ - 0,27.

Глинозем является необходимым шлакообразующим оксидом при выплавке силикомарганца. Углерод является восстановителем и его приход с пылью газовых каналов в шихту для производства брикетов приводит к экономии кокса при выплавке ферросплава и к снижению прихода серы с шихтой. Оксид натрия, взаимодействуя с раствором жидкого стекла и/или лигносульфоната, способствует образованию геля кремниевой кислоты - Si(ОН)₄, который упрочняет брикеты.

Использование мелкодисперсного отсева малофосфористого шлака в шихте для производства брикетов для выплавки силикомарганца также решает проблему окускования и утилизации марганецсодержащих мелкодисперсных отходов. Кроме того, этот шлак является источником кремнезема, необходимого для восстановления из него кремния, и шлакообразующих основных оксидов, мас.%: SiO₂ - 32,4; CaO - 8,2; MgO - 2,3; P - 0,018; Mn - 37,5.

Пыль газоочистки ферросплавных печей также содержит углерод, кремнезем и шлакообразующие оксиды, а также оксиды щелочных металлов, взаимодействующих со связующими веществами и способствующих упрочнению брикетов. Состав пыли газоочистки ферросплавных печей Запорожского ферросплавного завода включает, мас. %: Mn - 27; Fe₂O₃ - 1,5; SiO₂ - 35; Al₂O₃ - 3,4; CaO - 7,5; MgO - 6,5; Na₂O - 2,0; K₂O - 1,0; P - 0,03; S - 0,03; C - 5,0; CO₂ - 10,0; Pb - 0,1; Zn - 0,05; ппп - 8,0.

Использование в составе шихты для производства брикетов для выплавки силикомарганца связующего в виде водного раствора лигносульфоната и/или жидкого стекла обеспечивает получение прочных брикетов благодаря образованию геля при их взаимодействии с компонентами пыли газовых каналов электролизеров и пыли газоочистки ферросплавных печей.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. Из перечисленных выше материалов были изготовлены опытные партии брикетов по следующей технологии. Мелкофракционный марганцевый концентрат (содержание в мас.%: Mn - 35,2; SiO₂- 25,6; FeO - 2,4; C - 4,1; Al₂O₃ - 1,9; CaO - 3,0; MgO - 1,4; S - 0,1; P - 0,2; ппп - 12,7) смешивали с пылевидными отходами и отсевом марганцевого шлака в барабанном смесителе в течение 5-7 мин до получения однородной смеси, к которой затем добавляли связующее (жидкое стекло плотностью 1,2 г/см³ и/или водный раствор лигносульфоната такой же плотности). После добавки связующего шихту снова перемешивали в течение 5-7 мин. Из полученной шихтовой смеси на промышленном валковом прессе при усилии прессования 25 МПа получали брикеты. Сырые брикеты подвергали сушке путем нагрева до 200^oC с выдержкой в течение 30 мин. Изготовленные брикеты использовали для выплавки силикомарганца.

При изготовлении брикетов варьировали содержание компонентов в шихте, мас.%:
Мелкофракционный марганцевый концентрат - 30-80
Пыль газоочистки ферросплавных печей - 5-60
Пыль газовых каналов электролизеров - 0-20
Отсев малофосфористого марганцевого шлака - 0-20
Связующее - 3-25
В качестве связующего использовали либо водный раствор лигносульфоната, либо жидкое стекло, либо одновременно оба материала в разных соотношениях в пределах 1:5 - 1:10.

Полученные сырые брикеты испытывали на прочность путем сбрасывания с высоты 0,5 м и 0,2 м. Брикеты после сушки испытывали на раздавливание и определяли их пористость.

Брикеты, имеющие хорошие прочностные характеристики (при испытаниях на сбрасывание в сыром виде с высоты 0,5 м - 7-10 раз, при испытаниях на раздавливание после сушки - 20-25 МПа) получены при следующих соотношениях компонентов шихты, мас.%:
Связующее - 7-20
Пыль газоочистки ферросплавных печей - 12-45
Пыль газовых каналов электролизеров - 0,2-20,0
Отсев малофосфористого марганцевого шлака - 1-10
Мелкофракционный марганцевый концентрат - 50-65
Таким образом, шихта для производства брикетов для выплавки силикомарганца согласно изобретению решает поставленную техническую задачу и обеспечивает получение окускованного высококачественного и экономичного шихтового материала для выплавки из него силикомарганца. При этом решается вопрос утилизации мелкодисперсных промышленных отходов.

Формула изобретения

1. Шихта для производства брикетов для выплавки силикомарганца, включающая марганецсодержащую пыль газоочистки ферросплавных печей, марганецсодержащий шлак и связующее, отличающаяся тем, что шихта дополнительно включает мелкофракционный марганцевый концентрат и пыль газовых каналов электролизеров, а в качестве марганецсодержащего шлака используется отсев малофосфористого марганцевого шлака, причем компоненты шихты берутся в следующем соотношении, мас.%:
Связующее - 7 - 20
Марганецсодержащая пыль газоочистки ферросплавных печей - 12 - 45
Пыль газовых каналов электролизеров - 0,2 - 20,0
Отсев малофосфористого марганцевого шлака - 1 - 10
Мелкофракционный марганцевый концентрат - Остальное
2. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве связующего используют водный раствор лигносульфоната и/или жидкое стекло.