RU2247169C1

RU2247169C1 - Method of production of complex siliceous ferro-alloy

Info

Publication number: RU2247169C1
Application number: RU2003118504/02A
Authority: RU
Inventors: бчиков И.В. Р (RU); И.В. Рябчиков; Ю.В. Григорьев (RU); Ю.В. Григорьев; В.П. Грибанов (RU); В.П. Грибанов
Original assignee: Рябчиков Иван Васильевич
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-02-27
Also published as: RU2003118504A

Abstract

FIELD: metallurgy; production of complex siliceous ferro-alloys containing alkaline-earth, rare-earth and other active elements for refining, modifying and micro-alloying of steel and iron.

SUBSTANCE: proposed method includes loading the furnace and fusion of charge containing quartzite and briquetted blend of ore part of charge with excessive carbon reductant required for reducing the main elements at lack of reductant in charge. Reduction intensifying agent and wastes of process are additionally introduced into blend for briquetting of ore part of charge with carbon reductant; wastes have form of ferro-alloy at size lesser than 1 mm, slag and sublimates in the amount of 2-10% and 1-15%, respectively. Used as intensifying agent are copper and nickel sulfides and/or oxides, borate ore and fluorspar.

EFFECT: reduced consumption of components; waste-free process; reduced power requirements.

1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению комплексных кремнистых ферросплавов, содержащих щелочноземельные, редкоземельные и другие активные элементы, для рафинирования, модифицирования и микролегирования стали и чугуна.The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to the production of complex silicon ferroalloys containing alkaline earth, rare earth and other active elements for the refinement, modification and microalloying of steel and cast iron.

Предлагаемый способ может быть использован на металлургических и машиностроительных заводах для получения специальных ферросплавов, необходимых для внепечной обработки стали и чугуна и улучшения их качества.The proposed method can be used at metallurgical and machine-building plants to obtain special ferroalloys necessary for the out-of-furnace treatment of steel and cast iron and improve their quality.

Известный способ получения силикокальция включает выплавку технического карбида кальция, состоящего из СаС₂ и СаO, в одной печи, а затем в другой печи осуществляют выплавку силикокальция из технического карбида кальция, кварцита и кокса [1].A known method of producing silicocalcium involves the smelting of technical calcium carbide, consisting of CaC ₂ and CaO, in one furnace, and then in another furnace smelting silicocalcium from technical calcium carbide, quartzite and coke [1].

В соответствии с указанным способом силикокальций образуется в основном за счет реакций расплава системы CaC₂-CaO-SiO₂ с углеродом кокса. Недостатками способа являются низкая активность реагентов из-за образования прочных силикатов и зарастание ванны печи карбидной настылью вследствие необходимости введения большого избытка углерода в шихту. Кроме того, для осуществления способа необходимы два плавильных агрегата, что приводит к большим трудовым и энергетическим затратам.In accordance with this method, silicocalcium is formed mainly due to reactions of the melt of the CaC ₂ —CaO — SiO _{2 system} with coke carbon. The disadvantages of the method are the low activity of the reagents due to the formation of strong silicates and overgrowth of the furnace bath with carbide deposit due to the need to introduce a large excess of carbon into the charge. In addition, for the implementation of the method requires two melting units, which leads to high labor and energy costs.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения комплексных кремнистых ферросплавов, а именно силикокальция, силикобария и сплава Si-РЗМ, одностадийным непрерывным углеродотермическим процессом с введением и проплавлением шихты, причем весь углеродистый восстановитель вводят в печь одновременно с рудной частью шихты в виде окускованной смеси, содержащей в 2,5-13,0 раз больше, чем необходимо для восстановления ведущих элементов шихты, но в 1,03-1,25 раз меньше, чем необходимо для восстановления всех элементов шихты [2].The closest to the invention in technical essence and the achieved effect is a method for producing complex silicon ferroalloys, namely silicocalcium, silicobarium and Si-REM alloy, a one-step continuous carbon-thermal process with the introduction and melting of the charge, and the entire carbon reducing agent is introduced into the furnace simultaneously with the ore part of the charge in the form of a agglomerated mixture containing 2.5–13.0 times more than necessary to restore the leading elements of the charge, but 1.03–1.25 times less than necessary for rebuilding phenomena of all charge elements [2].

В соответствии с указанным способом комплексные кремнистые ферросплавы получают в основном за счет взаимодействия твердых карбидов ведущих элементов и избыточного углерода с газообразными оксидами кремния (SiO₂, SiO), так как условия для осуществления энергетически выгодных жидкофазных реакций неблагоприятны из-за очень большой вязкости жидкого диоксида кремния (до 10000 Па·с при температуре 2000°С).In accordance with this method, complex silicon ferroalloys are obtained mainly due to the interaction of solid carbides of driving elements and excess carbon with gaseous silicon oxides (SiO ₂ , SiO), since the conditions for energy-efficient liquid-phase reactions are unfavorable due to the very high viscosity of liquid dioxide silicon (up to 10,000 Pa · s at a temperature of 2000 ° C).

