RU2716906C1 - Способ выплавки кремния и ферросилиция - Google Patents
Способ выплавки кремния и ферросилиция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2716906C1 RU2716906C1 RU2019134087A RU2019134087A RU2716906C1 RU 2716906 C1 RU2716906 C1 RU 2716906C1 RU 2019134087 A RU2019134087 A RU 2019134087A RU 2019134087 A RU2019134087 A RU 2019134087A RU 2716906 C1 RU2716906 C1 RU 2716906C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- furnace
- alloy
- gas
- nitrogen
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
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. Изобретение позволяет значительно интенсифицировать процесс плавки и снизить удельный расход электроэнергии на тонну сплава. 1 табл.
Description
Изобретение относится к электрометаллургии и предназначено для использования при выплавке кремния и ферросилиция.
Известно, что выплавка кремния и ферросилиция производится в руднотермических дуговых электропечах непрерывным способом, т.е. при постоянной загрузке материалов и периодических выпусках сплава и шлака.
Известен способ производства кремнистых ферросплавов, в частности ферросилиция, включающий в себя дозирование кварцита, углеродистых восстановителей и стальной стружки, загрузку их в руднотермическую электропечь, проплавление и карботермическое восстановление, периодический выпуск расплава из печи и непрерывную эвакуацию газов через колошник (Рысс М.А. Производство ферросплавов. М., Металлургия, 1985, с. 33-58).
Известен также способ ведения плавки в закрытой рудовосстановительной электропечи с полыми электродами (SU 1206319, МПК С21С 5/56, опубл. 23.01.86.), включающий загрузку шихтовых материалов, проплавление их, карботермическое восстановление металлов, подачу газов через полые электроды, непрерывный отвод колошниковых газов, периодический выпуск продуктов плавки. При этом, с целью снижения удельного расхода восстановителя, отводимый колошниковый газ пропускают через катализатор с выделением сажистого углерода, который посредством неокислительного газа (например, азота) вдувают в расплав печи, т.е. нейтральный газ используется как средство для транспортирования сажистого углерода через полые электроды в расплав.
Недостатком данного способа является высокий расход электродов и электроэнергии.
Наиболее близким техническим решением является способ плавки технического кремния и высококремнистого ферросилиция (RU 94031009 А1, МПК С22С 1/00, опубл. 27.06.1996), включающий загрузку шихты кварцита, смеси восстановителей и древесной щепы, ее непрерывное проплавление, вдувание в подэлектродную полость газа, периодический выпуск металла и непрерывное удаление газообразных продуктов плавки. В качестве газа используют колошниковый газ от закрытых руднотермических печей или газопорошковые смеси, образующие при своем нагревании оксиды углерода. В начале плавки в подэлектродную полость вдувают оксид углерода в количестве 1,9-6,2 м3/100 кг кварцита, а к концу плавки постепенно понижают до 1,3-3,7 м3/100 кг кварцита перед выпуском. Недостатком известного решения является высокая энергоемкость процесса.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в интенсификации процесса плавки кремния и ферросплавов, повышение производительности и снижение удельного расхода электроэнергии на тонну получаемого сплава.
Данная техническая проблема решается тем, что в известном способе, включающем 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, согласно изобретению, в процессе плавки в зону электрической дуги непрерывно вдувают в качестве плазмообразующего газа азот в следующем соотношении VN2=(0,05-0,20)VCO м3/т кремния, 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.
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в интенсификации процесса плавки, повышении производительности и снижении удельного расхода электроэнергии на тонну получаемого сплава.
Вдуваемый азот при движении вдоль электрода и в объеме электрической дуги нагревается до высоких температур (3500°С), заполняет объем реакционного тигля (газовая полость, окружающая электрическую дугу и торец электрода) и отдает значительную часть полученного тепла на нагрев поверхности реакционного тигля и расположенным выше шихтовым материалам, при этом интенсифицируются процессы восстановления, как на поверхности реакционного тигля, так и в объеме шихты, в том числе за счет уменьшения парциального давления Рсо при разбавлении газовой фазы азотом, а также за счет тепла, вносимого в реакционные зоны нагретым азотом, при этом температура начала основных реакций, протекающих с образованием СО:
SiO2+3C=SiC+2СО
SiO2+2SiC=3Si+2CO
снижается на 100°С, температурный интервал и объем зон протекания реакций увеличиваются, за счет чего увеличивается производительность печи и снижается расход электроэнергии.
Следует отметить, что применение аргона в качестве плазмообразующего газа не привело к полученному эффекту в результате применения азота.
