RU2456363C1

RU2456363C1 - Шихта для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца

Info

Publication number: RU2456363C1
Application number: RU2011123755/02A
Authority: RU
Inventors: Вениамин Яковлевич Дашевский (RU); Вениамин Яковлевич Дашевский; Юлиан Семенович Юсфин (RU); Юлиан Семенович Юсфин; Сергей Владимирович Киреев (RU); Сергей Владимирович Киреев; Валентин Игнатьевич Губанов (RU); Валентин Игнатьевич Губанов; Леопольд Игоревич Леонтьев (RU); Леопольд Игоревич Леонтьев; Геннадий Станиславович Подгородецкий (RU); Геннадий Станиславович Подгородецкий; Михаил Иванович Гасик (UA); Михаил Иванович Гасик
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2012-07-20

Abstract

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца. Шихта содержит, мас.%: отвальный шлак силикотермической плавки металлического марганца 1-88, кокс 5-25, известняк 0-20, железосодержащие добавки 0-10, марганецсодержащее сырье - остальное. Изобретение позволяет снизить удельный расход марганецсодержащего сырья и известняка, а также снизить содержание фосфора в конечном продукте. 4 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.

Description

Изобретение относится к металлургии ферросплавов, а именно к способам получения марганцевых ферросплавов, и может быть использовано для получения высокоуглеродистого ферромарганца.

Для получения высокоуглеродистого ферромарганца известна шихта, включающая марганецсодержащее сырье, кокс, известняк и железосодержащие металлодобавки (Гасик М.И. Марганец. М.: Металлургия. 1992. 608 с.). В зависимости от состава марганецсодержащего сырья (руды или концентрата) на получение 1 т высокоуглеродистого ферромарганца расходуется 2200-2700 кг марганецсодержащего сырья, 400-700 кг кокса, 200-600 кг известняка, 0-300 кг железосодержащих металлодобавок (Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И. Теория и технология производства ферросплавов. М.: Металлургия. 1988. 784 с.). Постоянное удорожание марганецсодержащего сырья вообще и низкофосфористого, в частности, требует изыскания методов снижения удельного расхода марганецсодержащего сырья (руды, концентратов).

Техническим результатом, достигаемым в изобретении, является снижение удельного расхода марганецсодержащего сырья и известняка и снижение содержания фосфора в высокоуглеродистом ферромарганце.

Предлагаемая шихта отличается от известной тем, что для получения высокоуглеродистого ферромарганца она, помимо марганецсодержащего сырья, кокса, известняка и железосодержащих добавок, дополнительно включает отвальный шлак процесса выплавки металлического марганца силикотермическим способом, мас.%:

отвальный шлак силикотермической плавки
металлического марганца	1-88
кокс	5-25
известняк	0-20
железосодержащие добавки	0-10
марганецсодержащее сырье	остальное

Шлак процесса выплавки металлического марганца силикотермическим способом содержит, мас.%: 20-22 MnO; 0,003-0,005 P; 27-29 SiO₂; 43-46 CaO; 2-4 Al₂O₃; 2-4 MgO; 0,1-0,2 FeO; 0,1-0,2 S. Процесс выплавки металлического марганца этим способом характеризуется высокой кратностью шлака (3,5-4), значительными потерями марганца с отвальным шлаком, большим содержанием оксида кальция и весьма низким содержанием фосфора в шлаке. Шлак этого процесса отвальный, следовательно, содержащийся в нем марганец теряется. Извлечение марганца в металл в этом процессе не превышает 60-65% (Лякишев Н.П., Гасик М.И., Дашевский В.Я. Металлургия ферросплавов. Ч.1. М.: Учеба. 117 с.). Повышенное содержание марганца в шлаке силикотермической плавки металлического марганца, весьма низкое содержание фосфора и высокое содержание оксида кальция позволяют рассматривать его как перспективный шихтовой материал для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца.

