RU2228383C2

RU2228383C2 - Ferrochrome manufacture process

Info

Publication number: RU2228383C2
Application number: RU2002119478/02A
Authority: RU
Inventors: Н.Л. Войханска; Н.Л. Войханская; С.П. Кормилицын; В.А. Попов; О.А. Рыжов; Л.Ш. Цемехман; н В.В. Барсег; В.В. Барсегян; тчин В.Н. Д; В.Н. Дятчин; В.А. Иванов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Институт Гипроникель"
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2004-05-10
Also published as: RU2002119478A

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: invention can be used in manufacture of chromite raw material for high-carbon and transformed ferrochrome. In particular, schungite in amounts sufficient for replacing 3 to 30% of coke carbon by schungite carbon and partially substituting quartz flux in charge is added. EFFECT: reduced consumption of expensive reducing agent by replacing part of coke by schungite. 3 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке ферросплавов, и может быть использовано при получении из хромитового сырья высокоуглеродистого и передельного феррохрома.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the smelting of ferroalloys, and can be used to obtain high-carbon and conversion ferrochrome from chromite raw materials.

Известен способ получения ферросилиция в доменной печи из шихты, содержащей железорудные материалы, кокс, флюс и шунгит с соотношением углерода и двуокиси кремния 0,25-0,6 в количестве 16-50% (патент РФ № 2112072, МПК6 С 22 С 33/04).A known method of producing ferrosilicon in a blast furnace from a mixture containing iron ore materials, coke, flux and schungite with a ratio of carbon and silicon dioxide of 0.25-0.6 in the amount of 16-50% (RF patent No. 2112072, IPC6 C 22 C 33 / 04).

Известен способ получения ферросплавов в электропечи с использованием шунгита в качестве комплексного восстановителя и кремнийсодержащего флюса (а.с. СССР № 429101, МКИ С 21 С 7/00). Шихта состоит из 18 кг чугуна и 40 кг шунгита. В результате плавки получают ферросилиций с 45% кремния.A known method of producing ferroalloys in an electric furnace using shungite as a complex reducing agent and silicon-containing flux (AS USSR No. 429101, MKI C 21 C 7/00). The mixture consists of 18 kg of cast iron and 40 kg of shungite. Ferrosilicon with 45% silicon is obtained as a result of melting.

Перечисленные способы направлены на получение ферросплавов со значительным содержанием кремния и не могут быть использованы для производства феррохрома из хромитового сырья, содержащего не менее 65% хрома и кремний в количестве, не превышающем 10%.The above methods are aimed at producing ferroalloys with a significant silicon content and cannot be used for the production of ferrochrome from chromite raw materials containing at least 65% chromium and silicon in an amount not exceeding 10%.

Наиболее близким по технической сущности является способ восстановительной плавки хромитового сырья совместно с коксом и, при необходимости, кварцитом в электропечах при температуре 1640-1700°С с получением марочных высокоуглеродистого или передельного феррохромов (Рысс М. А. Производство ферросплавов. - М.:Металлургия, 1985, с.199, - 241 с.).The closest in technical essence is the method of reductive melting of chromite raw materials together with coke and, if necessary, quartzite in electric furnaces at a temperature of 1640-1700 ° C to produce vintage high-carbon or conversion ferrochromes (M. Ryss. Production of ferroalloys. - M.: Metallurgy , 1985, p. 199, - 241 p.).

В процессе плавки хромитового сырья на феррохром в него извлекается около 92% хрома и 95% железа. Кроме того, в связи с особенностью ведения восстановительной плавки в электропечи при высокой температуре неизбежно восстановление 3-7% кремния с переводом его в феррохром. Расход кокса определяется содержанием в исходном сырье хрома и железа. При переработке хромитовой руды с содержанием 25% окиси хрома и 8,5% железа расход кокса на восстановление хрома и железа составляет 12% к массе сырья. Плавка более богатого сырья с 38,6% окиси хрома и 9,5% железа требует расхода кокса на уровне 17,5%. При плавке хромитового сырья с содержанием 46% окиси хрома и 12% железа расход кокса должен быть увеличен до 21% к массе хромитового сырья.During the smelting of chromite raw materials on ferrochrome, about 92% of chromium and 95% of iron are extracted into it. In addition, due to the peculiarity of conducting reduction smelting in an electric furnace at high temperature, the recovery of 3-7% silicon is inevitable with its conversion to ferrochrome. Coke consumption is determined by the content of chromium and iron in the feedstock. When processing chromite ore with a content of 25% chromium oxide and 8.5% iron, the coke consumption for the reduction of chromium and iron is 12% by weight of the raw material. Smelting richer raw materials with 38.6% chromium oxide and 9.5% iron requires a coke consumption of 17.5%. When melting chromite raw materials with a content of 46% chromium oxide and 12% iron, coke consumption should be increased to 21% by weight of chromite raw materials.

