Шихта для получения марганцевых ферросплавов

Изобретение относится к черной металлургии, а точнее, к электротермическому получению ферросплавов и может быть использовано в производстве различных марок ферромарганца и ферросиликомарганца. Шихта содержит марганцевую руду и углеродистый восстановитель, а также стальную стружку для получения углеродистого ферромарганца или кварцит и доломит для получения ферросиликомарганца. В качестве восстановителя шихта содержит каменный уголь с низкой степенью метаморфизма и высоким содержанием летучих веществ в виде длиннопламенного угля марки Д и/или бурый уголь Б2. При этом соотношение компонентов в шихте для получения углеродистого ферромарганца следующее, мас. %: марганцевая руда 61,7-71,9; каменный уголь марки Д и/или бурый уголь марки Б2 21,9-33,0; стальная стружка 5,3-6,2, а для получения ферросиликомарганца следующее, мас. %: марганцевая руда 45,8-53,3; каменный уголь марки Д и/или бурый уголь марки Б2 28,6-40,3; кварцит 7,2-8,3; доломит 6,6-7,8. Использование шихты позволяет снизить степень извлечения фосфора в марганцевых ферросплавах. 1 табл.

 

Область техники

Изобретение относится к черной металлургии, а точнее, к электротермическому получению ферросплавов и может быть использовано в производстве различных марок ферромарганца и ферросиликомарганца.

Уровень техники

В настоящее время марганцевые ферросплавы получают восстановлением оксидов марганца марганцевой руды углеродистым восстановителем (коксом) в руднотермической электрической печи. Одновременно с марганцем происходит и восстановление входящих в состав марганцевой руды железа, кремния и фосфора [1]. Так как, сплавы марганца используют в производстве стали в качестве раскислителя и легирующего элемента, содержание фосфора в сплавах марганца ограничивают. Большинство марганцевых руд, как правило, содержат фосфор в количества, не позволяющих получение стандартных марок марганцевых ферросплавов. Производители марганцевых ферросплавов применяют различные методы для снижения фосфора в концентратах марганцевых руд и сплавах марганца.

Из уровня техники известен способ дефосфорации марганцевых руд, включающий селективное восстановление фосфора из расплава газообразным монооксидом углерода (СО), который продувают через расплав, используя газообразный монооксид углерода, полученный в газогенераторе и содержащий примеси диоксида углерода (СО2) и азота (N2) в виде отходящих газов закрытых или герметичных рудно-термических печей для углеродотермической выплавки ферросплавов [2]. Недостатком данного технического решения является сложность аппаратурного оформления процесса получения сплава, что приводит к увеличению затрат.

Известна шихта для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца, включающая отвальный шлак силикотермической плавки металлического марганца 1-88, кокс 5-25, известняк 0-20, железосодержащие добавки 0-10, марганецсодержащее сырье - остальное [3]. Изобретение позволяет снизить удельный расход марганецсодержащего сырья и известняка. Применение экзотических материалов в виде отвального шлака силикотермической плавки металлического марганца в качестве компонента шихты является недостатком использования данной шихты, кроме того, при применении данного состава шихты при водит к высокому переходу фосфора в сплав, что ограничивает применение такого сплава.

