RU2549820C1 - Method for aluminothermic obtainment of ferroalloys - Google Patents
Method for aluminothermic obtainment of ferroalloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2549820C1 RU2549820C1 RU2013148073/02A RU2013148073A RU2549820C1 RU 2549820 C1 RU2549820 C1 RU 2549820C1 RU 2013148073/02 A RU2013148073/02 A RU 2013148073/02A RU 2013148073 A RU2013148073 A RU 2013148073A RU 2549820 C1 RU2549820 C1 RU 2549820C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- reducing agent
- ore
- magnesium
- aluminum
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству ферросплавов, таких как феррохром и ферротитан, которые применяют в качестве лигатур для получения конструкционных марок легированных сталей с особыми свойствами, использующихся в машиностроении, химической промышленности, ядерной энергетики.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the production of ferroalloys, such as ferrochrome and ferrotitanium, which are used as alloys to obtain structural grades of alloy steels with special properties used in mechanical engineering, chemical industry, nuclear energy.
Для производства деталей машин и приборов, которые работают в жестких условиях повышенных нагрузок, температур, давлений, нужен конструкционный материал, который имел бы высокий уровень физико-механических свойств, а также стойкость против коррозии, высокотемпературной усталости, хорошую обрабатываемость и т.д. Указанные свойства соответствуют классу легированных сталей, при производстве которых в качестве легирующих элементов широко используются ферросплавы - феррохром, ферротитан, ферроникель, ферромарганец, ферроалюминий. Эти легирующие химические элементы в составе ферросплавов при введении в стали обеспечивают образование в структуре сталей интерметаллидных соединений - нитридов, карбидов, карбонитридов, силицидов, оксидов железа, хрома, титана, ванадия, которые повышают уровень прочности, упругости, пластичности, коррозийной стойкости материала сталей. Практика легирования сталей показывает, что введение в составы специальных сталей легирующих элементов не в чистом виде, а в виде сплавов, в связанном с железом состоянии, легирующие элементы лучше усваиваются стальным расплавом. Поэтому разработка новых способов получения ферросплавов для легирования специальных сталей, потребность в которых в настоящее время растет, является важной и перспективной задачей.For the production of machine parts and devices that operate under harsh conditions of increased loads, temperatures, pressures, you need a structural material that would have a high level of physical and mechanical properties, as well as resistance to corrosion, high temperature fatigue, good workability, etc. These properties correspond to the class of alloy steels, in the production of which ferroalloys are widely used as alloying elements - ferrochrome, ferrotitanium, ferronickel, ferromanganese, ferroaluminium. When introduced into steel, these alloying chemical elements in ferroalloys provide the formation of intermetallic compounds in the steel structure - nitrides, carbides, carbonitrides, silicides, iron, chromium, titanium, vanadium oxides, which increase the level of strength, elasticity, ductility, and corrosion resistance of the steel material. The practice of alloying steels shows that the introduction of alloying elements into special steels is not pure, but in alloys, in an iron-bound state, alloying elements are better absorbed by steel melt. Therefore, the development of new methods for producing ferroalloys for alloying special steels, the need for which is currently growing, is an important and promising task.
Из указанных ферросплавов наибольшее использование и распространение имеют феррохром и ферротитан.Of these ferroalloys, ferrochrome and ferrotitanium have the greatest use and distribution.
Известен способ получения ферросплава, а именно феррохрома, в котором осуществляют выплавку рудноизвесткового расплава и заливку его в ковши, подачу в первый ковш шихтовых компонентов в виде хромсодержащих рудных материалов и кремнистого восстановителя, подачу во второй ковш шихтовых компонентов в виде кремнистого восстановителя и твердой добавки, состоящей из хромитовой руды и извести, смешивание содержимого двух ковшей, при этом рудноизвестковый расплав в первом ковше представляет собой металлические хромсодержащие отходы собственного производства в количестве 1-5% от массы рудноизвесткового расплава в первом ковше, а подачу хромсодержащих рудных материалов и кремнистого восстановителя осуществляют в количествах, обеспечивающих получение легкоплавкого шлака с основностью 1,5-1,9, с содержанием Al2O3 4-8 мас.% и металла с содержанием кремния 1,5-8 мас.%, причем соотношение шихтовых компонентов второго ковша подбирают таким образом, чтобы после их смешивания с металлом первого ковша основность получаемого шлака составляла 1,7-2,0, а после смешивания содержимого двух ковшей шлакометаллический расплав подвергают дополнительным переливам из ковша в ковш от 2 до 5 раз (RU 2424342 С2, C22C 33/04, 20.07.2011). В качестве хромсодержащих рудных материалов используют хромитовую руду, содержащую, мас.%: 52,3 - Cr2O3, 4,9 - SiO2, 0,4 - CaO, 18,5 - MgO, 7,6 - Al2O3, 13,1 - FeO, в качестве кремнистого восстановителя используют передельный силикохром, содержащий в мас.%: 49,1 - Si; 29,6 - Cr; 21,3 - Fe) и известь (95,7 мас.