Недостатком способа является относительно большой удельный расход кремнийсодержащего сырья и электроэнергии вследствие значительных потерь кремния за счет испарения. Кроме того, полученные по указанному способу комплексные кремнистые ферросплавы характеризуются высокой взрывопожароопасностью.The disadvantage of this method is the relatively large specific consumption of silicon-containing raw materials and electricity due to significant losses of silicon due to evaporation. In addition, the complex silicon ferroalloys obtained by the indicated method are characterized by high fire and explosion hazard.

Целью предлагаемого способа является создание ресурсосберегающего способа получения взрывобезопасных комплексных кремнистых ферросплавов, обеспечивающего безотходное производство при относительно низком расходе сырья и электроэнергии.The aim of the proposed method is to create a resource-saving method for producing explosion-proof complex silicon ferroalloys, providing waste-free production at a relatively low consumption of raw materials and electricity.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения комплексного кремнистого ферросплава одностадийным непрерывным углеродотермическим процессом с введением и проплавлением шихты, состоящей из окускованной смеси рудной части шихты с избытком углеродистого восстановителя, необходимого для восстановления ведущих элементов, при недостатке восстановителя во всей шихте, согласно изобретению в смесь для брикетирования дополнительно вводят интенсификатор процесса восстановления и отходов собственного производства в виде ферросплава крупностью менее 1 мм, шлака и возгонов в количестве соответственно 2-10% и 1-15%, а в качестве интенсификатора используют сульфиды и/или оксиды меди и никеля, боратовую руду и плавиковый шпат.This goal is achieved by the fact that in the method for producing a complex silicon ferroalloy with a one-step continuous carbonothermal process with the introduction and melting of the mixture, consisting of an agglomerated mixture of the ore part of the mixture with an excess of carbon reducing agent necessary to restore the leading elements, with a lack of reducing agent in the entire mixture, according to the invention in the briquetting mixture is additionally introduced with an intensifier of the recovery process and waste of own production in the form of ferros melt with a particle size of less than 1 mm, slag and sublimates in an amount of 2-10% and 1-15%, respectively, and sulfides and / or oxides of copper and nickel, borate ore and fluorspar are used as intensifier.

Техническим результатом, достигаемым изобретением, является снижение температуры начала восстановления металлов вследствие их растворения в меди и никеле и осуществления энергетически выгодных жидкофазных реакций с участием оксидносульфидного или оксиднофторидного расплава. Наряду с этим комплексный кремнистый ферросплав, содержащий медь и никель, характеризуется низкой взрывопожароопасностью.The technical result achieved by the invention is to reduce the temperature of the onset of metal reduction due to their dissolution in copper and nickel and the implementation of energy-efficient liquid-phase reactions involving oxide-sulfide or oxide-fluoride melt. Along with this, a complex silicon ferroalloy containing copper and nickel is characterized by low fire and explosion hazard.

Увеличение количества интенсификатора в смеси для брикетирования более 10% приведет к уменьшению содержания ведущих элементов в сплаве вследствие образования прочных и тугоплавких силицидов, увеличения активности ведущих элементов и их потерь испарением. Уменьшение количества интенсификатора менее 2% приведет к снижению скорости проплавления шихты из-за малой доли жидкофазных реакций в процессе восстановления.An increase in the amount of intensifier in the briquetting mixture by more than 10% will lead to a decrease in the content of the leading elements in the alloy due to the formation of strong and refractory silicides, an increase in the activity of the leading elements and their loss by evaporation. A decrease in the amount of intensifier less than 2% will lead to a decrease in the rate of penetration of the charge due to the small proportion of liquid-phase reactions in the recovery process.

Нижний предел количества отходов (1%) обусловлен тем, что при дальнейшем уменьшении их количества снижается прочность брикетов из-за ослабления, адсорбционных процессов между частицами отходов и связующим. Это приведет к увеличению количества мелочи в шихте, снижению газопроницаемости колошника и увеличению расхода электроэнергии. Увеличение количества отходов более 15% приведет к снижению пористости брикетов и скорости восстановления металлов вследствие трудности выделения газообразных продуктов реакций из брикета.The lower limit of the amount of waste (1%) is due to the fact that with a further decrease in their quantity, the strength of the briquettes decreases due to weakening, adsorption processes between the waste particles and the binder. This will lead to an increase in the amount of fines in the charge, a decrease in the gas permeability of the top and an increase in energy consumption. An increase in the amount of waste of more than 15% will lead to a decrease in the porosity of the briquettes and the rate of metal reduction due to the difficulty in isolating the gaseous reaction products from the briquette.

Предлагаемый способ получения комплексного кремнистого ферросплава включает загрузку в печь шихты, состоящей из кварцита и сбрикетированной смеси рудной части шихты с восстановителем, интенсификатором и отходами от выплавки ферросплава, ее проплавление и восстановление металлов углеродом.The proposed method for producing a complex silicon ferroalloy involves loading a charge into the furnace, consisting of quartzite and a briquetted mixture of the ore part of the charge with a reducing agent, intensifier, and waste from the ferroalloy smelting, its melting, and metal reduction with carbon.