Известен Способ переработки марганецсодержащего сырья, включающий загрузку марганецсодержащего сырья и углеродсодержащих материалов в плавильную окислительную зону печи, расплавление их в барботируемом кислородсодержащим дутьем марганецсодержащем оксидном расплаве, восстановление высших оксидов марганца и дефосфорацию марганецсодержащего оксидного расплава с использованием СО-содержащих газов, подвергнутый дефосфорации расплав поступает в восстановительную зону, в которую загружают углеродсодержащие материалы, флюсы и необходимые шихтовые добавки, восстанавливают марганец с образованием низкофосфористого высокоуглеродистого ферромарганца и шлака и производят раздельный выпуск продуктов плавки, при этом отходящие газы плавильной окислительной зоны дожигают во время расплавления, кроне того между плавильной окислительной и восстановительной зонами устанавливают сплошные перегородки с образованием промежуточной зоны, в которой осуществляют дефосфорацию марганецсодержащего оксидного расплава с использованием в качестве СО-содержащих газов компремированные отходящие из восстановительной зоны, которыми продувают оксидный расплав через нижние фурмы, при этом отходящие газы промежуточной зоны дожигают во время расплавления, а печные газы, содержащие газообразный фосфор, после очистки пропускают через водяной затвор, в котором улавливают фосфор [4]. Недостаток данного способа состоит в многостадийности получения марганцевых сплавов, и имеют ограниченное применение, так как получить СО в процессе восстановительной плавки можно только в закрытых или герметичных печах. При получении сплавов марганца в открытых печах выделить чистый СО практически невозможно.

Известна шихта для плавки углеродистого ферромарганца (а.с. SU №2023042, С22С 33/04, опубл. 15.11.1994), включающая обожженную карбонатную руду или агломерат, флюсы, железную стружку, кокс и брикеты из кальций-хлоридного концентрата и кокса при следующих соотношениях компонентов, мас. %: обожженная карбонатная руда или агломерат 43,0-57,5, брикеты из кальций-хлоридного концентрата и кокса 23,5-36,0, флюс 4,5-7,5, железная стружка 4,0-5,0, кокс 8,5-10,5 [5]. Недостатком использования данной шихты является относительно высокое содержание фосфора в сплаве.

Известен Способ получения низкофосфористых ферромарганца и силикомарганца из бедных марганцевых руд по крайней мере в двух последовательно расположенных агрегатах, включающих в себя непрерывную загрузку в первый агрегат шихты, состоящей из марганцевой руды, угля, металлической добавки, подачу кислорода, расплавление шихты и последующий нагрев по крайней мере в двух последовательно расположенных агрегатах, включающих в себя непрерывную загрузку в первый агрегат шихты, состоящей из марганцевой руды, угля, металлической добавки, подачу кислорода, расплавление шихты и последующий нагрев до заданной температуры, непрерывный раздельный выпуск шлака во второй агрегат и металла в изложницы, при этом в первый агрегат подают уголь и металлическую добавку в количестве, обеспечивающем восстановление фосфора до содержания его в шлаке менее 0,02%;

во второй агрегат для получения ферромарганца дополнительно подают известь для обеспечения основности шлака более 1,5 и металлическую добавку, осуществляют обработку шлака смесью кислорода и угля до получения конечного шлака с содержанием оксида марганца менее 9%, осуществляют раздельный выпуск шлака и ферромарганца;

в третий агрегат для получения силикомарганца подают шлак из первого агрегата и металлическую добавку, обрабатывают шлак смесью кислорода и угля до получения конечного шлака с содержанием оксида марганца менее 12%, осуществляют раздельный выпуск шлака и силикомарганца [6].

Недостатком данного способа является необходимость использования нескольких агрегатов (конверторов), что приводит к повышенным потерям сплава; использование кислорода при окисления углеродистых восстановителей для повышения температуры в аппаратах необходимой для осуществления процессов восстановления.

Известен способ производства малофосфористого углеродистого ферромарганца, включающий окомкование концентрата химобогащения, дробление и рассев кокса, дозирование и проплавление шихты в рудно-термической печи и выпуск металла и шлака, при этом концентрат химобогащения сначала смешивают с мелочью кокса и железной стружкой в соотношении (3,2-3,6):1:0,3 и с добавкой связующего брикетируют, а полученные брикеты смешивают с отвальным шлаком углеродистого ферромарганца от предыдущих выпусков и кусковым коксом в соотношении (4-5):1:0,05 и проплавляют, полученный металл отделяют от шлака, который после охлаждения и дробления возвращают в шихту последующих плавок [7]. Недостатком способа является необходимость дополнительной операции, связанной с брикетированием марганцевого сырья/.