% CaO). Полученный материал содержал, мас.%: 70,1 - Cr; 0,7 - Si; 29,2 - Fe и шлак.A known method of producing a ferroalloy, namely ferrochrome, in which the ore-lime melt is smelted and poured into ladles, charge components in the form of chromium-containing ore materials and a silicon reducing agent is fed into the first ladle, and charge components in the form of a silicon reducing agent and a solid additive are fed into the second ladle, consisting of chromite ore and lime, mixing the contents of two ladles, while the ore-lime melt in the first ladle is a metal chromium-containing waste production in an amount of 1-5% by weight of the ore-lime melt in the first ladle, and the supply of chromium-containing ore materials and a siliceous reducing agent is carried out in quantities that provide low-melting slag with a basicity of 1.5-1.9, with the content of Al 2 O 3 4- 8 wt.% And a metal with a silicon content of 1.5-8 wt.%, And the ratio of the charge components of the second ladle is selected so that after mixing with the metal of the first ladle the basicity of the resulting slag was 1.7-2.0, and after mixing the contents of two buckets w lacometallic melt is subjected to additional overflows from ladle to ladle from 2 to 5 times (RU 2424342 C2, C22C 33/04, 07.20.2011). As chromium-containing ore materials, chromite ore is used, containing, wt.%: 52.3 - Cr 2 O 3 , 4.9 - SiO 2 , 0.4 - CaO, 18.5 - MgO, 7.6 - Al 2 O 3 , 13.1 - FeO, a silica reducing agent is used as a silica reducing agent, containing in wt.%: 49.1 - Si; 29.6 - Cr; 21.3 - Fe) and lime (95.7 wt.% CaO). The resulting material contained, wt.%: 70.1 - Cr; 0.7 is Si; 29.2 - Fe and slag.
Способ характеризуется сложностью, длительностью, высоким расходом электроэнергии и высоким содержанием кремния в конечном продукте.The method is characterized by complexity, duration, high energy consumption and high silicon content in the final product.
Известен способ алюминотермического получения низкоуглеродистого феррохрома, включающий предварительное проплавление запальной части шихты, содержащей хромовое сырье, в качестве которого используют предварительно прокаленную руду хромовую порошковую с содержанием углерода до 0,05 мас.%, алюминий и окислитель, проплавление в электропечи части хромового сырья с известью, содержащей не более 0,6 мас.% углерода, восстановление алюминием оксидов расплава и одновременно загружаемой остальной части хромового сырья и выпуск продуктов плавки, при этом в запальную часть шихты алюминий задают в соотношении 0,75-0,95 к стехиометрически необходимому на восстановление оксидов шихты, а на плавку в целом алюминий задают в соотношении 1,10-1,20 к стехиометрически необходимому на восстановление оксидов хромовой руды (RU 2291217 С2, C22C 33/04, 10.08.2006). При проплавлении в электропечи и при восстановлении алюминием оксидов используют руду хромовую с температурой 100-500°C, а алюминий используют в виде гранул размером до 0,3 мм.A known method of aluminothermic production of low-carbon ferrochrome, including pre-melting the ignition part of the charge containing chromium raw materials, which use pre-calcined chromium powder ore with a carbon content of up to 0.05 wt.%, Aluminum and an oxidizing agent, melting part of the chromium raw material with lime in an electric furnace containing not more than 0.6 wt.% carbon, the reduction of molten oxides with aluminum and at the same time the remaining part of the chromium feed, and the release of smelting products, In this case, in the ignition part of the charge, aluminum is set in a ratio of 0.75-0.95 to stoichiometrically necessary for the reduction of charge oxides, and for melting, in general, aluminum is set in a ratio of 1.10-1.20 to stoichiometrically necessary for the reduction of chromium ore ( RU 2291217 C2, C22C 33/04, 08/10/2006). When melting in an electric furnace and when reducing aluminum oxides, chromium ore is used with a temperature of 100-500 ° C, and aluminum is used in the form of granules up to 0.3 mm in size.
Основным недостатком аналогов является высокий расход электроэнергии за счет проведения процесса в рудно-термических печах, использование сложного оборудования.The main disadvantage of analogues is the high energy consumption due to the process in ore-thermal furnaces, the use of sophisticated equipment.
Известен способ получения ферросплава, в частности ферротитана, в вакуумной индукционной печи, в которую в предварительно приготовленный расплав железа или малоуглеродистой стали вводят лом или отходы титановых сплавов, затем дополнительно порционно вводят в него ильменит в количестве 9-13 мас.% и до 8 мас.% оксида кальция, удаляют образовавшийся шлак, который содержит в связанном виде оксид алюминия, и получают ферротитан в изложницах в виде слитков (RU 2102516 С1, C22C 33/04, 20.01.1998).A known method for producing a ferroalloy, in particular ferrotitanium, in a vacuum induction furnace, into which scrap or titanium alloy waste is introduced into a previously prepared molten iron or mild steel, is then additionally introduced into it portionwise ilmenite in an amount of 9-13 wt.% And up to 8 wt. .% calcium oxide, remove the resulting slag, which contains bound aluminum oxide, and get ferrotitanium in the ingot molds (ingots (RU 2102516 C1, C22C 33/04, 01.20.1998).
