RU2023042C1

RU2023042C1 - Charge for carbonic ferromanganese melting

Info

Publication number: RU2023042C1
Authority: RU
Inventors: Н.В. Толстогузов; В.Ф. Гуменный
Original assignee: Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1991-06-24
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: charge has components at the following ratio, wt. -%: calcined carbonate ore 43-57; briquets made of calcium-chloride concentrate and coke 23.5-36.0; flux 4.5-7.5; iron chip 4-5; coke 8.5-10.5. Briquets consist of the following components, wt.-%: calcium-chloride concentrate 71.5-73.5; coke 22-26, and binder 2.5-4.5. Charge is used for ferroalloy production. EFFECT: enhanced quality of charge. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для производства ферросплавов. The invention relates to ferrous metallurgy and can be used for the production of ferroalloys.

Карбонатные руды находят при производстве марганцевых ферросплавов все большее применение. Однако эти руды отличаются высоким содержанием фосфора. Поэтому выплавка из них стандартных по фосфору сплавов связана с большими трудностями. Carbonate ores are increasingly used in the production of manganese ferroalloys. However, these ores are high in phosphorus. Therefore, the smelting of standard phosphorus alloys is associated with great difficulties.

Известна шихта для плавки углеродистого ферромарганца, включающая карбонатную руду, флюсы (доломит и известняк), железную стружку и кокс, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбонатная руда 76-78 Железная стружка 2-4 Известняк 10-12 Кокс 12-15
Однако даже при введении в эту шихту значительных количеств железной стружки, например при выплавке сплавов с содержанием марганца 70%, концентрация фосфора в металле не снижается ниже 0,60-0,70%. Велики и кратность шлака (

1,8 т/т) и расход электроэнергии (

4400-4500 кВт/т) и потери марганца с отвальным шлаком (> 20%).A known mixture for melting carbon ferromanganese, including carbonate ore, fluxes (dolomite and limestone), iron shavings and coke, in the following ratio, wt.%: Carbonate ore 76-78 Iron shavings 2-4 Limestone 10-12 Coke 12-15
However, even when significant amounts of iron chips are introduced into this charge, for example, in the smelting of alloys with a manganese content of 70%, the concentration of phosphorus in the metal does not decrease below 0.60-0.70%. The slag ratio is also large (

1.8 t / t) and power consumption (

4400-4500 kW / t) and losses of manganese with dump slag (> 20%).

Наиболее близкой к заявляемой является шихта, состоящая из обожженной карбонатной руды, малофосфористого шлака (МФШ), железной стружки, флюсов и кокса, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Обожженная карбонатная руда (агломерат) 48,5-58,9 МФШ 12,0-21,7 Железная стружка 1,0-2,0
Флюсы (доломит, известняк) 16,0-17,0 Кокс 11,5-12,9
На этой шихте удается получать сплав с содержанием фосфора 0,25-0,35%. Однако показатели плавки ферромарганца при этом получаются очень низкими. Расход электроэнергии превышает 4300 кВтч/т, а извлечение марганца не превышает 65-70%.Closest to the claimed is a mixture consisting of calcined carbonate ore, malophosphorous slag (MFS), iron shavings, fluxes and coke, in the following ratio of components, wt.%:
Calcined carbonate ore (sinter) 48.5-58.9 MFSh 12.0-21.7 Iron shavings 1.0-2.0
Fluxes (dolomite, limestone) 16.0-17.0 Coke 11.5-12.9
On this charge, it is possible to obtain an alloy with a phosphorus content of 0.25-0.35%. However, ferromanganese smelting indices in this case are very low. Electricity consumption exceeds 4300 kWh / t, and manganese extraction does not exceed 65-70%.

Целью изобретения является уменьшение расхода электроэнергии и кокса. The aim of the invention is to reduce the consumption of electricity and coke.

