RU2086696C1 - Способ плавки технического кремния и высококремнистых сортов ферросилиция - Google Patents
Способ плавки технического кремния и высококремнистых сортов ферросилиция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2086696C1 RU2086696C1 RU94031009A RU94031009A RU2086696C1 RU 2086696 C1 RU2086696 C1 RU 2086696C1 RU 94031009 A RU94031009 A RU 94031009A RU 94031009 A RU94031009 A RU 94031009A RU 2086696 C1 RU2086696 C1 RU 2086696C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- quartzite
- melting
- silicon
- mixture
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 17
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 title abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000011044 quartzite Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000003570 air Substances 0.000 claims abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 27
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 27
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 9
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 4
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Использование: металлургия, в частности при производстве технического кремния и высококремнистых сортов ферросилиция. Сущность: способ включает загрузку шихты из кварцита, смеси восстановителей и древесной щепы, ее непрерывное проплавление, вдувание в подэлектродные полости газа, периодический выпуск металла и непрерывное удаление газообразных продуктов плавки; в качестве газа используют газ, содержащий оксид углерода, при вдувании которого концентрацию SiO в газе, омывающем непосредственно торцы электродов, поддерживают равной 20-25% , а соотношение SiO/CO -0,25-0,33; в качестве газа, содержащего оксид углерода, используют колошниковый газ от закрытых руднотермических печей; а также газопорошковую смесь, образующуюся при нагревании оксида углерода; в качестве газопорошковой смеси используют смесь кислорода или воздуха, или углекислоты, или паров воды с мельчью нефтяного кокса из каменного угля, взятых в эквивалентном соотношении; в начале плавки в подэлектродную полость вдувают газ, содержащий оксид углерода в количестве 1,9-6,2 м3/100 кг кварцита, а к концу плавки его количество постепенно понижают до 1,3-3,7 м3/100 кг кварцита. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве технического кремния высококремнистых сортов ферросилиция.
Известен способ производства ферросилиция и технического кремния, включающий дозирование и проплавление в низкошихтной электропечи, состоящей из кварца (кварцита) и смеси восстановителей (кокса, полукокса, нефтяного кокса, древесного и каменного угля и др.) [1] Однако при таком способе плавки этих сплавов наблюдаются большие потери кремния, исключительно большой расход дефицитных и дорогих электродов. Крупным недостатком способа является и интенсивное спекание колошника.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ плавки в электропечи, оборудованной полыми электродами, включающий загрузку шихтовых материалов, их проплавление, углетермическое восстановление, подачу газов через полые электроды, периодический выпуск металла и шлака и непрерывный отвод газообразных продуктов плавки [2] В этом способе плавки благодаря вдуванию природного газа или азота стабилизируется горение дуги. Однако, спекание колошника не устраняется. Остается исключительно высоким расход угольных или графитовых электродов при плавке кремния и электродной массы при плавке высококремнистых сортов ферросилиция.
Задачей изобретения является уменьшение расхода электродов или электродной массы. Другой попутной задачей является повышение извлечения кремния.
Поставленные задачи достигаются тем, что в способе плавки, включающем загрузку шихты из кварцита, восстановителей и древесной щепы, ее непрерывное проплавление, подачу газов через полые электроды, периодический выпуск металла и шлака и непрерывный отвод газообразных продуктов плавки через полые электроды в подэлектродные полости, вдувают оксид углерода или газопорошковые смеси, дающие при нагревании оксиды углерода в таком количестве, чтобы образующиеся в нижней части подэлектродной полости реакционные газы не могли окислять торцы электродов.
Поставленные задачи достигаются также тем, что по ходу всей плавки регулируется только состав газов, непосредственно омывающий торцы электрода. Концентрация SiOгаз в газовой фазе, омывающей торец электрода, при этом понижают до 10-15% а соотношение SiO/CO в газовой фазе до 0,25-0,33.