Известен способ выплавки ферротитана, в котором согласно описанию плавление ферротитана из шихты, содержащей отходы железо- и титаносодержащих сплавов типа стружки в соотношении их соответственно 1:3-1:4 проводят в вакуумной индукционной печи с получением продукта, который имеет содержание титана 65-75 мас.% (RU 2131479 С1, C22C 33/04, 10.06.1999).A known method of smelting ferrotitanium, in which, according to the description, the melting of ferrotitanium from a mixture containing waste iron and titanium-containing alloys of the chip type in a ratio of 1: 3-1: 4, respectively, is carried out in a vacuum induction furnace to obtain a product that has a titanium content of 65-75 wt.% (RU 2131479 C1, C22C 33/04, 06/10/1999).
К недостаткам двух последних способов получения ферросплавов следует отнести использование специального вакуумного оборудования, необходимость аппаратов, поддерживающих разрежение атмосферы в реакционной ванне индукционной печи, что повышает стоимость килограмма получаемой продукции. Кроме того, способы требуют большого расхода электроэнергии.The disadvantages of the last two methods for producing ferroalloys include the use of special vacuum equipment, the need for apparatuses supporting the rarefaction of the atmosphere in the reaction bath of an induction furnace, which increases the cost of a kilogram of the resulting product. In addition, the methods require high power consumption.
Известен способ алюмотермического получения ферросплавов (ферротитана) путем алюминотермического восстановления рудных титановых концентратов в контрвакуумных печах, включающий смешивание порошков исходных компонентов шихты, содержащей рудный концентрат и алюминий в качестве восстановителя, компоненты шихты смешивают до получения отношения оксидов железа и титана 1:(1,0÷3,0) по массе, оксида кальция 0,2÷0,5 от суммарной массы оксидов титана и железа и алюминия до получения соотношения суммарного содержания оксидов титана и железа к алюминию 1:(0,45÷0,55), перед восстановлением шихту предварительно нагревают в контрвакуумной печи до температуры 800-1000°C в инертной атмосфере и выдерживают до выравнивания температуры по объему шихты в течение не менее 30 минут, процесс восстановления инициируют поджогом шихты термитной смесью с последующим отключением нагрева и механическим отделением полученного литого ферросплава от шлаков (RU 2338805 C2, C22C 33/04. 20.11.2008).A known method of aluminothermic production of ferroalloys (ferrotitanium) by aluminothermic reduction of titanium ore concentrates in counter-vacuum furnaces, comprising mixing the powders of the initial components of the mixture containing ore concentrate and aluminum as a reducing agent, the components of the mixture are mixed to obtain the ratio of iron and titanium oxides 1: (1.0 ÷ 3.0) by weight, calcium oxide 0.2 ÷ 0.5 from the total mass of titanium and iron oxides and aluminum oxides to obtain the ratio of the total content of titanium and iron oxides to aluminum 1: (0.45 ÷ 0.55), before recovery, the mixture is preheated in a counter-vacuum furnace to a temperature of 800-1000 ° C in an inert atmosphere and held until the temperature is equalized over the volume of the mixture for at least 30 minutes, the restoration process is initiated by arson the mixture with a thermite mixture followed by turning off the heating and mechanical separation of the obtained cast ferroalloy from slags (RU 2338805 C2, C22C 33/04. 20.11.2008).
Предварительный нагрев шихты до указной температуры в течение 30 минут приводит к значительному расходу электроэнергии, а проведение процесса в контрвакуумных печах в инертной атмосфере усложняет способ.Preheating the mixture to the indicated temperature for 30 minutes leads to a significant consumption of electricity, and the process in counter-vacuum furnaces in an inert atmosphere complicates the method.
Способ по патенту RU 2338805 имеет ряд общих признаков с заявляемым, а именно: смешивание порошков исходных компонентов шихты, содержащей рудный концентрат и алюминий в качестве восстановителя, инициирование процесса горения (восстановления - термин аналога), механическое отделение полученного литого ферросплава от шлаков, поэтому этот способ выбран в качестве наиболее близкого аналога.The method according to patent RU 2338805 has a number of common features with the claimed one, namely: mixing the powders of the initial components of the mixture containing ore concentrate and aluminum as a reducing agent, initiating the combustion process (reduction is an analogue term), mechanical separation of the obtained cast ferroalloy from slags, therefore this the method is selected as the closest analogue.
Задачей изобретения является создание нового энергосберегающего способа получения ферросплавов на воздухе без использования специального аппаратурного оформления процесса.The objective of the invention is to create a new energy-saving method for producing ferroalloys in air without the use of special hardware design process.
