Способ получения низкоуглеродистого феррохрома
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферросплавов. В способе осуществляют выплавку рудноизвесткового расплава и заливку его в ковши, подачу в первый ковш шихтовых компонентов в виде хромсодержащих рудных материалов и кремнистого восстановителя, подачу во второй ковш шихтовых компонентов в виде кремнистого восстановителя и твердой добавки, состоящей из хромитовой руды и извести, смешивание содержимого двух ковшей. На рудноизвестковый расплав в первом ковше задают металлические хромсодержащие отходы собственного производства в количестве 1-5% от массы рудноизвесткового расплава в первом ковше, а подачу хромсодержащих рудных материалов и кремнистого восстановителя осуществляют в количествах, обеспечивающих получение легкоплавкого шлака с основностью 1,5-1,9 и с содержанием Al2O3 4-8 мас.% и металла с содержанием кремния 1,5-8 мас.%, причем соотношение шихтовых компонентов второго ковша подбирают таким образом, чтобы после их смешивания с металлом первого ковша основность получаемого шлака составляла 1,7-2,0, а после смешивания содержимого двух ковшей шлакометаллический расплав подвергают дополнительным переливам из ковша в ковш от 2 до 5 раз. Изобретение позволяет получить застабилизированные шлаки, увеличить извлечение хрома в металл на 5-7 мас.% и производительность на 3-5%. 1 табл.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству ферросплавов, и может быть использовано для получения низкоуглеродистого феррохрома методом смешения.
Известен способ получения низкоуглеродистого феррохрома, который включает в себя две стадии: на первой стадии производят смешение рудноизвесткового расплава и промежуточного ферросиликохрома с получением готового феррохрома и бедного промежуточного шлака, который на второй стадии смешивают с богатым ферросиликохромом, получаемым шлаковым методом. Продуктами на второй стадии являются отвальный шлак и промежуточный ферросиликохром [Гасик M.И., Лякишев Н.П. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов: Учебник для вузов. - М.: СП Интермет Инжиниринг, 1999. - 764 с.].
Основным недостатком данного способа является получение самораспадающихся отвальных шлаков (из-за наличия в шлаке несвязанного MgO, который выпадает в виде периклаза), что приводит к значительному увеличению объема шлака при разложении и негативному воздействию на окружающую среду.
В качестве прототипа принят наиболее близкий по технологической сущности к заявляемому способ получения низкоуглеродистого феррохрома, который включает в себя подачу в первый ковш с рудноизвестковым расплавом хроморудных материалов и кремнистого восстановителя в количествах, обеспечивающих получение шлака с основностью (CaO+MgO)/SiO2=1,5-1,9 и содержание кремния в металле 1,5-8 мас.%, затем перелив этого металла во второй ковш со шлаком и металлом, полученным путем смешивания рудноизвесткового расплава с кремнистым восстановителем и твердой добавкой [А.с. 1258843. Бобкова О.С., Топтыгин A.M., Барсегян В.В. и др. Способ производства низкоуглеродистого феррохрома. Патентообладатель: Центральный ордена Трудового Красного Знамени НИИ черной металлургии им. И.П.Бардина. Опубл. 23.09.1986, Бюл. №35 (прототип)].
Преимуществом данного способа является возможность получения застабилизированных (не рассыпающихся) отвальных шлаков, снижение энерго- и материалоемкости процесса. Основными недостатками этого способа являются низкое извлечение хрома в металл из-за высокого остаточного содержания Cr2O3 в отвальном шлаке (более 9 мас.%) и низкая производительность из-за образования толстого слоя гарнисажа в ковше из неразлагающегося тугоплавкого шлака.
Задачей настоящего изобретения является разработка нового способа получения низкоуглеродистого феррохрома, позволяющего повысить извлечение хрома в металл и увеличить производительность плавильного оборудования при получении застабилизированных (не рассыпающихся) отвальных шлаков.
Техническим результатом настоящего изобретения является:
- повышение извлечения хрома в феррохром за счет снижения остаточного содержание Cr2O3 в отвальном шлаке из-за получения более легкоплавких шлаков заданной основности с содержанием 4-8 мас.% Al2O3, дополнительного перемешивания за счет переливов из ковша в ковш (от 2 до 5 раз) и ввода в состав шихтовых материалов металлических хромсодержащих отходов собственного производства;
- увеличение стойкости футеровки ковшей из-за получения легкоплавких шлаков заданного состава и, как следствие, образования тонкого ровного слоя шлакового гарнисажа на стенках ковшей.