Известна шихта для выплавки силикомарганца, включающая марганецсодержащее сырье, коксик, кварцит и отсевы алюминиевого производства при соотношении компонентов, мас. %: марганецсодержащее сырье 54-86, коксик 6-16, кварцит 7-20, отсевы алюминиевого производства 1-10 [8]. Недостатком применения данной шихты в массовом производстве сплавов является незначительное количество отходов адюминиевого производства на рынке сырья и высокая степень перехода фосфора в сплав.

Наиболее близким по технической сути является шихта для производства углеродистого ферромарганца и ферросиликомарганца, состоящая из марганцевого концентрата, кокса, извести, металлической стружки, с последующей загрузкой ее в электропечь, нагрев до заданной температуры, расплавление шихты и раздельный выпуск из печи расплава шлака и металла [9].

По технической сущности, по наличию общих признаков, данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога. Недостатком применения указанной шихты являются высокие затраты электроэнергии на производство сплавов и высокая степень перехода примесей в сплав.

Задачей изобретения является повышение качества марганцевых сплавов: углеродистого ферромарганца и ферросиликомарганца.

Техническим результатом является снижение содержания фосфора в углеродистом ферромарганце и ферросиликомарганце.

Сущность изобретения

Технический результат достигается за счет того, что в качестве шихты для получения ферромарганца и ферросиликомарганца с пониженным содержанием фосфора применяют шихту, включающую марганцевую руду и восстановители каменные угли с низкой степенью метаморфизма и высоким содержанием летучих веществ - длиннопламенные Д и/или бурый уголь Б2, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- для получения углеродистого ферромарганца - марганцевая руда 61,7-71,9; каменный уголь марки Д и/или бурый уголь марки Б2 21,9-33,0; стальная стружка 5,3-6,2;

- для получения ферросиликомарганца - марганцевая руда 45,8-53,3; каменный уголь марки Д и/или бурый уголь марки Б2 28,6-40,3; кварцит 7,2-8,3; доломит 6,6-7,8.

Угли с высоким содержанием летучих веществ, более 40 мас. %, которые, благодаря присутствию в них СО, СН4, CnHm, Н2 имеет высокий восстановительный потенциал [10]. Летучие вещества в интервале температур от 20 до 1100°С выделяются из углей и, конденсируясь на поверхности кусков марганцевой руды, восстанавливают оксиды железа и фосфора.

Так как температура плавления железоуглеродистого расплава (1200-1539°С) значительно выше температуры восстановления оксидов фосфора растворение фосфора в жидком расплаве происходит незначительное. Большая часть восстановленного фосфора, имея температуру испарения 257°С, удаляется из печи с газами, сгорает над колошником и улавливается установками очистки газов.

Осуществление способа Испытания проводили в промышленной рудовосстановительной электрических печах, производящих углеродистый ферромарганец или ферросиликомарганец марки СМн17. Применяли предложенный состав шихты: марганцевая руда (состава мас. %: MnO2 63,6, Р2О5 0,34); в качестве восстановителя каменный уголь марки Д (длиннопламенный, состава мас. %: содержание золы 5,8; летучих веществ 42,4 включающих в себя: О2 - 2,36; СО2 10,73; СО 16,03; Н2 66,01; СН4 4,86, CnHm 1,12) и/или бурый уголь марки Б2 (состава мас. %: содержание золы 7,08; летучих веществ 48,0 включающих в себя: O2 0,22; CO2 11,47; СО 6,09; Н2 75,52; CnHm 0,65, СН4 6,64); для получения углеродистого ферромарганца применяли стальную стружку, а при получении ферросиликомарганца использовали кварцит и доломит.При получении ферросиликомарганца сравнивали показатели плавки с ранее применяемым в составе шихты каменным углем марки Τ (тощий, состава, мас. %: содержание золы 8,3; летучих веществ 10,8, включающих в себя: О2-0,5; СО2 2,84; СО 12,9; Н2 62,0; СН4 17,9). По завершении опытных плавок, проводили взвешивание продуктов плавок, определяли содержание фосфора в сплаве, степень извлечения фосфора в сплав. Результаты проведенных испытаний приведены в таблице 1.