Техническим результатом предлагаемого способа является снижение энергозатрат при высокой эффективности процесса, снижение времени процесса при сохранении высокой степени извлечения и чистоты целевого продукта.The technical result of the proposed method is to reduce energy consumption with high process efficiency, reducing the process time while maintaining a high degree of extraction and purity of the target product.
Технический результат достигается тем, что способ алюминотермического получения ферросплавов включает смешивание порошков исходных компонентов шихты, содержащей рудный концентрат и алюминий в качестве восстановителя, инициирование процесса горения, механическое отделение полученного литого ферросплава от шлаков, согласно изобретению в шихту дополнительно вводят окислитель в количестве не более 15 мас.%, в качестве которого используют перхлорат щелочного металла, а в состав восстановителя вводят дополнительно не более 15 мас.% магния или сплава алюминия с магнием в количестве, достаточном для полного восстановления оксидов из рудных концентратов, причем суммарное содержание восстановителя в шихте составляет не более 30 мас.%, размещение шихты в емкость из графита или нитрида бора, инициирование процесса горения на воздухе с помощью вольфрамовой спирали. В качестве перхлората щелочного металла используют преимущественно перхлорат калия. В качестве рудного концентрата при получении феррохрома используют хромитовые обогащенные руды, хромитовые руды бедные по содержанию хрома и железа, а при получении ферротитана используют ильменитовый концентрат.The technical result is achieved by the fact that the method of aluminothermally producing ferroalloys involves mixing the powders of the initial components of a charge containing ore concentrate and aluminum as a reducing agent, initiating the combustion process, mechanical separation of the obtained cast ferroalloy from slags, according to the invention, an oxidizing agent is added to the charge in an amount of not more than 15 wt.%, for which alkali metal perchlorate is used, and no more than 15 wt.% magnesium is added to the reducing agent whether an alloy of aluminum with magnesium in an amount sufficient for the complete reduction of oxides from ore concentrates, and the total reducing agent content in the charge is not more than 30 wt.%, placing the charge in a container of graphite or boron nitride, initiating the combustion process in air using a tungsten spiral . Potassium perchlorate is mainly used as alkali metal perchlorate. Chromite enriched ores are used as ore concentrate in the production of ferrochrome, chromite ores are poor in chromium and iron contents, and ilmenite concentrate is used in the production of ferrotitanium.
Основная роль окислителя сводится к повышению температуры процесса горения, что способствует увеличению степени извлечения хрома и титана, а также разделению литого ферросплава от шлаков, которые всплывают на поверхности расплава и легко отделяются механически от ферросплава.The main role of the oxidizing agent is to increase the temperature of the combustion process, which helps to increase the degree of extraction of chromium and titanium, as well as the separation of cast ferroalloy from slag, which float on the surface of the melt and are easily separated mechanically from the ferroalloy.
При увеличении содержания перхлората калия свыше 15 мас.% технологический процесс интенсифицируется и часть восстановителя переходит в сплав, не участвуя в процессе восстановления, что загрязняет целевой продукт. Предел окислителя определяется составом исходного рудного сырья, при этом нижний предел составляет порядка 2,5 мас.%.With an increase in the content of potassium perchlorate over 15 wt.%, The technological process intensifies and part of the reducing agent goes into the alloy, not participating in the recovery process, which pollutes the target product. The limit of the oxidizing agent is determined by the composition of the feed ore, with a lower limit of about 2.5 wt.%.
С уменьшением количества окислителя ниже 2,5 мас.% процесс алюминотермического восстановления при больших объемах шихты становится нестабильным. В качестве окислителя используют преимущественно перхлорат калия, однако возможно использование перхлоратов натрия, кальция, магния.With a decrease in the amount of oxidizing agent below 2.5 wt.%, The aluminothermic reduction process becomes unstable with large volumes of the charge. Potassium perchlorate is mainly used as an oxidizing agent, but sodium, calcium, and magnesium perchlorates can be used.
При разложении перхлората калия высвободившийся кислород связывает избыток алюминия в расплаве, который не участвуют в восстановлении оксидов титана (хрома) и железа, тем самым снижается количество алюминия, растворяемое в ферросплавах, что и повышает степень чистоты целевого продукта.During the decomposition of potassium perchlorate, the released oxygen binds excess aluminum in the melt, which does not participate in the reduction of titanium (chromium) oxides and iron, thereby reducing the amount of aluminum dissolved in ferroalloys, which increases the purity of the target product.
Увеличение суммарного содержания в шихте восстановителя более 30 мас.% повышает возможность выброса шихты в процессе горения, а также загрязняет целевой продукт алюминием или магнием.An increase in the total content of the reducing agent in the charge of more than 30 wt.% Increases the possibility of the charge being ejected during combustion, and also pollutes the target product with aluminum or magnesium.
Проведение процесса на воздухе приводит к снижению себестоимости целевого продукта, т.к. для получения ферросплавов не требуется дорогостоящего оборудования.The process in air reduces the cost of the target product, because To obtain ferroalloys, expensive equipment is not required.