Этого можно достичь как за счет вдувания оксида углерода или колошникового газа ферросплавных печей, так и газопорошковых смесей, например (O2 + 2C), (CO2 + C), (H2O + C) или 
Вдувание других газов, например водорода, природного газа или азота, также понижает концентрацию SiOгаз в газе, омывающем торец электрода.
Чтобы защитить электроды от окисления и уменьшить их расход, с одной стороны, достаточно понизить концентрацию SiOгаз до 20-25% лишь в 15-25% газа, образующегося непосредственно с площади под электродом. С другой стороны, в связи с тем, что размеры полости изменяются, расход разбавляющего защитного газа по ходу плавки должен быть переменным. Так вследствие высокого электросопротивления магмы после выпуска металла электроды садятся вниз. Перед выпуском в подэлектродных полостях накапливается металл. Сопротивление расплава при этом приближается к нулю, а расстояние от него до торца электрода увеличивается. Поэтому расход разбавляющего газа после выпуска максимален, а в конце снижается примерно в 2 раза.
Для полной защиты электродов от окисления необходимо разбавление приблизительно 5-10% газа, образующегося в полости.
Количество разбавляющего газа, вдуваемого в полость, зависит не только от размеров полости, но и от состава сплава. Так при плавке ФС75 расход газа заметно ниже, чем при плавке ФС90 и кремния. Это связано в первую очередь с различной равновесной концентрацией SiOгаз. Однако, в связи с тем, что извлечение кремния из кварцита изменяется при переходе от ФС75 до ФС90 незначительно, расход разбавляющего газа в расчете на 100 кг кварцита для этих сплавов достаточно постоянен. Оптимальный расход газа составляет 1,9-6,2 м3/100 кг кварцита в начале плавки и 1,3-3,7 м3/100 кг кварцита перед выпуском. При меньшем расходе газа растет расход электродов. При большем, чем 6,2 м3 расходе газа/100 кг кварцита, понижается извлечение кремния в сплав.
Пример 1. В печи 25,0 МВА с угольными электродами диаметром 1205 мм способ реализуется следующим образом: На колошник порциями загружается шихта, состоящая из 300 кг кварцита, 10-100 кг древесного угля, 31-78 кг нефтекокса, 70-105 кг каменного угля и 165-280 кг древесной щепы. Колошник периодически опиковывается, а шихта подгребается к электродам. По ходу всей плавки через электроды в подъэлектродные полости вдувается со скоростью 0,24-0,4 м3/мин вначале с постепенным понижением до 0,16-0,24 м3/мин газопорошковая смесь углекислоты и щелочи нефтяного кокса. Его расход - 0,55-0,6 кг/м3, что соответствует вдуванию 3-5 м3 оксида углерода/100 кг кварцита в начале и 2-3 м3/100 кг кварцита перед выпуском плавки. Вес одного выпуска составляет 2-2,2 т. Расход электроэнергии колеблется в пределах 13650-17135 кВтч/т. Перепуск электродов производится периодически. Он составляет 18-20 см/сут х электрод. Расход электродов 
Пример 2. Плавка ферросилиция ФС90 в печи с мощностью 27,6 МВА с самоспекающимися электродами диаметром 1500 мм реализуется следующим образом. На колошник открытой печи порциями загружается шихта, состоящая из 300 кг кварцита, 150 кг кокса (Wp≃10% ) и 60-80 кг одубины. По ходу всей плавки через каждый электрод в подэлектродные полости вдувается колошниковый газ от закрытых печей, выплавляющих 45-65%-ный ферросилиций. Расход вдуваемого газа на 1 электрод составляет ≈ 0,4-0,73 м3/мин в начале плавки и постепенно снижается до 0,3-0,4 м3/мин перед выпуском. Вдувание газа во время выпуска сплава не прерывается, что соответствует расходу 3-4,8 м3/100 кг кварцита в начале до 2,2-2,9 м3/100 кг кварцита перед выпуском.
