Шихта для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака

Авторы патента:

C21C5/54 - способы получения шлаков специального состава

Владельцы патента RU 2283352:

Хобот Владимир Иванович (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к шихтам для получения малофосфористого марганцевого шлака, годного для выплавки марганцевых ферросплавов. Шихта содержит компонеты, % от массы шихты: карбонатная кусковая железомарганцевая руда (фракции 10-100 мм) 54,0-68,0, отсевы оксидной марганцевой руды (фракции 0-20 мм) 12,0-26,0, уголь (фракции 0-40 мм) 9,0-11,0, материалы, содержащие оксид кремния, - остальное. Изобретение позволяет использовать в шихте кусковую карбонатную марганцевую руду в смеси с мелкими фракциями оксидной марганцевой руды, содержащей оксиды кремния, и обладающими более низкой температурой плавления, что позволяет за счет последних ускорить проплавление силикатного расплава и процесс восстановления марганца, при этом получает развитие процесс восстановления марганцем пентаоксида фосфора, что позволяет компенсировать потери тепла на диссоциацию и экономить электроэнергию.

Изобретение относится к металлургии, а именно к шихтам для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака, годного для выплавки марганцевых ферросплавов.

Известна шихта (1) для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака, включающая оксид щелочно-земельного металла и углеродсодержащий материал. Отношение количества оксида щелочно-земельного металла к количеству диоксида кремния составляет 0,5-1,5, а масса углерода в углеродсодержащем материале составляет 4-10% от массы руды. Недостатком данной шихты является то, что она не позволяет напрямую перерабатывать карбонатную руду, а требует сложной технологии, включающей термообработку при 850-1300°С и обработку полученного спека раствором азотной кислоты, что связано со значительными затратами на дополнительное аппаратурное оформление, большими энергозатратами и ухудшением экологических показателей процесса, т.к. работа с кислотами связана с организацией системы отстойников, шламохранилищ и т.д.

Прототипом изобретению является (2) шихта для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака, включающая, кг:

марганцевая оксидная руда
или обожженная карбонатная	8100
коксовая мелочь	950
кварцитовая мелочь	650
шлаки силикомарганца	850

Недостатком данной шихты является то, что она может быть применена только к оксидным рудам, а карбонатные руды должны пройти предварительный обжиг, что усложняет технологическую схему и увеличивает энергозатраты.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, является вовлечение карбонатных марганцевых руд в процесс получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака, упрощение технологии и снижение энергозатрат.

Задача решается тем, что шихта для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака в качестве марганцевой руды содержит смесь карбонатной кусковой (фракции 10-100 мм) руды с отсевами оксидной марганцевой руды фракции 0-20 мм при следующем содержании компонентов, % от массы шихты:

марганцевая карбонатная руда (кусок 10-100 мм)	54,0-68,0
отсевы оксидной марганцевой руды (фракция 0-20 мм)	12,0-26,0
уголь (фракция 0-40 мм)	9,0-11,0
материалы, содержащие оксид кремния	остальное

Сущность получения обезжелезненного малофосфористого шлака из высокофосфористой железосодержащей руды заключается в карботермическом восстановлении железа и фосфора, растворении фосфора в железе с образованием фосфидов железа и ошлаковании марганца в виде силикатов. В случае чисто кусковых карбонатных руд на первой стадии происходит сначала декарбонизация, а уже потом диссоциация высших оксидов марганца в низшие с последующим карботермическим восстановлением. Поэтому использование в шихте кусковой карбонатной руды в смеси с мелкими фракциями марганцевой оксидной, содержащими повышенное количество оксида кремния и обладающими более низкой температурой плавления, позволяет за счет последних ускорить появление (экзотермическое по своей сути) силикатного расплава, в котором с большей скоростью протекают не только процессы восстановления марганца, но и получает развитие вторичный активный процесс восстановления этим марганцем пентаоксида фосфора, что позволяет не только компенсировать потери тепла на диссоциацию, но и в целом добиться значительной экономии эл/энергии (даже на стадии плавки от 900 до 1100 кВтч/т), не считая того, что отсутствует необходимость дополнительной энергозатратной обжиговой стадии процесса. Таким образом, данная шихта позволяет перерабатывать в малофосфористый обезжелезненный марганцевый концентрат карбонатную руду по упрощенной технологии (в одну стадию, без предварительного обжига руды) со снижением энергозатрат.

Диапазоны содержаний, приведенных в шихте, объясняются следующим образом: при введении, мас.%:

марганцевой руды карбонатной кусковой в количестве:	более 68
а отсевов оксидной марганцевой руды в количестве:	менее 12

- резко возрастает энергопотребление; переработка карбонатных руд становится нерентабельной

марганцевой руды кусковой в количестве:	менее 54
а отсевов марганцевой руды в количестве:	более 26

- снижается технологичность процесса из-за уменьшения газопроницаемости шихты, сильных оплавлений в районе электродов, сопровождаемых обрушениями; переработка карбонатных руд становится нерентабельной

Угля в количестве

более 11

- получат развитие нежелательные процессы восстановления кремния и марганца;

в количестве

менее 9

- уменьшится степень восстановление железа и фосфора.