Как показали экспериментальные данные, для высокого извлечения хрома или титана из рудного концентрата в состав шихты вводят смесь порошка алюминия и магния или сплав алюминия с магнием в количестве не более 30 мас.%.As shown by experimental data, for a high extraction of chromium or titanium from an ore concentrate, a mixture of aluminum and magnesium powder or an alloy of aluminum with magnesium in an amount of not more than 30 wt.% Is introduced into the mixture.
Наличие магния в составе шихты повышает энергоемкость процесса горения, повышает скорость горения и интенсифицирует процесс.The presence of magnesium in the composition of the charge increases the energy intensity of the combustion process, increases the burning rate and intensifies the process.
Окислитель и восстановитель используют в виде порошков, поставляемых, как правило, отечественной промышленностью. В одном из примеров в качестве восстановителя был использован сплав АМД, содержащий 50 мас.% алюминия и 50 мас.% магния, дисперсный. Могут быть использованы и другие известные сплавы алюминия с магнием. Алюминий марок АСД-1, ПА-1 (полидисперсный) используется в смеси с порошком магния МПС-3 (полидисперсный), преимущественно в количестве не более 15 мас.% Mg. Использовался также более дешевый порошок магния, полученный согласно изобретениям по патентам: RU 2241670, 10.12.2004; RU 2244044, 10.01.2005; RU 2290457, 27.08.2006 и RU 2356836, 27.05.2009, путем обработки серпентинита соляной кислотой для растворения оксида магния в хлорид магния с последующим его электролизом с получением магния.The oxidizing agent and reducing agent are used in the form of powders, supplied, as a rule, by domestic industry. In one example, an AMD alloy containing 50 wt.% Aluminum and 50 wt.% Magnesium dispersed was used as a reducing agent. Other known alloys of aluminum with magnesium may be used. Aluminum grades ASD-1, PA-1 (polydisperse) is used in a mixture with magnesium powder MPS-3 (polydisperse), mainly in an amount of not more than 15 wt.% Mg. Also used a cheaper magnesium powder obtained according to the inventions according to patents: RU 2241670, 10.12.2004; RU 2244044, 10.01.2005; RU 2290457, 08.27.2006 and RU 2356836, 05.27.2009, by treating serpentinite with hydrochloric acid to dissolve magnesium oxide in magnesium chloride, followed by its electrolysis to produce magnesium.
Для получения феррохрома в качестве рудного концентрата используют хромитовые обогащенные руды, например, содержащие, в мас.%: Cr2O3 - 50, Fe2O3 - 17,0, Al2O3 - 13,0, SiO2 - 3,0; Cr2O3 - 59,2, FeO - 14,0, Al2O3 - 8,7, MgO - 16,2, SiO2 - 1,8; 52,3 - Cr2O3, 4,9 - SiO2, 0,4 - CaO, 18,5 - MgO, 7,6 - Al2O3, 13,1 - FeO; Cr2O3 - 51,63, Fe2O3 - 18,64, Si - 4,07 (SiO2 8,67), Mg - 9,33, Al - 3,64, Ca - 0,49, бедные по содержанию хрома и железа хромитовые руды состава, мас.%: Cr2O3 18,5-30,0, FeO 15,0-20,0, MgO 19,0-25,0; Al2O3 9,0-14,0, SiO2 20,0-28,0, MnO 1,0-1,5; H2O 1,0-2,0; P2O5 1,0-2,0.To obtain ferrochrome, chromite enriched ores are used as ore concentrate, for example, containing, in wt.%: Cr 2 O 3 - 50, Fe 2 O 3 - 17.0, Al 2 O 3 - 13.0, SiO 2 - 3 0; Cr 2 O 3 - 59.2, FeO - 14.0, Al 2 O 3 - 8.7, MgO - 16.2, SiO 2 - 1.8; 52.3 - Cr 2 O 3 , 4.9 - SiO 2 , 0.4 - CaO, 18.5 - MgO, 7.6 - Al 2 O 3 , 13.1 - FeO; Cr 2 O 3 - 51.63, Fe 2 O 3 - 18.64, Si - 4.07 (SiO 2 8.67), Mg - 9.33, Al - 3.64, Ca - 0.49, poor according to the content of chromium and iron, chromite ores of the composition, wt.%: Cr 2 O 3 18.5-30.0, FeO 15.0-20.0, MgO 19.0-25.0; Al 2 O 3 9.0-14.0, SiO 2 20.0-28.0, MnO 1.0-1.5; H 2 O 1.0-2.0; P 2 O 5 1.0-2.0.
Для отработки способа получения феррохрома использовалась обогащенная хромсодержащая руда (рудный концентрат) состава, мас.%: Cr2O3 - 51,63, Fe2O3 - 18,64; SiO2 - 8,67; остальное сложные оксиды Mg, Al, Ca.To develop a method for producing ferrochrome, an enriched chromium-containing ore (ore concentrate) of the composition was used, wt.%: Cr 2 O 3 - 51.63, Fe 2 O 3 - 18.64; SiO 2 - 8.67; the rest is complex oxides of Mg, Al, Ca.