Пример 2. Плавка ферросилиция ФС90 в печи с мощностью 27,6 МВА с самоспекающимися электродами диаметром 1500 мм реализуется следующим образом. На колошник открытой печи порциями загружается шихта, состоящая из 300 кг кварцита, 150 кг кокса (Wp≃10% ) и 60-80 кг одубины. По ходу всей плавки через каждый электрод в подэлектродные полости вдувается колошниковый газ от закрытых печей, выплавляющих 45-65%-ный ферросилиций. Расход вдуваемого газа на 1 электрод составляет ≈ 0,4-0,73 м3/мин в начале плавки и постепенно снижается до 0,3-0,4 м3/мин перед выпуском. Вдувание газа во время выпуска сплава не прерывается, что соответствует расходу 3-4,8 м3/100 кг кварцита в начале до 2,2-2,9 м3/100 кг кварцита перед выпуском.
Выпуск металла производится раз в два часа. Вес металла за 1 выпуск составляет 2,7 т. Расход электроэнергии на тонну сплава 12600-14800 кВтч. Расход электродной массы 35-48 кг/т.
Пример 3. Плавка ферросилиция марки ФС75 реализуется в печи 22 МВА следующим образом. Плавка ведется в открытой печи. На колошник загружается шихта порциями, состоящими из 300 кг кварцита, 150 кг коксика (Wp≈ 10% ), 35 кг железной стружки и 35-100 кг древесной щепы. По ходу плавки через каждый электрод вдувается колошниковый газ от закрытых печей со скоростью от 0,4-0,6 м3/мин в начале плавки до 0,3-0,4 м3/мин перед выпуском, что соответствует расходу 1,9-2,8 м3/100 кг кварцита в начале и 1,4-1,9 м3/100 кг кварцита в конце плавки. Выпуск сплава производится 4 раза в смену. Вес ферросилиция за 1 выпуск 4-4,2 т. Расход электроэнергии 9-9,6 тыс. кВт. Расход электродной массы составляет 25-30 кг/т.
Пример 4.С использованием физико-химических моделей для плавки сплавов - кремния, ферросилиция ФС90 и ФС75 определили объем реакционных газов в высокотемпературной зоне РТП и с учетом размеров подъэлектродных полостей определили необходимый для понижения концентрации SiOгаз расход вдуваемого газа, а также теоретический ( без учета поломок и окисления электродов при простоях печи) расход электродов. В соответствии с моделями они оказались следующими (см. табл.).
Предлагаемый способ плавки по сравнению с прототипом позволяет:
уменьшить расход электродов или электродной массы при плавке сплавов с повышенным содержанием кремния на 30-100 кг/т,
повысить извлечение кремния, особенно при вдувании кислород-порошковой смеси из кислорода и нефтекокса на 2-4%
уменьшить расход электродов или электродной массы при плавке сплавов с повышенным содержанием кремния на 30-100 кг/т,
повысить извлечение кремния, особенно при вдувании кислород-порошковой смеси из кислорода и нефтекокса на 2-4%
Claims (5)
1. Способ плавки технического кремния и высококремнистых сортов ферросилиция, включающий загрузку шихты, ее непрерывное проплавление, вдувание в подэлектродные полости газа, периодический выпуск металла и непрерывное удаление газообразных продуктов плавки, отличающийся тем, что в качестве шихты используют кварцит, смесь восстановителей и древесной щепы, а в качестве газа, вдуваемого в подэлектродные полости, газ, содержащий оксид углерода, при этом дополнительно регулируют состав газа, омывающего торцы электродов, поддерживая в нем концентрацию SiO (газ) 20 25% а отношение SiO/CO 0,25 - 0,33.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве газа, содержащего оксид углерода, используют колошниковый газ от закрытых рудно-термических печей.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве газа, содержащего оксид углерода, используют газопорошковую смесь, образующую при нагревании оксид углерода.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве газопорошковой смеси используют смесь кислорода, или воздуха, или углекислоты, или паров воды с мелочью нефтяного кокса из каменного угля, взятых в эквивалентном соотношении.