Шихта для получения ферросилиция

Авторы патента:

Ёлкин Константин Сергеевич (RU)

C22C33/04 - плавлением

Владельцы патента RU 2698161:

Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" (RU)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электротермическому получению кремнистых ферросплавов. Шихта для получения ферросилиция содержит, мас.%: кварцит 22,0 - 46,7; углеродистый восстановитель 30,3 - 33,4; стальную стружку 7,3 - 7,7; шлак рафинирования технического кремния 12,6 - 40,0. Изобретение позволяет снизить расход сырья на получение ферросилиция.

Область техники

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электротермическому способу получения кремнистых ферросплавов.

Уровень техники

Ферросилиций получают восстановлением кварцита с помощью углеродистых восстановителей в рудовосстановительных электрических печах. Восстановителем служит металлургический кокс (Рысс М.А. Производств ферросплавов, М, Металлургия, 1985, С. 33-75). Для увеличения производительности печей производства ферросилиция в качестве восстановителя в последние годы применяют более активные восстановители, каменный уголь в смеси с кокосовым орешком (Павлов С.Ф., Кашлев И.М. «Повышение эффективности плавки ферросилиция», Сталь, 2002, С. 35-38). Недостатками таких методов является низкая степень извлечения кремния при получении ферросилиция.

Известна шихта для выплавки ферросилиция (RU 2106423, С22С 33/04, опубл. 10.03.98), содержащая кварцит, кокс металлические отходы и окатыши отработанной контактной массы химического производства при следующем соотношении компонентов, мас. %: кокс 10,0 - 40,0, металлические отходы 6,0 - 30,0, окатыши 0,3 - 20,0, кварцит - остальное. Недостатком данного способа является необходимость изготовления окатышей, что требует дополнительного оборудования.

Известна шихта для получения ферросилиция (SU 998558, С22С 33/04, опубл. 23.02.83), включающая углеродистый восстановитель, металлодобавку, кварцит, на дополнительно содержит силикатный шлак и кварцитобарит при следующем соотношении компонентов, мас. %: углеродистый восстановитель 20-35, металлодобавка 1-40, силикатный шлак 1-10, кварцитобарит 0,5-10, кварцит - остальное. Недостатком данного способа вовлечения в производство дополнительных компонентов шихты является использования кварцитобарита, что увеличит количество примесей в конечной продукции.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является шихта для получения ферросилиция (RU 2109836, С22С 33/04, опубл. 27.04.98), включающая кварцит, углеродистый восстановитель и стальную стружку, дополнительно содержит смесь офлюсованных железорудных окатышей и железной окалины в соотношении 1:(1-3) при соотношении компонентов, мас. %: кварцит 35-55, углеродистый восстановитель 20-30, смесь офлюсованных железорудных окатышей и железной окалины в соотношении 1-(1-3), стальная стружка - остальное. Недостатком данного способа является необходимость изготовления окатышей, что приводит к необходимости использования дополнительного оборудования.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является снижение затрат на получения ферросилиция.

Техническим результатом является снижение расхода сырья на получения ферросилиция.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что шихта для получения ферросилиция, включающая кварцит и углеродистые восстановители, стальную стружку, дополнительно в качестве кремнеземсодержащего материала содержит шлак, образующийся при окислительном рафинировании технического кремния от примесей, при следующем соотношении компонентов, мас. %: кварцит 22,0 - 46,7; углеродистый восстановитель 30,3 - 33,4; стальная стружка 7,3 - 7,7; шлак рафинирования кремния 12,6 - 40,0.

Кремний получают путем восстановления кремнезема углеродом в электрических печах. Полученный кремний, как правило, содержит примеси алюминия, кальция, которые переходят в кремний из минерального сырья и из золы восстановителей. Рафинирование, очистку кремния от нежелательных примесей, осуществляют в ковше во время выпуска расплава из печи с помощью окислительных газов кислорода и/или сжатого воздуха. Оксиды окисленных металлов переходят в шлак. Вместе с ними переходит в шлак и часть окисленного кремния, что значительно снижает вязкость шлаков. Во время чистки ковша от шлаков вместе с густыми шлаками удаляется и часть жидкого кремния, что увеличивает потери кремния с отвальными шлаками. Этот шлак имеет следующий состав, мас. %: SiO₂ 64,4-81,2 (среднее 72,3); SiC 4,5-11,1 (среднее 8,1); Al₂O₃ 0,5-1,5 (среднее 0,9); СаО 1,5-4,5 (среднее 2,7); Fe₂O₃ 0,05-0,15 (среднее 0,1); Si металлический 10,3-20,4 (среднее 15,9). В связи с наличием в шлаке свободного кремния, он может быть использован в производстве кремнистых ферросплавов.

Осуществление изобретения

На промышленной печи проводили выплавку высокопроцентного ферросилиция с использованием в качестве кремнеземсодержащего материала шлака рафинирования технического кремния, содержащего свободный металлический кремний, который при восстановительной плавке ферросилиция переходит в готовую продукцию и снижает необходимое количество сырья.