Экспериментально показано, что для достижения поставленной задачи при получении феррохрома из указанного рудного концентрата (РК) исходные компоненты шихты смешивают при следующем соотношении, мас.%:It was experimentally shown that in order to achieve the task when obtaining ferrochrome from the specified ore concentrate (RK), the initial components of the mixture are mixed in the following ratio, wt.%:
Восстановитель:Reducing agent:
Для других типов РК соотношение компонентов подбирают для каждого выбранного хромсодержащего сырья экспериментально, но их соотношение находится в пределах заявляемых.For other types of RK, the ratio of the components is selected experimentally for each selected chromium-containing raw materials, but their ratio is within the claimed range.
Сущность способа получения ферросплавов подтверждается примерами.The essence of the method of producing ferroalloys is confirmed by examples.
Примеры получения феррохрома 1-5.Examples of obtaining ferrochrome 1-5.
Пример 1Example 1
Для получения феррохрома в режиме горения готовят шихту (экзотермическую смесь) смешиванием порошков рудного концентрата (РК), перхлората калия (KClO4) в качестве окислителя (энергетической добавки) и восстановителя: алюминия по ГОСТ 11069 и магния марки МПС-3 при соотношении компонентов, мас.%: рудный концентрат - 71,6; перхлорат калия - 7,0; алюминий - 18,2; магний - 3,2. Содержание магния в смеси с алюминием составляет 15%.To obtain ferrochrome in the combustion mode, a mixture (exothermic mixture) is prepared by mixing powders of ore concentrate (PK), potassium perchlorate (KClO 4 ) as an oxidizing agent (energy additive) and reducing agent: aluminum according to GOST 11069 and magnesium grade MPS-3 with a ratio of components, wt.%: ore concentrate - 71.6; potassium perchlorate - 7.0; aluminum - 18.2; magnesium - 3.2. The magnesium content in the mixture with aluminum is 15%.
Смесь засыпают в емкость из графита в виде стакана диаметром 40 мм, высотой 60 мм и толщиной стенки 5 мм. Масса смеси составляет 140-150 г. Инициирование процесса горения экзотермической смеси проводят с помощью вольфрамовой спирали путем подачи на нее напряжения 40 вольт на воздухе, при атмосферном давлении. Процесс горения (восстановления) осуществляется в течение 30 с.The mixture is poured into a container of graphite in the form of a glass with a diameter of 40 mm, a height of 60 mm and a wall thickness of 5 mm. The mass of the mixture is 140-150 g. The combustion process of the exothermic mixture is initiated using a tungsten spiral by applying a voltage of 40 volts to it in air at atmospheric pressure. The combustion process (recovery) is carried out for 30 s.
Экзотермическая реакция протекает в режиме горения с образованием феррохрома и шлаков из оксидов алюминия, кремния, кальция и магния, которые из-за разницы в удельных весах разделяются на два слоя. Более тяжелый феррохром формируется в слиток на дне стакана и легко отделяется от шлака из оксидов металлов. Полученный слиток феррохрома содержал 66,3 мас.% хрома, что соответствует требованиям ГОСТ. Содержание примеси углерода не превышает 0,010%. Степень извлечения хрома относительно хрома в исходном концентрате составляет 95%. Общее время синтеза, включая охлаждение и отделение сплава, составляет не более 10 минут. Способ не требует дополнительных затрат электроэнергии за счет протекания реакции восстановления в режиме горения с большим выделением тепла.The exothermic reaction proceeds in the combustion mode with the formation of ferrochrome and slags from oxides of aluminum, silicon, calcium and magnesium, which are divided into two layers due to the difference in specific gravities. Heavier ferrochrome is formed into an ingot at the bottom of the glass and is easily separated from slag from metal oxides. The obtained ferrochrome ingot contained 66.3 wt.% Chromium, which meets the requirements of GOST. The carbon impurity content does not exceed 0.010%. The degree of extraction of chromium relative to chromium in the initial concentrate is 95%. The total synthesis time, including cooling and separation of the alloy, is no more than 10 minutes. The method does not require additional energy costs due to the course of the reduction reaction in the combustion mode with a large heat release.
Все примеры 1-5 осуществления способа получения феррохрома представлены в таблице.All examples 1-5 of the method for producing ferrochrome are presented in the table.
Полученный состав феррохрома зависит от исходного сырья и соответствует по составу стандартному феррохрому, содержащему 60-65 мас.% Cr. В некоторых случаях содержание хрома более высокое и достигало 66,3-71,0 мас.%.The resulting composition of ferrochrome depends on the feedstock and corresponds in composition to standard ferrochrome containing 60-65 wt.% Cr. In some cases, the chromium content is higher and reached 66.3-71.0 wt.%.