Ограничительным параметром расхода азота является газопроницаемость шихтовых материалов, что требует с одной стороны увеличение крупности используемых материалов, с другой - увеличение слоя твердой шихты.
Превышение расхода азота более 0,20VCO м3/т кремния в сплаве приводит к росту потерь тепла на нагрев азота и с отходящими газами, увеличению расхода электроэнергии, выносу горячего газа из реакционных тиглей в виде свищей и, как следствие, потерь кремния с улетом в виде SiO.
Подача азота с расходом менее 0,05VCO м3/т кремния в сплаве не обеспечит ощутимой интенсификации процесса плавки.
При плавке ферросилиция бесшлаковым процессом монооксид углерода образуется в основном за счет суммарной реакции:
SiO2+2С=Si+2СО,
предельное количество вдуваемого азота можно определить по формуле:
Vпред N2=0,2VCO=0,2mSi⋅56/28⋅22,4=%|Si|⋅89,6
где mSi - масса кремния в сплаве, кг/т сплава;
28 - атомная масса кремния;
56 - бимолекулярная атомная масса монооксида углерода;
22,4 - объем одного Кмоля газа, м3;
%|Si| - содержание кремния в сплаве, % масс.
Аналогичный (более точный) расчет для выплавки любого сплава может быть выполнен по расходу углерода, полученного на основе расчета материального баланса плавки.
VN2 пред=0,2VCO=(mв⋅%Ств.в/100+mэм⋅%Ств.эм/100-mугара-mSiC)0,2⋅28/12⋅22,4 м3/тсплава,
где mв - масса углеродистого восстановителя (смеси восстановителей) кг/тсплава,
% Ств.в - содержание твердого углерода в восстановителе;
mэм - расход электродной массы, кг/тсплава;
% Ств.эм - содержание твердого углерода в электродной массе;
mугара - угар восстановителя (окисление восстановителя на колошнике в открытых печах);
mSiC - количество углерода в карбиде кремния шлака;
Для сплава ФС65:
mв ≈ 700 кг/тсплава (по коксу);
mэм ≈ 45 кг/тсплава;
% Ств.в ≈ 88 (по коксу);
%Ств.эм ≈ 75;
mугара ≈ 0,05 mв;
mSiC ≈ 0,01 mв;
VN2 пред=0,2VCO=(0,94⋅700⋅0,88+45⋅0,75)0,2⋅28/12⋅22,4=6405,6 м3/тсплава.
Дополнительными положительными факторами при вдувании азота в зону электрической дуги, являются:
- увеличение стойкости углеродистых подин за счет снижения температуры в зоне электрических дуг и увеличения площади дугового пятна на подине;
- снижение расхода электродов при понижении температуры дуги и кислородного потенциала газовой фазы, разбавленной азотом;
- увеличение полезной мощности за счет возможности работы на более высоком напряжении;
- уменьшение расхода углеродистого восстановителя за счет снижения угара кокса при пониженных окислительных свойствах газовой фазы на колошнике печи (уровень загрузки).
Пример.
В одноэлектродной дуговой руднотермической печи мощностью 250 кВА проведена серия плавок ферросилиция. В таблице представлены сравнительные показатели плавок по способу прототипа и предлагаемому.
При реализации плавки по предлагаемому способу удельный расход азота находился в интервале 200-232 м3/т кремния в сплаве, отношение N2/CO в газовой фазе (объемное, среднее) - 0,14. При этом, по сравнению со способом выплавки без вдувания азота, при прочих равных условиях средняя продолжительность плавки сократилась с 2,9 до 2,4 ч, т.е. на 17%, почасовой выход кремния возрос с 7,7 до 12,2 кг/ч, т.е. в 1,6 раза, удельный расход электроэнергии снизился в 1,4 раза или 33%.
Таким образом, реализация предлагаемого способа позволила значительно интенсифицировать процесс плавки и снизить удельный расход электроэнергии на тонну сплава.