Поставленная цель достигается тем, что в шихту, содержащую обожженную карбонатную руду, известняк или доломит, железную стружку и кокс, дополнительно вводят брикеты из кальцийхлоридного марганцевого концентрата (КХО), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Обожженная карбонатная руда 43,0-57,5
Брикеты из кальцийхлорид- ного концентрата 23,5-36,0 Известняк или доломит 4,5-7,5 Железная стружка 4,0-5,0 Кокс 8,5-10,5
Поставленная цель достигается также тем, что брикеты из кальцийхлоридного концентрата имеют следующий состав, мас.%:
Концентрат кальций- хлоридный 71,5-73,5 Коксовая мелочь 22,0-26,0 Связующее 2,5-4,5
Введение в шихту брикетов, состоящий из КХО, мелочи, кокса и связующего позволяет на 30-50% , т.е. почти вдвое уменьшить расход металлургического кокса, заменив его мелочью. Это значительно понижает электропроводность шихты, позволяет повысить рабочее напряжение и уменьшить потери электроэнергии в короткой сети на 18,5-22% и только за счет уменьшения потерь в короткой сети уменьшить расход электроэнергии на 100-220 кВтч/т. Кроме того, повышается и извлечение марганца, что в свою очередь понижает расход электроэнергии еще на 200-300 кВтч/т.This goal is achieved by the fact that briquettes from calcium chloride manganese concentrate (KHO) are additionally introduced into a mixture containing calcined carbonate ore, limestone or dolomite, iron shavings and coke, in the following ratio, wt.%:
Calcined Carbonate Ore 43.0-57.5
Calcium chloride concentrate briquettes 23.5-36.0 Limestone or dolomite 4.5-7.5 Iron chips 4.0-5.0 Coke 8.5-10.5
This goal is also achieved by the fact that the briquettes of calcium chloride concentrate have the following composition, wt.%:
Calcium concentrate - chloride 71.5-73.5 Coke breeze 22.0-26.0 Binder 2.5-4.5
The introduction of briquettes into the mixture, consisting of KHO, fines, coke and a binder allows 30-50%, i.e. almost halve the consumption of metallurgical coke, replacing it with trifles. This significantly reduces the electrical conductivity of the charge, allows you to increase the operating voltage and reduce energy losses in a short network by 18.5-22% and only by reducing losses in a short network to reduce energy consumption by 100-220 kWh / t. In addition, the extraction of manganese is also increased, which in turn reduces the energy consumption by another 200-300 kWh / t.

Попытки применения при плавке ферромарганца брикетов с введенным в них восстановителем известны. Однако подобные брикеты с использованием в них обычных концентратов давали отрицательные результаты. Показатели плавки не только не улучшились, но и были заметно более низкими, чем в том случае, когда брикеты в шихте отсутствовали. Последнее связано с тем, что брикеты, изготовленные из обычных руд и концентратов, рассыпаются. Это объясняется, как показали проведенные исследования, тем, что восстановление марганца по реакции
MnO + (1 + X)C = MnC_x + CO (1) происходит при Т ≥ 1690К, тогда как благодаря высокому содержанию в рудах SiO₂ и образованию силикатов начинается плавление брикетов при температуре Т

1500К. Образование силикатов, как известно, начинается в твердой шихте и с большой скоростью идет при 1200-1300К, поэтому избежать раннего шлакообразования невозможно. Образование силикатов понижает активность MnO и примерно на 100К повышает температуру начала его восстановления. Самое же главное, раннее шлакообразование приводит к сегрегации шихты по удельному весу. Брикеты из обычной руды при этом распадаются, а кокс из брикетов всплывает, что и является главной причиной неудовлетворительного восстановления MnO из брикетов, изготовленных из обычной руды. В данном изобретении брикеты изготавливаются из кальцийхлоридного концентрата (Mn 59-64%; SiO₂

0,5%; CaCl₂

3-5%; Fe 0,02-0,5%). Марганец в этом концентрате в основном представлен гаусманитом (Mn₃O₄) и монооксидом (MnO). Концентрация SiO₂ в нем ничтожна. Температура плавления MnO, как известно, составляет

2123К, что более чем на 400К превышает температуру начала восстановления MnO. Поэтому тесное смешение КХО с восстановителем позволяет не только уменьшить количество кокса в шихте, но и ускорить восстановление MnO.Attempts to use briquettes with a reducing agent introduced into them when melting ferromanganese are known. However, such briquettes using conventional concentrates in them gave negative results. Smelting indices not only did not improve, but were also significantly lower than when briquettes were absent in the charge. The latter is due to the fact that briquettes made from ordinary ores and concentrates crumble. This is explained, as shown by studies, the fact that the restoration of manganese by reaction
MnO + (1 + X) C = MnC _x + CO (1) occurs at T ≥ 1690K, while due to the high SiO ₂ content in the ores and the formation of silicates, briquettes begin to melt at a temperature T

1500K. The formation of silicates, as is known, begins in a solid charge and proceeds at a high speed at 1200–1300 K, so it is impossible to avoid early slag formation. The formation of silicates decreases the activity of MnO and increases the temperature of the beginning of its reduction by approximately 100K. Most importantly, early slag formation leads to the segregation of the mixture by specific gravity. In this case, briquettes from ordinary ore decompose, and coke from briquettes floats up, which is the main reason for the unsatisfactory reduction of MnO from briquettes made from ordinary ore. In this invention, the briquettes are made from calcium chloride concentrate (Mn 59-64%; SiO ₂

0.5%; CaCl ₂

3-5%; Fe 0.02-0.5%). Manganese in this concentrate is mainly represented by hausmanite (Mn ₃ O ₄ ) and monoxide (MnO). The concentration of SiO ₂ in it is negligible. The melting point of MnO is known to be

2123K, which is more than 400K higher than the temperature at which MnO reduction begins. Therefore, close mixing of CWC with a reducing agent allows not only to reduce the amount of coke in the charge, but also to accelerate the recovery of MnO.