Введение в шихту для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца шлака силикотермической плавки металлического марганца позволяет не только полезно извлечь часть марганца из шлака, которая безвозвратно теряется, но и за счет этого снизить удельный расход марганецсодержащего сырья. Содержание фосфора в марганецсодержащем сырье (руде, концентратах) составляет 0,2-0,3%, редко 0,10-0,15%. Поскольку снизится количество марганецсодержащего сырья в шихте для выплавки ферромарганца, следовательно, снизится и количество фосфора, вносимого этим сырьем, и тем самым снизится содержание фосфора в ферромарганце. Высокое содержание оксида кальция (43-46%) в этом шлаке при вводе его в шихту для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца позволит существенно сократить расход известняка.

По результатам исследований выбранное количество шлака силикотермической плавки металлического марганца для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца улучшает технико-экономические показатели процесса производства высокоуглеродистого ферромарганца: снижает удельный расход марганецсодержащего сырья и известняка, а также снижает содержание фосфора в металле.

Снижение количества шлака силикотермической плавки металлического марганца в шихте ниже 1% практически не обеспечивает достижение поставленной цели. Показатели выплавки высокоуглеродистого ферромарганца в этом случае не лучше таковых для случая использования только марганецсодержащего сырья (руды, концентратов). Количества шлака силикотермической плавки металлического марганца в шихте выше 88% может привести к и снижению всех технико-экономических показателей процесса.

Выбранные пределы по содержанию в шихте кокса обеспечивают наиболее полное извлечение марганца в металл. Снижение доли кокса в шихте <5% и повышение >20% приводит к снижению извлечения марганца в металл, в первом случае за счет недостатка восстановителя, а во втором - за счет нежелательного извлечения в металл других элементов, содержащихся в шихте, например, кремния. Количество известняка взято из расчета получения в процессе выплавки высокоуглеродистого ферромарганца шлака оптимальной основности (CaO/SiO₂=1,0÷1,6), обеспечивающей высокие технико-экономические показатели процесса. Количество железосодержащих металлодобавок взято из расчета получения в процессе выплавки высокоуглеродистого ферромарганца металла, содержание железа в котором отвечает требованиям стандарта.

Пример. Для составления шихты использовали: в качестве марганецсодержащего сырья полученный из концентрата марганцевой руды Никопольского месторождения агломерат, содержащий, мас.%: 49,02 Mn; 1,2 Fe₂O₃; 0,224 P; 17,1 SiO₂; 4,3 CaO; 2,2 Al₂O₃; 1,4 MgO; 0,13 S; кокс; известняк; стальную стружку; шлака силикотермической плавки металлического марганца следующего состава, мас.%: 15,7 Mn; 0,2 FeO; 0,005 P; 27,9 SiO₂; 45,4 CaO; 3,3 MgO; 3,5 Al₂O₃; 0,19 S. Компоненты шихты в указанном ниже соотношении смешивали и загружали в рудно-термическую электропечь. Процесс вели непрерывно, периодически выпуская металл и шлак. При необходимости для поддержания оптимальной основности шлака в шихту дополнительно добавляли кварцит в требуемом количестве Варианты выплавки высокоуглеродистого ферромарганца на шихте, известного и предложенного состава, приведены в таблице.

Таблица
Показатель	Шихта
	известная	предлагаемая
	известная	1	2	3	4
Состав шихты, мас.%:
- отвальный шлак силикотермической плавки металлического марганца	0	20,0	40,0	60,0	88,0
- кокс	15,16	14,91	13,62	12,17	6,47
- известняк	17,72	6,01	0,47	0	0
- стальная стружка	3,18	3,02	2,99	2,32	1,23
- марганцевый агломерат (48% Mn)	63,94	56,06	42,92	25,51	0
- кварцит	0	0	0	0	4,30