Способ согласно изобретению осуществляют следующим образом. В смесь руды с углеродистым восстановителем вводят интенсификатор и отходы в количестве соответственно 2-10% и 1-15% от массы смеси. Затем смесь подвергают смешиванию и после добавления связующего, например, жидкого стекла, повторно смешивают и брикетируют. Брикеты совместно с кварцитом загружают в печь и осуществляют непрерывный процесс плавки с периодической загрузкой шихты в печь по мере ее проплавления и периодическим или непрерывным выпуском ферросплава.The method according to the invention is as follows. Intensifier and waste are introduced into the ore mixture with carbon reducing agent in the amount of 2-10% and 1-15% of the mixture weight, respectively. The mixture is then mixed and after adding a binder, for example, liquid glass, re-mixed and briquetted. Briquettes together with quartzite are loaded into the furnace and a continuous melting process is carried out with a periodic charge loading into the furnace as it is melted and the ferroalloy is periodically or continuously discharged.

В отличие от известного способа, в котором комплексный кремнистый ферросплав получают за счет взаимодействия твердых карбидов металлов с газообразными оксидами кремния, в предлагаемом способе в смесь для брикетирования дополнительно вводят интенсификатор и отходы собственного производства в виде ферросплава, шлака и возгонов крупностью менее 1 мм, что позволит снизить температуру начала восстановления металлов вследствие опережающего восстановления металла - интенсификатора и последующего растворения в нем ведущих элементов, а также активного участия в восстановлении жидкоподвижного оксидно-сульфидного или оксидно-фторидного расплава. Это обеспечит высокую скорость восстановления при относительно низкой температуре, снизит потери кремния и расход электроэнергии и позволит создать безотходное производство комплексного кремнистого ферросплава с низкой взрывопожароопасностью.In contrast to the known method, in which a complex silicon ferroalloy is obtained due to the interaction of solid metal carbides with gaseous silicon oxides, in the proposed method, an intensifier and domestic waste in the form of a ferroalloy, slag and sublimates with a particle size of less than 1 mm are additionally introduced into the mixture for briquetting. will reduce the temperature of the beginning of the reduction of metals due to the advanced reduction of the metal - intensifier and the subsequent dissolution of the leading elements in it, and e active participation in restoring zhidkopodvizhnogo oxide sulfide or oxide-fluoride melt. This will provide a high recovery rate at a relatively low temperature, reduce silicon losses and energy consumption, and will create a waste-free production of a complex silicon ferroalloy with low explosion and fire hazard.

Пример. Для проведения сравнительных испытаний известного и предложенного способов оценивали удельный расход электроэнергии и извлечение кремния в сплав. Комплексные кремнистые ферросплавы (силикокальций, силикобарий и сплав Si-РЗМ) выплавляли в дуговой печи мощностью 250 кВ·А по известному и предложенному способам. В качестве шихты использовали смесь брикетов и кварцита крупностью 10-40 мм. Состав брикетов и результаты испытаний приведены в таблице.Example. To conduct comparative tests of the known and proposed methods, specific energy consumption and silicon extraction into the alloy were evaluated. Complex silicon ferroalloys (silicocalcium, silicobarium and Si-REM alloy) were smelted in an arc furnace with a capacity of 250 kV · A according to the known and proposed methods. A mixture of briquettes and quartzite with a particle size of 10-40 mm was used as a mixture. The composition of the briquettes and the test results are shown in the table.

Из приведенных в таблице данных следует, что при получении комплексного кремнистого ферросплава предлагаемым способом извлечение кремния выше, а расход электроэнергии меньше в сравнении с известным способом.From the data given in the table it follows that upon receipt of a complex silicon ferroalloy by the proposed method, the extraction of silicon is higher, and the energy consumption is less in comparison with the known method.

Указанные особенности предложенного способа обеспечивают экономию электроэнергии, шихтовых материалов и безотходное производство.These features of the proposed method provide energy savings, charge materials and waste-free production.

Источники информацииSources of information

1. Ферросплавы с редко- и щелочноземельными металлами. Рябчиков И.В., Мизин В.Г., Лякишев Н.П., Дубровин А.С. М.: Металлургия, 1983. - 272с.1. Ferroalloys with rare and alkaline earth metals. Ryabchikov I.V., Mizin V.G., Lyakishev N.P., Dubrovin A.S. M .: Metallurgy, 1983.- 272s.

2. SU 676634, С 22 С 33/00, 20.09.1974.2. SU 676634, C 22 C 33/00, 09/20/1974.

Claims

A method of producing a complex silicon ferroalloy with a one-stage continuous carbonothermal process, comprising loading into the furnace and smelting a mixture consisting of quartzite and a briquetted mixture of the ore part of the mixture with an excess of carbon reducing agent needed to restore the leading elements, with a lack of reducing agent in the entire mixture, characterized in that a mixture for briquetting the ore part of the charge with a carbon reducing agent is additionally introduced intensifier of the recovery process and waste production in the form of a ferroalloy with a grain size of less than 1 mm, slag and sublimates in an amount of 2-10% and 1-15%, respectively, while sulfides and / or oxides of copper and nickel, borate ore and fluorspar are used as intensifier.