Обычно при плавке хромитового сырья по диаграмме плавкости системы SiО₂-Al₂O₃-MgO рассчитывают состав шлака, имеющего температуру плавления на ≈100°С выше температуры плавления феррохрома, т.е. 1640-1700°С. С этой целью в шихту при необходимости вводят кремнеземистые флюсы, какими в большинстве случаев являются кварциты. Их расход в зависимости от химического состава хромитового сырья может достигать 20% и выше. Указанная необходимость возникает при относительно низком содержании окислов магния и алюминия в исходном сырье. Основным недостатком углетермического способа получения феррохрома в электропечи является значительный расход дорогостоящего металлургического кокса, необходимый для восстановления окислов хрома и железа исходного сырья и получения феррохрома требуемого состава.Usually, when melting chromite raw materials, the composition of the slag having a melting point ≈100 ° C higher than the melting point of ferrochrome is calculated from the melting diagram of the SiO ₂ -Al ₂ O ₃ -MgO system. 1640-1700 ° C. To this end, if necessary, siliceous fluxes, which in most cases are quartzites, are introduced into the charge. Their consumption, depending on the chemical composition of chromite raw materials, can reach 20% and higher. This need arises when the content of magnesium and aluminum oxides in the feedstock is relatively low. The main disadvantage of the carbon-thermal method for producing ferrochrome in an electric furnace is the significant consumption of expensive metallurgical coke necessary for the reduction of chromium and iron oxides of the feedstock and the production of ferrochrome of the required composition.

Задачей изобретения является разработка технологии получения феррохрома при снижении расхода дорогостоящего восстановителя. Техническим результатом, достигаемым изобретением, является получение углеродистого феррохрома требуемого состава при замене части кокса на шунгит.The objective of the invention is to develop a technology for producing ferrochrome while reducing the consumption of an expensive reducing agent. The technical result achieved by the invention is to obtain carbon ferrochrome of the required composition by replacing part of the coke with shungite.

Технический результат достигается тем, что в способе получения углеродистого феррохрома, включающем загрузку в электропечь шихты, содержащей хромитовое сырье, кокс и кварцевый флюс, и углетермическое восстановление окислов хрома и железа, согласно изобретению, в шихту вводят шунгит в количестве, необходимом для замены 3-30% углерода кокса углеродом шунгита и частичной замены кварцевого флюса в шихте.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing carbon ferrochrome, comprising charging a charge containing chromite raw materials, coke and quartz flux into an electric furnace, and carbon-thermal reduction of chromium and iron oxides, according to the invention, shungite is added in the charge in an amount necessary to replace 3- 30% of coke carbon with shungite carbon and partial replacement of quartz flux in the charge.

Химический состав шунгита представлен в таблице 1. Шунгит характеризуется наличием углерода в количестве 28-35% и двуокиси кремния - 55-65%, требуемым для процесса восстановления хрома и железа Дисперсный углерод, содержащийся в шунгите, обладает при температурах углетермического восстановления феррохрома более высокой восстановительной способностью, чем углерод кокса. Специально проведенные лабораторные исследования по политермическому нагреву навесок хромитового концентрата отдельно с шунгитом и с коксом в атмосфере аргона показали, что при температуре 1400°С относительное уменьшение массы хромитового концентрата с добавкой шунгита составило 27,5%, тогда как при тех же условиях уменьшение массы концентрата с добавкой кокса - 23%. Это показывает, что при равных условиях степень восстановления окислов хромитового сырья с использованием в качестве восстановителя шунгита выше, чем при использовании кокса. Хромитовые руды содержат наряду с железом и хромом окислы металлов, которые при плавке переходят в шлак. Как видно из таблицы 1, в состав шунгита также входит до 7% шлакообразующих окислов (окиси магния, окиси алюминия и закиси железа). Поэтому при введении значительных количеств шунгита происходит увеличение массы шлака, что приводит к увеличению потерь хрома со шлаками. Экспериментально установлено, что при ограничении количества вводимого шунгита до 30% указанные изменения мало сказываются на технологии процесса и потерях хрома со шлаками. Подача шунгита в количестве менее 3% не вызывает заметного снижения расхода кокса и не дает возможности определить влияние шунгита на процесс восстановления окислов хрома и железа и формирование феррохрома. Состав феррохрома лимитируется по содержанию серы и фосфора, переходящих в сплав из восстановителя. Содержание этих примесей в шунгите (сера - 0,5%, фосфор - 0,01%) и ограничение по количеству вводимого шунгита дают возможность получить феррохром требуемого по этим примесям состава.The chemical composition of shungite is shown in table 1. Shungite is characterized by the presence of carbon in the amount of 28-35% and silicon dioxide - 55-65%, which is required for the reduction of chromium and iron. Dispersed carbon contained in shungite has a higher reducing temperature at the carbon thermal reduction of ferrochrome ability than carbon coke. Special laboratory studies on the polythermal heating of chromite concentrate samples separately with shungite and coke in an argon atmosphere showed that at a temperature of 1400 ° C the relative decrease in the mass of chromite concentrate with schungite was 27.5%, while under the same conditions the mass of the concentrate was reduced with the addition of coke - 23%. This shows that under equal conditions, the degree of reduction of oxides of chromite raw materials using shungite as a reducing agent is higher than when using coke. Chromite ores contain, along with iron and chromium, metal oxides, which, when melted, pass into slag. As can be seen from table 1, the composition of shungite also includes up to 7% of slag-forming oxides (magnesium oxide, aluminum oxide and iron oxide). Therefore, with the introduction of significant quantities of schungite, an increase in the mass of slag occurs, which leads to an increase in the loss of chromium with slags. It has been experimentally established that when the amount of shungite introduced is limited to 30%, these changes have little effect on the process technology and the loss of chromium with slags. The supply of shungite in an amount of less than 3% does not cause a noticeable decrease in coke consumption and does not make it possible to determine the effect of shungite on the reduction of chromium and iron oxides and the formation of ferrochrome. The composition of ferrochrome is limited by the content of sulfur and phosphorus, passing into the alloy from the reducing agent. The content of these impurities in shungite (sulfur - 0.5%, phosphorus - 0.01%) and the restriction on the amount of introduced shungite make it possible to obtain ferrochrome of the composition required for these impurities.