Поставленная задача решается тем, что в отличие от прототипа, включающего подачу в первый ковш с рудноизвестковым расплавом хроморудных материалов и кремнистого восстановителя в количествах, обеспечивающих получение шлака с основностью 1,5-1,9 и содержание кремния в металле 1,5-8 мас.%, затем перелив этого металла во второй ковш со шлаком и металлом, полученным путем смешивания рудноизвесткового расплава с кремнистым восстановителем и твердой добавкой, в предложенном способе в состав шихтовых материалов первого ковша входят металлические хромсодержащие отходы собственного производства в количестве 1-5% от массы рудноизвесткового расплава; в получаемом шлаке дополнительно содержится 4-8 мас.% Al2O3; соотношение шихтовых компонентов второго ковша подбирают таким образом, чтобы после их смешения основность получаемого шлака составляла 1,7-2,0; после смешивания компонентов двух ковшей расплав подвергают дополнительным переливам из ковша в ковш еще от 2 до 5 раз.
Сущность изобретения заключается в том, что заявляемый способ получения низкоуглеродистого феррохрома позволяет создавать условия, необходимые для получения методом смешения низкоуглеродистого феррохрома заданного состава и застабилизированного шлака при увеличении извлечении хрома в металл на 5-7 мас.% и увеличении производительности на 3-5% за счет увеличения стойкости ковшей. Предлагаемый способ получения ферросплава позволяет также вовлечь в переработку металлические хромсодержащие отходы собственного производства.
В состав шихтовых материалов первого ковша вводят металлические хромсодержащие отходы собственного производства в количестве 1-5 мас.% от массы рудноизвесткового расплава первого ковша с целью утилизации отходов. Ввод твердой добавки становится возможным из-за получения более легкоплавкого шлака заданной основности с содержанием 4-8 мас.% Al2O3. Ввод менее 1% отходов нецелесообразен из-за неполного использования тепла экзотермических реакций и чрезмерного перегрева расплава. Увеличение количества в составе шихты отходов собственного производства более 5 мас.% недопустимо из-за чрезмерного снижения температуры перемешиваемых расплавов, что приводит к образованию толстого слоя гарнисажа, невозможности дальнейших переливов металла из ковша в ковш, резкому снижению извлечения хрома в металл и застыванию расплавов в ковше.
Содержание в шлаке 4-8 мас.% Al2O3 является достаточным для получения легкоплавких шлаков. Снижение содержания Al2O3 менее 4 мас.% приводит к образованию более тугоплавких шлаков и, как следствие, к быстрому зарастанию стенок ковшей толстым слоем гарнисажа, что приводит к снижению стойкости футеровок ковшей и снижению производительности плавильного оборудования. Повышение содержания Al2O3 более 8 мас.% нецелесообразно, так как на первых стадиях приводит к необоснованному увеличению материалоемкости процесса, а при дальнейшем увеличении Al2O3 к получению тугоплавких шлаков.
Соотношение шихтовых компонентов второго ковша подбирают таким образом, чтобы после их смешения с содержимым первого ковша основность получаемого шлака составляла 1,7-2,0. При уменьшении основности шлака менее 1,7 равновесие реакции окисления кремния и его перехода в шлак смещается в обратную стороны, что приводит к недовосстановлению хрома в металлическую фазу и, как следствие, низкому извлечению хрома в ферросплав. Поддержание основности шлака второго ковша более 2,0 нецелесообразно, так как при этом уменьшается вес рудной добавки в ковше, что приводит к повышению энергоемкости процесса и снижению производительности.
После смешивания компонентов двух ковшей расплав подвергают дополнительным переливам из ковша в ковш еще от 2 до 5 раз. При количестве переливов менее 2 раз, извлечение хрома в металл снижается. Увеличение количества переливов более 5 раз нецелесообразно, так как степень извлечения хрома почти не увеличивается, а производительность процесса снижается.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Заявляемый способ получения низкоуглеродистого феррохрома был опробован во втором цехе ОАО «Серовский завод ферросплавов».
Использовались следующие материалы и оборудование:
1. Хромитовая руда (содержащая, мас.%: 52,3 - Cr2O3, 4,9 - SiO2, 0,4 - CaO, 18,5 - MgO, 7,6 - Al2O3, 13,1 - FeO).