Claims (5)
- Способ выплавки кремния и ферросилиция, включающий непрерывную подачу в дуговую руднотермическую печь шихтовых материалов в виде кварцита и углеродистого восстановителя, их проплавление, углеродотермическое восстановление металлов, вдувание через полые электроды в зону электрической дуги плазмообразующего газа, периодический выпуск продуктов плавки кремнистого сплава и шлака через летку печи и непрерывную эвакуацию печных газов через колошник, отличающийся тем, что 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 кремнистом сплаве;
- (0,05-0,20) - эмпирический коэффициент;
- VCO - количество образуемого печного газа в печи, м3/т кремния в кремнистом сплаве.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019134087A RU2716906C1 (ru) | 2019-10-23 | 2019-10-23 | Способ выплавки кремния и ферросилиция |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019134087A RU2716906C1 (ru) | 2019-10-23 | 2019-10-23 | Способ выплавки кремния и ферросилиция |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2716906C1 true RU2716906C1 (ru) | 2020-03-17 |
Family
ID=69898352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019134087A RU2716906C1 (ru) | 2019-10-23 | 2019-10-23 | Способ выплавки кремния и ферросилиция |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2716906C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2458623B2 (de) * | 1973-12-11 | 1976-06-24 | Nippon Steel Corp., Tokio | Verfahren zum verringern des gehalts an kohlenstoff und stickstoff in ferrochromlegierungen |
FR2362094B1 (ru) * | 1976-08-20 | 1980-06-06 | Tashk Pi | |
SU1206319A1 (ru) * | 1984-06-08 | 1986-01-23 | Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский технологический институт электротермического оборудования | Способ ведени плавки в закрытой рудовосстановительной электропечи с полыми электродами |
RU2086696C1 (ru) * | 1994-08-23 | 1997-08-10 | Братский алюминиевый завод | Способ плавки технического кремния и высококремнистых сортов ферросилиция |
RU2441927C2 (ru) * | 2010-03-15 | 2012-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | Способ переработки шламов глиноземного производства |
-
2019
- 2019-10-23 RU RU2019134087A patent/RU2716906C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2458623B2 (de) * | 1973-12-11 | 1976-06-24 | Nippon Steel Corp., Tokio | Verfahren zum verringern des gehalts an kohlenstoff und stickstoff in ferrochromlegierungen |
FR2362094B1 (ru) * | 1976-08-20 | 1980-06-06 | Tashk Pi | |
SU1206319A1 (ru) * | 1984-06-08 | 1986-01-23 | Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский технологический институт электротермического оборудования | Способ ведени плавки в закрытой рудовосстановительной электропечи с полыми электродами |
RU2086696C1 (ru) * | 1994-08-23 | 1997-08-10 | Братский алюминиевый завод | Способ плавки технического кремния и высококремнистых сортов ферросилиция |
RU2441927C2 (ru) * | 2010-03-15 | 2012-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | Способ переработки шламов глиноземного производства |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5541423B1 (ja) | 製鋼スラグ還元処理装置及び製鋼スラグ還元処理システム | |
KR100272489B1 (ko) | 수경성 바인더, 조강, 및/또는 페로크롬 또는 페로바나듐과 같은 합금의제조방법 | |
RU2002125939A (ru) | Способ и устройство для получения расплавленного железа | |
EP2530171A1 (en) | Method for removing impurities in molten cast iron, and cast iron raw material | |
RU2716906C1 (ru) | Способ выплавки кремния и ферросилиция | |
AU2020387088C1 (en) | Method for producing molten steel | |
JP2004520478A (ja) | フェロアロイの製造 | |
RU2639396C1 (ru) | Способ пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды | |
Ziatdinov et al. | Self-propagating high-temperature synthesis of ferrosilicon nitride | |
RU2770657C1 (ru) | Способ выплавки стали из металлолома в дуговой электропечи | |
RU2771888C1 (ru) | Способ выплавки стали из металлолома в дуговой электропечи | |
RU2808305C1 (ru) | Способ переработки бедной окисленной никелевой руды | |
JPS59134482A (ja) | 冶金法 | |
RU103394U1 (ru) | Электродуговая печь для производства кремния | |
RU2483119C2 (ru) | Способ электроплавки стали в дуговой печи | |
US20220220572A1 (en) | Process for the Smelting of a Metalliferous Feedstock Material | |
RU2590742C2 (ru) | Способ производства низкоуглеродистого феррохрома | |
CA2995170A1 (en) | Method for making steel in an electric arc furnace | |
RU2086696C1 (ru) | Способ плавки технического кремния и высококремнистых сортов ферросилиция | |
RU2228383C2 (ru) | Способ получения углеродистого феррохрома | |
RU2682197C1 (ru) | Способ пирометаллургической переработки окисленной никелевой руды | |
RU2132394C1 (ru) | Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи | |
JPS59104419A (ja) | ア−ク炉製鋼法 | |
RU2588926C2 (ru) | Способ производства ванадийсодержащего шлака, пригодного для получения из него напрямую товарного феррованадия | |
Kashakashvili et al. | Steel smelting in an improved ladle-furnace unit |