Таким образом, в процессе углетермического восстановления хромистого сырья до феррохрома в шихту вводят шунгит в количестве, необходимом для замены 3-30% углерода кокса углеродом шунгита, частично заменяя при этом количество необходимого кварцевого флюса в шихте. Кроме того, благодаря более высокой реакционной способности шунгита при плавке хромитового концентрата с установленным выше относительным расходом шунгита сокращается продолжительность плавки на 3,5-13,0% по сравнению с плавкой концентрата с использованием кокса.Thus, in the process of carbon thermal reduction of chromium raw materials to ferrochrome, shungite is introduced into the charge in an amount necessary to replace 3-30% of coke carbon with shungite carbon, partially replacing the amount of quartz flux in the charge. In addition, due to the higher reactivity of shungite during the melting of chromite concentrate with the relative consumption of shungite established above, the melting time is reduced by 3.5–13.0% compared with the melting of concentrate using coke.

Пример осуществления способа.An example implementation of the method.

Испытания проводились на базе дуговой двухэлектродной укрупненно-лабораторной печи института Гипроникель емкостью 25 кг и лабораторной индукционной печи. Для опытов применяли крупнокусковой и мелкозернистый концентраты, полученные при обогащении руды Сопчеозерского месторождения (табл.1). Кроме того, в плавках использовали металлургический кокс и шунгит, состав последнего также приведен в таблице 1.The tests were carried out on the basis of an arc two-electrode enlarged laboratory furnace of the Gipronickel Institute with a capacity of 25 kg and a laboratory induction furnace. For experiments, coarse and fine-grained concentrates obtained from ore processing at the Sopcheozersky deposit were used (Table 1). In addition, metallurgical coke and shungite were used in swimming trunks, the composition of the latter is also shown in table 1.

Результаты плавок концентрата в лабораторной индукционной печи в графитовых тиглях при температуре 1770°С с использованием только кокса и кокса совместно с шунгитом приведены в табл. 2.The results of the smelting of the concentrate in a laboratory induction furnace in graphite crucibles at a temperature of 1770 ° C using only coke and coke together with shungite are given in table. 2.

Результаты плавок концентрата в дуговой электропечи МДП приведены в табл. 3. В этих плавках в качестве восстановителя использовали либо только кокс, либо совместно кокс с шунгитом, где количество шунгита в пересчете на чистый углерод и количество углерода только в коксе остается неизменной величиной.The results of the smelting of the concentrate in an electric arc furnace MPE are given in table. 3. In these melts, either coke alone or coke with shungite was used as a reducing agent, where the amount of shungite in terms of pure carbon and the amount of carbon in coke alone remains unchanged.

Ориентирование технологии выплавки передельного и высокоуглеродистого феррохрома из хромитового сырья с заменой 3-30% долей углерода кокса на аналогичное по углероду количество шунгита обеспечивает как снижение расхода дефицитного металлургического кокса на более дешевый шунгит, так и сокращение продолжительности плавки на 3,5-13,0%.Orientation of the technology for smelting the conversion and high-carbon ferrochrome from chromite raw materials with the replacement of 3-30% of coke carbon by a similar carbon amount of shungite provides both a reduction in the consumption of scarce metallurgical coke with cheaper shungite and a reduction in smelting time by 3.5-13.0 %

Claims

A method of producing carbon ferrochrome, including loading into a electric furnace a mixture containing chromite raw materials, coke and quartz flux, and carbon-thermal reduction of chromium and iron oxides from chromite raw materials, characterized in that shungite is introduced into the charge in an amount necessary to replace 3-30% carbon coke with schungite carbon and partial replacement of quartz flux in the charge.