Состав ферромарганца, мас.%:
Mn	79,03	78,49	77,53	76,22	72,56
Fe	12,35	12,67	12,11	11,91	11,32
С	6,42	6,39	6,30	6,20	5,93
Si	1,78	2,49	3,76	5,38	10,16
Р	0,41	0,36	0,34	0,29	0,03
S	0,01	0,01	0,01	0,02	0,02
Состав шлака, мас.%:
MnO	15,58	14,41	13,63	9,32	5,24
FeO	0,13	0,09	0,07	0,05	0,02
SiO₂	34,05	34,46	34,70	34,27	36,18
CaO	40,89	41,36	41,64	47,98	50,56
Al₂O₃	6,03	5,89	5,80	5,09	4,17
MgO	3,01	3,53	3,92	4,01	3,69
P₂O₅	0,05	0,04	0,03	0,02	0,01
Основность шлака CaO/SiO₂	1,2	1,2	1,2	1,4	1,4
Кратность шлака, т/т	1,01	1,41	2,10	3,15	6,92
Удельный расход шихтовых материалов, кг/т:
- отвальный шлак силикотермической плавки металлического марганца	0	665	1501	2702	7848
- кокс	490	496	511	548	577
- известняк	573	200	18	0	0
- стальная стружка	103	100	101	104	107
- марганцевый агломерат (48% Mn)	2067	1865	1622	1149	0
- кварцит	0	0	0	0	383
Извлечение марганца из шихты, %	78,01	75,01	69,99	65,02	60,01
Снижение удельного расхода материалов, мас.%:
- марганцевого агломерата (48% Mn)	0	9,77	21,53	44,41	100
- известняка	0	65,10	96,86	100	100
Доля марганца, вносимого шихтовыми материалами, %:
- марганцевым агломератом (48% Mn)	100	90,35	75,74	57,23	0
- отвальным шлаком силикотермической плавки металлического марганца	0	9,65	24,26	42,77	100
Извлечение марганца, %:
- из марганцевого агломерата (48% Mn)	78,0	78,0	78,0	78,0	0
- из отвального шлака силикотермической плавки металлического марганца, %	0	46,96	45,03	47,67	60,01

Как видно из таблицы, преимуществом использования для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца предлагаемой шихты является возможность снижения удельного расхода марганецсодержащего сырья до 100%, снижения удельного расхода известняка до 100%, снижения содержания фосфора в высокоуглеродистом ферромарганце до 0,03%, извлечение из отвального шлака силикотермической плавки металлического марганца до 60 отн.% марганца, который в настоящее время безвозвратно теряется.

Оптимальным вариантом предлагаемой шихты является вариант 2, при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца по этому варианту достигается снижение удельного расхода марганецсодержащего сырья на 21,53% и снижение удельного расхода известняка на 96,86%. Содержания фосфора в высокоуглеродистом ферромарганце составляет 0,34%, что ниже на 17 отн.%, чем в случае выплавки ферромарганца только из марганцевого агломерата (0,41% Р). При неизменной степени извлечения марганца из марганцевого агломерата из отвального шлака силикотермической плавки металлического марганца извлекается ~50 отн.% марганца.

Технико-экономические преимущества предлагаемой шихты заключаются в том, что ее использование позволяет снизить удельный расход марганецсодержащего сырья и известняка, снизить содержание фосфора в высокоуглеродистом ферромарганце, повысить полезное использование марганца за счет возврата значительной части марганца, содержащегося в отвальном шлаке силикотермической плавки металлического марганца, который в настоящее время безвозвратно теряется.

Claims

1. Шихта для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца, содержащая марганецсодержащее сырье, кокс, известняк и железосодержащие добавки, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит отвальный шлак силикотермической плавки металлического марганца при следующем соотношении компонентов, мас.%:
отвальный шлак силикотермической плавки металлического марганца 1-88 кокс 5-25 известняк 0-20 железосодержащие добавки 0-10 марганецсодержащее сырье остальное

2. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве марганецсодержащего сырья используют марганцевые руды или концентраты, получаемые в результате обогащения марганцевых руд.

3. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что требуемую массу марганецсодержащего сырья в шихте определяют пересчетом содержания марганца в сырье на базовое содержание марганца в количестве 48 мас.%.

4. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что для поддержания оптимальной основности шлака CaO/SiO₂=1,0÷1,6 при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца при необходимости в шихту дополнительно добавляют кварцит в требуемом количестве.

5. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве железосодержащих добавок используют железорудное сырье в количестве, соответствующем требуемому содержанию железа.