В процессе синтеза феррохрома из хромсодержащего сырья извлекается до 95% хрома и до 98% железа. Содержание алюминия в феррохроме не превышает 5 мас.%, что соответствует требованиям, предъявляемым к сплаву.During the synthesis of ferrochrome, up to 95% of chromium and up to 98% of iron are extracted from chromium-containing raw materials. The aluminum content in ferrochrome does not exceed 5 wt.%, Which corresponds to the requirements for the alloy.
Для отработки способа получения ферротитана (примеры 6-10) использовался ильменит состава, мас.%: TiO2 - 48,33, FeO - 38,7%, Fe2O3 - 5,16%, остальное оксиды Mg, Cr, Si, Mn, V.To develop a method for producing ferrotitanium (examples 6-10), ilmenite of the composition was used, wt.%: TiO 2 - 48.33, FeO - 38.7%, Fe 2 O 3 - 5.16%, the rest oxides Mg, Cr, Si , Mn, V.
Пример 6Example 6
Для получения ферротитана в режиме горения готовят шихту (экзотермическую смесь) смешиванием порошков ильменита (РК), перхлората калия (KClO4) в качестве окислителя и восстановителя: смеси алюминия с магнием при соотношении компонентов, мас.%: перхлорат калия 4,7; восстановитель: смесь алюминия 23,2 и магния 4,0; ильменит 67,1.To obtain ferrotitanium in the combustion mode, a mixture (exothermic mixture) is prepared by mixing powders of ilmenite (PK), potassium perchlorate (KClO 4 ) as an oxidizing agent and a reducing agent: a mixture of aluminum with magnesium in the ratio of components, wt.%: Potassium perchlorate 4.7; reducing agent: a mixture of aluminum 23.2 and magnesium 4.0; ilmenite 67.1.
Шихту засыпают в емкость из нитрида бора в форме стакана диаметром 40 мм, высотой 60 мм с толщиной стенки 5 мм. Масса смеси составляет 140-150 г. Инициирование реакции проводят с помощью вольфрамовой спирали путем подачи на нее напряжения 40 вольт на воздухе, при атмосферном давлении.The mixture is poured into a container of boron nitride in the form of a glass with a diameter of 40 mm, a height of 60 mm and a wall thickness of 5 mm. The mass of the mixture is 140-150 g. The reaction is initiated using a tungsten helix by applying a voltage of 40 volts to it in air at atmospheric pressure.
Реакция протекает в режиме горения с образованием ферротитана и оксидов шлака, которые в силу разницы в удельных весах разделяются на два слоя. Более тяжелый ферротитан формируется в слиток на дне стакана и отделяется от шлака механически. Получен слиток ферротитана с содержанием титана 24,0%. Степень извлечения титана из исходного концентрата составляет 95%, содержание алюминия в целевом продукте составляет 4,5%.The reaction proceeds in a combustion mode with the formation of ferrotitanium and slag oxides, which, due to the difference in specific gravities, are divided into two layers. Heavier ferrotitanium is formed into an ingot at the bottom of the glass and is mechanically separated from the slag. A ferrotitanium ingot with a titanium content of 24.0% was obtained. The degree of extraction of titanium from the starting concentrate is 95%, the aluminum content in the target product is 4.5%.
Для ильменита с содержанием TiO2 более 50% степень извлечения титана достигала 99%.For ilmenite with a TiO 2 content of more than 50%, the degree of titanium recovery reached 99%.
Все примеры 6-10 осуществления способа получения ферротитана представлены в таблице.All examples 6-10 of the method for producing ferrotitanium are presented in the table.
Количество примеров не ограничивает возможности способа и специалистам в области горения понятно, что можно варьировать типом и составом исходного хромсодержащего сырья или ильменита, восстановителя и окислителя для получения целевого продукта.The number of examples does not limit the possibilities of the method and it is clear to specialists in the field of combustion that it is possible to vary the type and composition of the starting chromium-containing raw material or ilmenite, a reducing agent and an oxidizing agent to obtain the target product.
Таким образом, заявляемая совокупность признаков формулы позволяет получать ферросплавы без затраты электроэнергии извне, с высоким выходом относительно хрома или титана в исходном концентрате, в том числе обедненных по отношению к хрому и титану. Кроме того, ферросплавы получают с низким содержанием углерода и кремния, в виде слитка, т.е. в компактном состоянии, что является удобным для использования, хранения и транспортировки.Thus, the claimed combination of features of the formula allows to obtain ferroalloys without external energy consumption, with a high yield relative to chromium or titanium in the initial concentrate, including depleted in relation to chromium and titanium. In addition, ferroalloys are obtained with a low content of carbon and silicon, in the form of an ingot, i.e. in a compact state, which is convenient for use, storage and transportation.