На основе проведенных опытных плавок углеродистого ферромаоганца и ферросиликомарганца, с использованием в качестве восстановителей углей: каменного угля марки Д (длиннопламенный) и бурого угля марки Б2, достигнуто снижение содержания фосфора в сплавах и уменьшение степени извлечение фосфора в сплавы, как в отдельности каждого вида углей, так и в смеси углей. Комбинация восстановителей: кокс, кокс и угли, незначительно снижают степень извлечения фосфора в сплав (примеры 1, 2, 6, 7, 12). Незначительно снижает степень извлечения фосфора в сплав использование угля марки Т, имеющего небольшое содержание летучих веществ (пример 12). Оптимальными считаются восстановительная композиция каменный уголь марки Д и/или бурый уголь марки Б2, или различные соотношения этих углей (примеры 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11), которые снижают степень извлечения и количество фосфора в сплавах, при следующих соотношениях, мас. %:

для получения углеродистого ферромарганца

- марганцевая руда 61,7-71,9;

- каменный уголь марки Д и/или бурый уголь марки Б2 21,9-33,0;

- стальная стружка 5,3-6,2;

для получения ферросиликомарганца

- марганцевая руда 45,8-53,3;

- каменный уголь марки Д и/или бурый уголь марки Б2 28,6-40,3;

- кварцит 7,2-8,3;

- доломит 6,6-7,8.

Применение данного состава шихты позволяет снизить степень извлечения фосфора в сплавы.

Положительный эффект достигается без использования дополнительного оборудования для получения сплавов марганца.

ИНФОРМАЦИЯ

1. Рысс М.А Производство ферросплавов, М., Металлургия, 1985. С. 157-175.

2. Патент RU №2594997, С22В 1/11, С22В 47/00, опубл. 2016.08.20.

3. Патент RU №2456363, С22С 33/04, опубл. 2012.97.20.

4. Патент RU №2697681 С22С 33/04, опубл. 2019.08.16.

5. Патент RU №2023042, С22С 33/04, опубл. 1994.11.15.

6. Патент RU №2198235, С22С 33/04, опубл. 2003.02.10.

7. Патент RU №2 033 455, С22С 33/04, опубл. 1995.04.20.

8. А.с. SU №1047982, С22С 33/04, опубл. 1983.10.15.

9. Толстогузов Н.В. Теоретические основы и технология плавки кремнистых и марганцевых сплавов, М., Металлургия, 1992, С. 198-209.

10. Калиакпаров А.Г., Никитин Г.Н. Теоретические предпосылки совмещения процессов обжига оксидов железа и пиролиза твердого топлива. // Актуальные проблемы электрометаллургии стали и ферросплавов. Сборник трудов юбилейной Всероссийской научно-практической конференции. СибГИУ. - Новокузнецк, 2001. - С. 234-237.

Шихта для получения марганцевых ферросплавов в электрических печах, содержащая марганцевую руду и углеродистый восстановитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит стальную стружку для получения углеродистого ферромарганца или кварцит и доломит для получения ферросиликомарганца, при этом в качестве восстановителя содержит каменный уголь с низкой степенью метаморфизма и высоким содержанием летучих веществ в виде длиннопламенного угля марки Д и/или бурый уголь Б2, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

для получения углеродистого ферромарганца

- марганцевая руда 61,7-71,9;

- каменный уголь марки Д и/или бурый уголь марки Б2 21,9-33,0;

- стальная стружка 5,3-6,2;

для получения ферросиликомарганца

- марганцевая руда 45,8-53,3;

- каменный уголь марки Д и/или бурый уголь марки Б2 28,6-40,3;

- кварцит 7,2-8,3;

- доломит 6,6-7,8.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к композитному изнашиваемому компоненту с иерархической структурой, получаемому технологией литья, имеющему повышенную стойкость к комбинированным нагрузкам износа/ударным нагрузкам, и к способу его получения. Композитный изнашиваемый компонент с иерархической структурой содержит армирование в наиболее подверженной износу части.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к порошкам, применяемым для изготовления сплавов на основе железа. Порошковый материал может применяться для работы в условиях высоких температур, давлений, скоростной деформации, агрессивных сред и широких диапазонов режимов трения.