С другой стороны, показатели плавки ферромарганца определяются в значительной мере соотношением между расходом брикетов и расходом обожженной карбонатной руды. Это соотношение определяет количество образующегося в ходе плавки шлака и, следовательно, определяет и величину потерь марганца с отвальным шлаком и величину потерь испарением. Минимальные потери марганца с отвальным шлаком и испарением имеют место при кратности шлака примерно равной 0,5-0,75. При большем количестве шлака растут как потери с отвальным шлаком невосстановленного марганца, так и потери металла в виде корольков, брызг и скрапин и др. С другой стороны уменьшение кратности шлака меньше 0,5, особенно при плавке ферромарганца в современных сверхмощных электропечах, также увеличивает потери марганца, в особенности потери испарением. Последнее связано с тем, что при кратности шлака менее 0,5 очень трудно избежать дугового режима и, следовательно, местных интенсивных перегревов металла. On the other hand, ferromanganese smelting indices are determined to a large extent by the ratio between the consumption of briquettes and the consumption of calcined carbonate ore. This ratio determines the amount of slag formed during melting and, therefore, determines the amount of loss of manganese with dump slag and the amount of loss by evaporation. The minimum loss of manganese with dump slag and evaporation takes place with a slag ratio of approximately 0.5-0.75. With a larger amount of slag, both losses with dump slag of unreduced manganese increase, as well as metal losses in the form of kings, splashes and scrapes, etc. On the other hand, a decrease in the slag ratio of less than 0.5, especially when smelting ferromanganese in modern heavy-duty furnaces, also increases losses Manganese, especially loss by evaporation. The latter is due to the fact that when the slag multiplicity is less than 0.5, it is very difficult to avoid the arc mode and, therefore, local intense overheating of the metal.

П р и м е р 1. Из кальцийхлоридного концентрата и кокса фракций 0,25 мм приготовили брикеты. Брикеты испытали в сыром состоянии, после обжига, а также при высоких температурах. Для сравнения испытали брикеты из окисного концентрата (Mn 42%, SiO₂ 17,5%). Результаты их испытания приведены в табл. 1.PRI me R 1. Briquettes were prepared from calcium chloride concentrate and coke fractions of 0.25 mm. Briquettes were tested in a wet state, after firing, as well as at high temperatures. For comparison, briquettes from oxide concentrate were tested (Mn 42%, SiO ₂ 17.5%). The results of their testing are given in table. 1.

П р и м е р 2. В печи 100 КВА провели серию плавок на шихте, состоящей из обожженной карбонатной руды, брикетов, железной стружки флюсов и кокса. Для сравнения провели плавку на шихте с МФШ (прототип). Их результаты приведены в табл. 2. PRI me R 2. In a furnace 100 KVA conducted a series of heats on the charge, consisting of calcined carbonate ore, briquettes, iron chips flux and coke. For comparison, melting was carried out on a charge with MFSh (prototype). Their results are given in table. 2.

Плавка на шихте с брикетами из кальций-хлоридного концентрата позволяет значительно уменьшить кратность шлака и расход электроэнергии при плавке ферромарганца, а также уменьшить расход кускового кокса на единицу сплава и по сравнению с прототипом уменьшить расход электроэнергии на 1000-1200 кВтч, в том числе за счет уменьшения потерь в короткой сети на 200 кВтч/т. Melting on a charge with briquettes of calcium chloride concentrate can significantly reduce the slag rate and energy consumption during smelting of ferromanganese, as well as reduce the consumption of lump coke per unit alloy and, in comparison with the prototype, reduce the energy consumption by 1000-1200 kWh, including due to reduction of losses in a short network by 200 kWh / t.

Claims

1. MIXTURE FOR Smelting CARBON FERROMARGANESE, including calcined carbonate ore or agglomerate, fluxes, iron chips and coke, characterized in that, in order to reduce energy consumption and coke, it additionally contains briquettes of calcium chloride concentrate and coke with the following ratios of components wt.%
Calcined carbonate ore or sinter 43.0 - 57.5
Briquettes of calcium chloride concentrate and coke 23.5 - 36.0
Flux 4.5 - 7.5
Iron shavings 4.0 - 5.0
Coke 8.5 - 10.5
2. The mixture according to claim 1, characterized in that the briquettes consist of the following components, wt.%
Calcium Chloride Concentrate 71.5 - 73.5
Coke 22.0 - 26.0
Binder 2.5 - 4.5