Пример 1. Выплавка ферросилиция с использованием типичных шихтовых материалов показала следующий расход сырья, мас. %:

кварцит	56,1
углеродистый восстановитель	37,4
стальная стружка	6,5

Пример 2. При выплавке ферросилиция в руднотермической электрической печи в состав шихты вводили шлак рафинирования технического кремния в количестве 200 кг на тонну выплавляемого кремния. Расход сырья при проведении опытной плавки составил:

по массе, кг/т

Пример 3. В дальнейших опытах количество шлака рафинирования кремния увеличили до 400 кг на тонну выплавляемого ферросилиция. Расход сырья составил:

Пример 4. При проведении следующего этапа испытаний в состав шихты вводили 600 кг шлака на тонну ферросилиция. Расход сырья составил:

Пример 5. При увеличении количества шлака рафинирования кремния в шихте до 1000 кг на тонну выплавленного ферросилиция расход сырья составил:

Пример 6. При дальнейшем увеличении количества шлака рафинирования кремния в шихте до 1200 кг на тонну ферросилиция расход сырья составил:

Пример 7. При дальнейшем увеличении количества шлака рафинирования кремния в шихте до 1400 кг на тонну ферросилиция, расход сырья составил:

При введении в шихту шлака рафинирования технического кремния менее 200 кг/т не дает существенного снижения расхода минерального сырья, кварцита. При увеличении количества шлака рафинирования кремния в шихте, более 1200 кг/т, происходит уплотнение колошника печи за счет снижения пористости поверхности колошника, что отрицательно сказалось на снижении расхода кварцита. Оптимальным количеством вводимого дополнительно в шихту шлака рафинирования кремния является количество 400-1200 кг на тонну ферросилиция, что соответствует соотношению компонентов в шихте, мас. %:

кварцит	22,0 - 46,7
углеродистый восстановитель	30,3 - 33,4
стальная стружка	7,3 - 7,7
шлак рафинирования кремния	12,6 - 40,0

Шихта для получения ферросилиция, содержащая кварцит, углеродистый восстановитель и стальную стружку, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кремнеземсодержащий материал в виде шлака, образующегося при окислительном рафинировании технического кремния от примесей, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кварцит	22,0-46,7
углеродистый восстановитель	30,3-33,4
стальная стружка	7,3-7,7
шлак рафинирования
технического кремния	12,6-40,0

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при переработке марганецсодержащего сырья. Процесс выплавки ведется непрерывно в трехзонной печи.

Способ рафинирования ферросилиция от алюминия // 2697673

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для очистки от примесей ферросилиция, полученного восстановительной плавкой в рудно-термических электрических печах.

Технологическая линия для производства композиционных ферросплавов, лигатур и бескислородных огнеупорных материалов для металлургии // 2697305

Изобретение относится к металлургии и касается технологической линии для производства ферросплавов, лигатур и огнеупорных материалов. Технологическая линия содержит размещенный после склада сырья участок шихтоподготовки, оборудованный взаимосвязанными системами приготовления шихтовых смесей с их одновременной сушкой и загрузки тиглей шихтой для осуществления синтеза, и участок дробления, помола и фракционирования спёков готовой продукции, размещенный после участка механической разделки тиглей со спёком, а участок синтеза содержит СВС реакторы, оборудованные запальными устройствами и подключенные к системам азотоснабжения и охлаждения, к системе вакуумирования и системе газоснабжения различными технологическими газами в зависимости от типа получаемой продукции.

Способ индукционного переплава ферромарганца // 2693886

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для индукционного переплава ферромарганца. Способ включает создание защитного слоя в тигле печи спеканием футеровочной массы в два этапа.

Способ внепечной выплавки феррониобия и состав шихты // 2691151

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке ферросплавов из чистой пятиокиси ниобия внепечным металлотермическим процессом. В способе осуществляют загрузки в шахту шихты, ее проплавление, выдержку и раздельный выпуск продуктов плавки.

Конструкционная криогенная сталь и способ ее получения // 2686758

Изобретение относится к области металлургии, а именно к особохладостойким конструкционным сталям, используемым для изготовления оборудования, предназначенного для хранения и транспортировки сжиженного природного газа.

Гранулирование расплавленного феррохрома // 2682356

Группа изобретений относится к получению гранулированного феррохрома. Способ включает гранулирование расплава феррохрома, содержащего 1-9 мас.% С, 25-70 мас.% Cr, ≤ 2,0 мас.% Si, остальное Fe и примеси не более 3 мас.%.

Способ пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды // 2682197

Изобретение относится к металлургии, в частности к процессу пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды, содержащей цветные металлы и железо, с получением ферроникеля и чугуна.

Способ получения феррованадия // 2677197

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству ферросплавов алюмотермическим методом. В способе исходный ванадийсодержащий материал измельчают, смешивают с углеродистым восстановителем при соотношении суммы содержащихся в нем пентоксида ванадия и оксидов железа к углероду 1:(0,04-0,08), смесь окусковывают и подвергают термической обработке с получением окускованного продукта, который проплавляют совместно с остальными шихтовыми материалами, при этом восстановительный период плавки проводят в два этапа, при этом вначале проплавляют 5-30% от общего количества пентоксида ванадия, необходимого для получения жидкого полупродукта, при соотношении ванадия и железа в шихтовой смеси 1:(0,23-2,60), а остальное количество пентоксида ванадия - при соотношении 1:(0,10-0,22), причем доля пентоксида ванадия, задаваемого в окускованном виде на первом этапе, составляет 0,10-0,20 от общего его количества в шихтовой смеси и 0,30-0,90 - на втором этапе.

Способ рафинирования ферросилиция от алюминия и кальция // 2665027

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для получения рафинированного ферросилиция с содержанием алюминия и кальция 0,02-0,05%. В способе расплавляют ферросилиций в виде отсевов от дробления ферросилиция фракции 0-15 мм с содержанием алюминия до 2,5% и кальция до 0,7%, а рафинирование осуществляется со снижением алюминия и кальция в ферросилиции до 0,02-0,05%, при этом используют в качестве рафинирующих шлакообразующих смесь, состоящую из извести и окислительной добавки в виде железорудных окатышей, железорудного концентрата или железной руды в количестве 3-5% от веса исходного ферросилиция при соотношении известь:окислительная добавка (1:1,5)-2,5, соответственно, и плавикового шпата в количестве 6-7,5% от веса рафинировочных шлакообразующих.