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в начале плавки в подэлектродную полость вдувают газ, содержащий оксид углерода, в количестве 1,9 6,2 м3/100 кг кварцита, а к концу плавки его количество постепенно понижают до 1,3 3,7 м3/100 кг кварцита.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94031009A RU2086696C1 (ru) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | Способ плавки технического кремния и высококремнистых сортов ферросилиция |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94031009A RU2086696C1 (ru) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | Способ плавки технического кремния и высококремнистых сортов ферросилиция |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94031009A RU94031009A (ru) | 1996-06-27 |
| RU2086696C1 true RU2086696C1 (ru) | 1997-08-10 |
Family
ID=20159926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94031009A RU2086696C1 (ru) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | Способ плавки технического кремния и высококремнистых сортов ферросилиция |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2086696C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716906C1 (ru) * | 2019-10-23 | 2020-03-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Регионстрой", ООО "Регионстрой" | Способ выплавки кремния и ферросилиция |
-
1994
- 1994-08-23 RU RU94031009A patent/RU2086696C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Рысс М.А. Производство ферросплавов. - М.: Металлургия, 1985, с. 58 - 75. 2. Авторское свидетельство СССР N 1206319, кл. C 21 C 5/56, 1986. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716906C1 (ru) * | 2019-10-23 | 2020-03-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Регионстрой", ООО "Регионстрой" | Способ выплавки кремния и ферросилиция |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94031009A (ru) | 1996-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100364934B1 (ko) | 제철 및 제강 방법 | |
| TW518366B (en) | Method of producing molten iron in duplex furnaces and molten iron product manufactured thereby | |
| JP6413710B2 (ja) | 直流アーク式電気炉による高純度鋼の製造方法 | |
| JP5552754B2 (ja) | アーク炉の操業方法 | |
| SE452476B (sv) | Forfarande for smeltning av jernskrot | |
| CA1224336A (en) | Process of producing liquid carbon-containing iron | |
| JP5236926B2 (ja) | 溶鋼の製造方法 | |
| KR101341758B1 (ko) | 야자 껍질탄을 이용한 아크로 제강방법 | |
| CA2935206C (en) | Method for making steel in an electric arc furnace and electric arc furnace | |
| FI68657B (fi) | Foerfarande foer autogen braenning av basmetallsulfidmaterial med en syrehaltig gas | |
| US5423951A (en) | Process of continuously making coke of high density and strength | |
| FI70259B (fi) | Saett att framstaella ferrokisel | |
| RU2086696C1 (ru) | Способ плавки технического кремния и высококремнистых сортов ферросилиция | |
| US20180305778A1 (en) | Method for making steel in an electric arc furnace | |
| JPS61104013A (ja) | 溶融鋼からみ中に含有されている鉄の回収方法 | |
| RU2068008C1 (ru) | Способ плавки высококремнистого ферросилиция и технического кремния | |
| Dmitriev et al. | Making Sinter from Concentrate of Low-Grade Manganese Ore for Use in the Production of Ferrosilicomanganese. | |
| RU2107738C1 (ru) | Способ выплавки стали из металлолома в дуговой электропечи | |
| RU2059013C1 (ru) | Способ выплавки ферросилиция | |
| JPH02200713A (ja) | 溶銑の製造装置および製造方法 | |
| RU2153023C1 (ru) | Способ переработки минерального сырья, содержащего марганец, с извлечением металлов | |
| RU2771888C1 (ru) | Способ выплавки стали из металлолома в дуговой электропечи | |
| RU2108399C1 (ru) | Способ выплавки стали в дуговых электропечах из металлолома | |
| RU2109215C1 (ru) | Способ переработки отходов | |
| SU1507840A1 (ru) | Шихта дл выплавки силикомарганца |