2. Известь (95,7 мас.% CaO).
3. Передельный силикохром (мас.%: 49,1 - Si; 29,6 - Cr; 21,3 - Fe).
4. Металлические хромсодержащие отходы собственного производства, полученные при сепарации шлаков от производства низкоуглеродистого феррохрома (68,5 мас.% Cr).
5. Ковши емкостью 5 м3 в количестве 2 штук.
6. Дуговая электропечь, оснащенная трансформатором мощностью 7 МВА.
Порядок проведения плавок был следующий.
Выплавленный рудноизвестковый расплав 1 плавки выливали в ковш, футерованный магнезитом. В последующем в расплав задавали отходы собственного производства в количестве 1-5% от массы рудноизвесткового расплава.
После установки ковша на реакционный стенд производили заливку жидкого ферросиликохрома. Во время заливки происходила дача твердой добавки, состоящей из хромитовой руды в количестве, необходимом для получения шлака основностью 1,5-1,9.
В дальнейшем для улучшения прохождения процессов восстановления шлакометаллический расплав отставляли.
В ковш с рудноизвестковым расплавом второй плавки, установленный на стенде реактора, во время заливки жидкого ферросиликохрома задавали твердую добавку, состоящую из композиции хромитовой руды и извести в соотношении, позволяющем получить основность шлака при смешении ковшей 1,7-2,0.
После проведения реакции восстановления во втором ковше расплав выливали в ковш с металлом от первой плавки, содержавший, мас.%: 67,5 - Cr, 3,8 - Si, 28,7 - Fe, и производили от 2 до 5 переливов из ковша в ковш.
Полученный металл содержал, мас.%: 70,1 - Cr; 0,7 - Si; 29,2 - Fe и шлак с основностью 1,8.
Полученные в ходе апробирования предлагаемой технологии результаты представлены в таблице.
Проведенные испытания показали, что предлагаемый способ получения низкоуглеродистого феррохрома позволяет создавать условия, необходимые для получения методом смешения низкоуглеродистого феррохрома заданного состава и застабилизированного шлака при увеличении извлечении хрома в металл на 6 мас.% и увеличении производительности на 4% по сравнению с прототипом.
| Результаты промышленных испытаний предложенного способа производства низкоуглеродистого феррохрома | |||||||||
| Основность шлака (CaO+MgO)/SiO2 | РИР | ФХС 48, кг | Твердая добавка | Показатели | Примечание | ||||
| Известь, кг | Хромитовая руда, кг | Известь, кг | Хромитовая руда, кг | Отходы производства, кг | Извлечение хрома, мас.% | Получено, кг Cr | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Прототип | |||||||||
| 1,55 | 6200 | 7800 | 3902 | 630 | 3920 | - | 90,8 | 4810 | |
| Предлагаемый способ | |||||||||
| 1,6 | 6000 | 7800 | 3740 | 600 | 3220 | 500 | 90,3 | 4870 | За пределами формулы |
| 1,85 | 6000 | 7800 | 3400 | 1000 | 3000 | 500 | 96,1 | 4990 | |
| 2,1 | 6000 | 7800 | 3200 | 900 | 2800 | 500 | 89,3 | 4540 | За пределами формулы |
Способ получения низкоуглеродистого феррохрома, включающий выплавку рудноизвесткового расплава и заливку его в ковши, подачу в первый ковш шихтовых компонентов в виде хромсодержащих рудных материалов и кремнистого восстановителя, подачу во второй ковш шихтовых компонентов в виде кремнистого восстановителя и твердой добавки, состоящей из хромитовой руды и извести, смешивание содержимого двух ковшей, отличающийся тем, что на рудноизвестковый расплав в первом ковше задают металлические хромсодержащие отходы собственного производства в количестве 1-5% от массы рудноизвесткового расплава в первом ковше, а подачу хромсодержащих рудных материалов и кремнистого восстановителя осуществляют в количествах, обеспечивающих получение легкоплавкого шлака с основностью 1,5-1,9 и с содержанием Al2O3 4-8 мас.% и металла с содержанием кремния 1,5-8 мас.%, причем соотношение шихтовых компонентов второго ковша подбирают таким образом, чтобы после их смешивания с металлом первого ковша основность получаемого шлака составляла 1,7-2,0, а после смешивания содержимого двух ковшей шлакометаллический расплав подвергают дополнительным переливам из ковша в ковш от 2 до 5 раз.