Проведение процесса в режиме горения без применения специального аппаратурного оформления не требует практически использования электроэнергии, что снижает себестоимость целевого сплава не менее чем в 5-10 раз.Carrying out the process in the combustion mode without the use of special hardware design does not practically require the use of electricity, which reduces the cost of the target alloy by at least 5-10 times.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013148073/02A RU2549820C1 (en) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Method for aluminothermic obtainment of ferroalloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013148073/02A RU2549820C1 (en) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Method for aluminothermic obtainment of ferroalloys |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2549820C1 true RU2549820C1 (en) | 2015-04-27 |
| RU2013148073A RU2013148073A (en) | 2015-05-10 |
Family
ID=53283253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013148073/02A RU2549820C1 (en) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Method for aluminothermic obtainment of ferroalloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2549820C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761839C1 (en) * | 2021-03-30 | 2021-12-13 | Публичное акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ПАО "КЗФ") | Charge and electric furnace aluminothermic method for producing low-carbon ferrochrome with its use |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1060820C (en) * | 1997-09-26 | 2001-01-17 | 江苏江南铁合金厂 | Low-silicon Ti-iron and its preparing method |
| RU2291217C2 (en) * | 2005-03-01 | 2007-01-10 | Открытое акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" | Method of alumino-thermic production of low-carbon ferro-chromium |
| US7354472B2 (en) * | 2004-06-21 | 2008-04-08 | H.C. Starck Inc. | Metalothermic reduction of refractory metal oxides |
| RU2338805C2 (en) * | 2006-10-27 | 2008-11-20 | Алексей Игоревич Носенков | Method of alumino-thermal production of ferro-titanium |
| RU2424342C2 (en) * | 2009-08-06 | 2011-07-20 | ОАО "Серовский завод ферросплавов" | Procedure for production of low carbon ferrochromium |
-
2013
- 2013-10-29 RU RU2013148073/02A patent/RU2549820C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1060820C (en) * | 1997-09-26 | 2001-01-17 | 江苏江南铁合金厂 | Low-silicon Ti-iron and its preparing method |
| US7354472B2 (en) * | 2004-06-21 | 2008-04-08 | H.C. Starck Inc. | Metalothermic reduction of refractory metal oxides |
| RU2291217C2 (en) * | 2005-03-01 | 2007-01-10 | Открытое акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" | Method of alumino-thermic production of low-carbon ferro-chromium |
| RU2338805C2 (en) * | 2006-10-27 | 2008-11-20 | Алексей Игоревич Носенков | Method of alumino-thermal production of ferro-titanium |
| RU2424342C2 (en) * | 2009-08-06 | 2011-07-20 | ОАО "Серовский завод ферросплавов" | Procedure for production of low carbon ferrochromium |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761839C1 (en) * | 2021-03-30 | 2021-12-13 | Публичное акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ПАО "КЗФ") | Charge and electric furnace aluminothermic method for producing low-carbon ferrochrome with its use |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013148073A (en) | 2015-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11180827B2 (en) | Method for preparing ferrovanadium alloys based on aluminothermic self-propagating gradient reduction and slag washing refining | |
| CN109536751B (en) | Method for producing magnesium-lithium alloy and by-product magnesium aluminate spinel by aluminothermic reduction | |
| RU2335564C2 (en) | High titanium ferro alloy produced by two stages reduction out of ilmenite | |
| JPH06145836A (en) | Production of alloy utilizing aluminum slag | |
| CN105603257B (en) | The production method of high-quality ferrotianium | |
| CN101619405B (en) | Ti-Al series intermetallic compound alloy | |
| RU2329322C2 (en) | Method of producing high titanium ferroalloy out of ilmenite | |
| RU2549820C1 (en) | Method for aluminothermic obtainment of ferroalloys | |
| CN104087720A (en) | Aluminum base alloy for steelmaking and preparation method thereof | |
| WO2013029119A1 (en) | Production of ferrotitanium by aluminothermic reduction | |
| US4165234A (en) | Process for producing ferrovanadium alloys | |
| US1835925A (en) | Smelting process | |
| CN101250609B (en) | Rear earth calsibar deoxidizer and preparation technique thereof | |
| KR100946621B1 (en) | Manufacturing method of ultra low phosphorous and carbon ferromanganese and its product | |
| RU2521930C1 (en) | Charge and method for electric-furnace aluminothermic production of ferroboron using it | |
| CN113430398A (en) | JCr 98-grade chromium metal containing vanadium element and preparation method thereof | |
| CN105838969B (en) | The method that remelting process produces ferrotianium | |
| CN105779820B (en) | The production method of low impurity content ferrotianium | |
| Eissa et al. | The aluminothermic production of extra low carbón ferrochromium from low grade chromite ore | |
| CN107326202A (en) | A kind of high Mn content magnesium manganese intermediate alloy preparation method and alloy product | |
| KR102143008B1 (en) | Method for Manufacturing Ferro Molybdenum Alloy Using Metal Molybdenum Scrap | |
| CN113913629B (en) | Purification slag for metal chromium smelting and smelting method of metal chromium | |
| RU2761839C1 (en) | Charge and electric furnace aluminothermic method for producing low-carbon ferrochrome with its use | |
| JPH0215618B2 (en) | ||
| RU2455379C1 (en) | Method to melt low-carbon manganiferous alloys |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181030 |