В качестве материалов, содержащих оксиды кремния, которые способствуют формированию состава шлака, оптимального по температуре плавления и селективного восстановления, могут использоваться кварцевая мелочь, шлаки от выплавки силикомарганца и ферросилиция.

Примеры осуществления

Использовались:

Карбонатная марганцевая руда, содержащая, мас.%: Mn общ. - 28,8; MnO - 11,2; Fe - 11,0; SiO₂ - 35,2; Al₂O₃ - 1,85; CaO - 4,9; MgO - 1,5; Р - 0,36; S - 0,32; С - 1,45; n.n.n. - 12,1; влага - 8,2.

Отсевы оксидной марганцевой руды, содержащие, мас.%: Mn общ. - 29,8; MnO - 30,2; Fe - 12,0; SiO₂ - 35,2; Al₂O₃ - 4,85; СаО - 3,9; MgO - 0,5; Р - 0,26; S - 0,35; С - 0,45; n.n.n. - 9,1; влага - 6,2.

Уголь ССПК, содержащий, мас.%: SiO₂ - 0,3, Al₂O₃ - 0,85; CaO - 0,5; MgO - 0,2; Р - 0,035; S - 0,13; С - 80,0, n.n.n. - 18,2.

Шлак от выплавки силикомарганца, содержащий, мас.%: MnO - 14,5; SiO₂ - 44,0; FeO - 2,5; Al₂O₃ - 13,85; CaO - 16,2; MgO - 8,5; Р - 0,065.

Шлак от выплавки ферросилиция, содержаший, мас.%: SiO₂ - 42,3; Al₂O₃ - 36,3; FeO 2,2; оксиды кальция и магния остальное.

Пример 1. Шихта для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака содержала, мас.%:

марганцевая карбонатная руда (кусок 10-100 мм)	54,0
отсевы оксидной марганцевой руды (фракция 0-20 мм)	26,0
уголь ССПК (фракция 5-40 мм)	11,0
кварцевая мелочь	9,0

Шихта смешивалась и нагревалась в магнезитовом тигле. Полученный в результате плавки шлак отделялся от сплава. Расход эл/энергии составил 900 кВтч/т.

В полученный сплав перешло 63,4% Fe, 1,5% Mn и 68% Р.

Состав полученного обесфосфоренного шлака, мас.%:

MnO	SiO₂	Al₂О₃	CaO	MgO	FeO	Р
45,1	28,3	6,8	10,5	6,5	2,4	0,14

Соотношение Mn/Fe, равное 18,75, низкое содержание фосфора позволяют считать шлаки пригодными для выплавки как массовых,так и рафинированных марок ферромарганца. Таким образом, доказана возможность получения на предлагаемой шихте обезжелезенного малофосфористого марганцевого концентрата из карбонатной руды по упрощенной технологи и со сниженным расходом эл/энергии.

Пример 2. Шихта для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака содержала, мас.%:

марганцевая карбонатная руда (кусок 10-100 мм)	68,0
отсевы оксидной марганцевой руды (фракция 5-10 мм)	12,0
уголь ССПК (фракция 5-40 мм)	10,0
шлаки от выплавки силикомарганца (кусок 10-100 мм)	10.0

Шихта смешивалась и навевалась в магнезитовом тигле. Полученный в результате плавки шлак отделялся от сплава. Расход эл/энергии составил 1100 кВтч/т.

В полученный сплав перешло 67,0% Fe, 1,2% Mn и 65,3% Р.

Состав полученного обесфосфоренного шлака, мас.%:

MnO	SiO₂	Al₂О₃	CaO	MgO	FeO	Р
48,0	26,2	8,1	8,0	7,3	2,2	0,13

Соотношение Mn/Fe, равное 21,8, и низкое содержание фосфора позволяют использовать полученный шлак для выплавки всех основных марок ферромарганца. Таким образом, доказана возможность получения на предлагаемой шихте обезжелезенного малофосфористого марганцевого шлака из карбонатной руды по упрощенной технологии со сниженным расходом эл/энергии.

Пример 3. Использовалась руда, содержащая, мас.%: Mn общ. - 30,8; MnO - 12,7; Fe - 9,56; SiO₂ - 16,2; Al₂O₃- 2,3; СаО - 2,3; MgO - 1,7; Р - 0,34; S - 0,15; C - 1,45; n.n.n. - 14,6.

Шихта для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака содержала, мас.%:

марганцевая карбонатная руда (кусок 10-100 мм)	62,0
отсевы оксидной марганцевой руды (фракция 0-10 мм)	18,0
уголь ССПК (фракция 5-40 мм)	9,0
шлак от выплавки ферросилиция	11.0

Шихта смешивалась и нагревалась в магнезитовом тигле. Полученный в результате плавки шлак отделялся от сплава. Расход эл/энергии составил 1050 кВтч/т.

В полученный сплав перешло 71,0% Fe, 1,0% Mn и 65,0% Р.