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для переработки отходов металлообрабатывающего производства в виде металлической стружки, преимущественно из стружковых отходов стали Р6М5. Способ получения заготовок из карбидосталей для металлорежущего инструмента из стружковых отходов стали Р6М5 включает дробление стружки стали Р6М5, добавление порошка карбида титана, прессование полученной шихты с получением стружечных брикетов, спекание и отжиг.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к фрикционным материалам, работающим в условиях сухого трения, для фрикционных дисков муфты редуктора стрелочного электропривода. Спеченный порошковый фрикционный материал для фрикционных дисков муфты редуктора стрелочного электропривода на основе железа содержит компоненты при следующем соотношении мас.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к изготовлению заготовки из порошковой карбидостали, используемой в инструментальном производстве твердосплавных пластин, а также в аддитивных технологиях. Заготовку изготавливают путем измельчения и смешивания исходных компонентов порошковой смеси с последующим прессованием заготовки, содержащей, в мас.%: углерод 1,0-1,5, марганец 1,0-1,5, ванадий 1,0-2,0, титан 20-30, железо – остальное, и ступенчатого спекания.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам изготовления уплотнений зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций. Уплотнение изготавливают в виде бруска с боковыми гребешками, между которыми расположена прирабатываемая часть уплотнения.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству порошковой коррозионно-стойкой мартенситно-стареющей стали, используемой в технологиях аддитивного производства силовых элементов газотурбинных двигателей, эксплуатирующихся при температурах от минус 70 до плюс 550°С. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: хром 12,50-13,50, никель 4,50-5,50, молибден 3,50-4,50, кобальт 8,50-9,50, марганец не более 0,30, кремний не более 0,10, ниобий 0,08-0,15, иттрий не более 0,02, лантан не более 0,02, углерод не более 0,02, сера не более 0,01, кислород не более 0,06, железо - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стали, используемой для производства инструментов формования пластмасс, в частности для изготовления пресс-форм. Сталь состоит из, мас.%: C: 0,02-0,04, Si: 0,1-0,4, Mn: 0,1-0,5, Cr: 11-13, Ni: 7-10, Cr+Ni: 19-23, Mo: 1-25, Al: 1,4-2,0, N: 0,01-0,75, при необходимости по меньшей мере один из: Cu: 0,05-2,5, B: 0,002-2,0, S: 0,01-0,25, Nb: ≤0,01, Ti: ≤2, Zr: ≤2, Ta: ≤2, Hf: ≤2, Y: ≤2, Ca: 0,0003-0,009, Mg: ≤0,01, O: 0,003-0,80 и РЗМ: ≤0,2, остальное - Fe и примеси.

Группа изобретений относится к порошковой металлургии. Порошок на основе железа состоит из частиц восстановленного оксида меди, диффузионно связанных с поверхностью распыленного железного порошка, причем содержание меди составляет 1-5%.

Изобретение относится к электрометаллургии и предназначено для использования при выплавке кремния и ферросилиция. Осуществляют непрерывную подачу в дуговую руднотермическую печь шихтовых материалов, их проплавление, углеродотермическое восстановление металлов, вдувание газа через полые электроды, периодический выпуск продуктов плавки через летку печи и непрерывную эвакуацию печных газов через колошник, в процессе плавки в зону электрической дуги непрерывно вдувают в качестве плазмообразующего газа азот в следующем соотношении: VN2=(0,05-0,20)VCO, где VN2 - количество вдуваемого азота, м3/т кремния в сплаве, (0,05-0,20) - эмпирический коэффициент, VCO - количество образуемого печного газа в печи, м3/т кремния в сплаве.
Наркология
Наверх