Состав полученного малофосфористого шлака, мас.%:

MnO	SiO₂	Al₂О₃	CaO	MgO	FeO	Р
50,1	24,0	8,5	7,5	7,4	1,9	0,13

Соотношение Mn/Fe, равное 26,3, и низкое содержание фосфора позволяют использовать полученный шлак для выплавки всех основных марок ферромарганца. Таким образом, доказана возможность получения на предлагаемой шихте обезжелезенного малофосфористого марганцевого шлака из карбонатной руды по упрощенной технологии со сниженным расходом эл/энергии.

Список литературы

1. Патент РФ №2153019, класс С 22 В 47/00. "Способ получения марганцевых концентратов", Возжеников С.Г., Васильев В.Г., заявитель ЗАО "Эгида", опубл. 2000.07.20, заявка №2000101145/02, з. 2000.01.19.

2. М.А.Рысс, Я.Н.Ходоровский, "Производство ферросплавов", - М.: Металлургиздат, 1960 г., стр.157-158.

Шихта для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака, включающая марганецсодержащий материал, углеродсодержащий восстановитель и материалы, содержащие оксид кремния, отличающаяся тем, что в качестве марганецсодержащего материала она содержит смесь карбонатной кусковой железомарганцевой руды фракции 10-100 мм с отсевами марганцевой оксидной руды фракции 0-20 мм, а в качестве углеродсодержащего восстановителя - уголь фракции 0-40 мм, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Карбонатная кусковая железомарганцевая
руда	54,0-68,0
Отсевы марганцевой оксидной руды	12,0-26,0
Уголь фракции 0-40 мм	9,0-11,0
Материалы, содержащие оксид кремния	Остальное

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения легирующих сплавов. .

Способ выплавки ферроалюминия // 2281343

Изобретение относится к металлургии ферросплавов, в частности к выплавке ферроалюминия в печах емкостью от 1 до 2,5 т. .

Способ безотходного производства сплава из железосодержащей шихты // 2276198

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сплава с нержавеющими свойствами, в котором основным элементом является железо. .

Способ преобразования металлотермического шлака // 2274668

Изобретение относится к металлотермическим процессам. .

Низкий зонт открытой рудовосстановительной электропечи // 2272976

Изобретение относится к области металлургии, в частности к элементам конструкции открытой рудовосстановительной печи для производства преимущественно кристаллического кремния и ферросилиция.

Способ выплавки ферроалюминия с пониженным расходом чистого алюминия // 2272851

Изобретение относится к области металлургии, в частности к вариантам выплавки ферроалюминия для раскисления стали. .

Способ металлотермической плавки // 2269585

Изобретение относится к области металлургии и касается производства металлов и сплавов металлотермическим внепечным способом, в частности плавкой «на блок» в герметичной печи.

Способ получения слитков исходного сплава для производства аморфных лент // 2260070

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению в вакуумной индукционной печи сплава на основе кобальта и железа для производства аморфных лент методом спинингования с использованием кварцевых тиглей.

Способ обогащения титанокремнеземистых концентратов // 2258760

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения искусственного рутила из титаносодержащего сырья, в частности из лейкоксеновых концентратов, полученных при обогащении титано-кремнеземистых руд.

Пирометаллургическая установка для обогащения титанокремнеземистых концентратов // 2258759

Изобретение относится к пирометаллургической технологии и используется в основном при обогащении титано-кремнеземистых концентратов. .

Способ подготовки пенистого шлака и удержания его плотности и свойств по всей поверхности расплава в плавильной ванне при плавке стали в электродуговой печи // 2276693

Изобретение относится к области металлургии, точнее к производству стали в дуговых сталеплавильных электропечах. .

Модификатор металлургического шлака магнезиального состава и способ его получения // 2244017

Изобретение относится к области металлургии, в частности к флюсам для модификации химического состава сталеплавильного шлака в сталеплавильном производстве. .

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали // 2169633

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для защиты металла в промежуточном ковше и в кристаллизаторе МНЛЗ при непрерывной разливке низкоуглеродистых сталей для предотвращения их науглероживания и повышения качества поверхности непрерывных слитков.

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали // 2165823

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при непрерывной разливке стали. .

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали // 2165822

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для защиты зеркала металла в промежуточном ковше и кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок.

Способ десульфурации шлака // 2164954

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении флюса для электрошлакового переплава и электрошлаковой сварки, а также при получении синтетического шлака для десульфурации чугуна или стали.

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали // 2164191

Изобретение относится к металлургии. .

Способ получения легирующего и раскисляющего сплава совместно с синтетическим шлаком // 2149905

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к получению сплавов и шлаков специального состава для использования при производстве стали путем смешения жидкой стали-заготовки, получаемой в одном плавильном агрегате, с раскисляющим и легирующим сплавом, получаемым совместно с синтетическим шлаком в другом.

Шихта для производства флюса // 2149903

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству флюса для выплавки стали. .

Комплексный флюс для деванадации чугуна // 2148654

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к составам флюсов. .

Способ производства круглого сортового проката в прутках из среднеуглеродистой хромсодержащей стали // 2286395

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката круглого из среднеуглеродистой хромсодержащей стали повышенной обрабатываемости резанием, используемого для изготовления шаровых пальцев, наконечников тяг и шаровых опор подвески автомобиля, получаемых методом холодной объемной штамповки