RU2139938C1

RU2139938C1 - Method of processing of iron-manganese raw material

Info

Publication number: RU2139938C1
Application number: RU98112984/02A
Authority: RU
Inventors: Е.Ф. Вегман; С.Е. Лазуткин; С.С. Лазуткин
Original assignee: ООО "Корпорация СиВ"
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 1999-10-20

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, particularly, preparation of raw materials for blast-furnace and ferroalloy production processes; applicable in metal smelting from low-grade iron-manganese raw materials in furnaces of liquid-phase reduction. SUBSTANCE: iron-manganese raw material is smelted in furnace of liquid phase reduction with supply of coal, fluxes and blowing with oxygen-containing gas. Due to liberation in burning of coal of carbon and liberation from liquid bath of gases CO and H₂, iron-manganese raw material is melted and partially reduced to form metal and slag. In so doing, Mn:Fe ratio is brought up to 10 and more and phosphorous content is brought to 0.05-0.2% and less. Initial material is used in form of materials with Mn:Fe ratio of less than 10, particularly, equalling 2-8. EFFECT: lower cost of processing of iron-manganese raw materials. 3 cl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к подготовке сырьевых материалов для доменного и ферросплавного производства, и может быть применено при выплавке металла в печах жидкофазного восстановления из низкосортных руд и их суррогатов, содержащих марганец и железо. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the preparation of raw materials for blast furnace and ferroalloy production, and can be used in metal smelting in liquid-phase reduction furnaces from low-grade ores and their surrogates containing manganese and iron.

Известен способ переработки низкосортного железомарганцевого сырья, включающий проплавление железомарганцевого сырья в электропечи с использованием в качестве восстановителя жидких углеводородов, раздельный выпуск металла и шлака и использование полученного марганцовистого шлака для выплавки ферромарганца /1/. A known method of processing low-grade ferromanganese raw materials, including the melting of ferromanganese raw materials in an electric furnace using liquid hydrocarbons as a reducing agent, the separate release of metal and slag and the use of the obtained manganese slag for smelting ferromanganese / 1 /.

Недостатком известного способа является применение электропечи и жидких углеводородов для выплавки металла и марганцoвиcтoгo шлака, что удорожает процесс первичной переработки низкосортного железомарганцевого сырья. The disadvantage of this method is the use of electric furnaces and liquid hydrocarbons for smelting metal and manganese slag, which increases the cost of the primary processing of low-grade ferromanganese raw materials.

Известен способ плавки железорудного сырья в жидкой ванне, включающий расплавление сырья в жидкой шлаковой ванне, барботирование кислородсодержащим газом, подачу твердого топлива и руды, дожигание отходящих при восстановлении газов и подачи углеводородного топлива /2/. Способ использует дешевый восстановитель и теплоноситель, но не предусматривает переработку железомарганцевого сырья. A known method of melting iron ore in a liquid bath, including the melting of raw materials in a liquid slag bath, sparging with oxygen-containing gas, the supply of solid fuel and ore, the afterburning of the exhaust gases and the supply of hydrocarbon fuel / 2 /. The method uses a cheap reducing agent and coolant, but does not provide for the processing of ferromanganese raw materials.

Наиболее близким по технической сущности и дocтигаемому результату к изобретению является известный способ переработки железомарганцевого сырья, включающий его расплавление при подаче углеродсодержащего материала, частичное восстановление расплава с образованием металла и шлака, раздельный выпуск металла и шлака и направление полученного шлака на выплавку ферромарганца в доменных и/или ферросплавных печах /3/. Недостатком известного способа является высокая стоимость получаемого марганцовистого шлака за счет применения электропечи и использования для рафинирования получаемого малофосфористого шлака расходуемых металлических электродов. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a known method of processing ferromanganese raw materials, including its melting when feeding a carbon-containing material, partial reduction of the melt with the formation of metal and slag, separate release of metal and slag, and directing the resulting slag to smelting ferromanganese in blast furnaces and / or ferroalloy furnaces / 3 /. The disadvantage of this method is the high cost of the resulting manganese slag due to the use of an electric furnace and the use of consumable metal electrodes for refining the resulting low-phosphorus slag.

Технической задачей изобретения является удешевление известного способа переработки железомарганцевого сырья. Решение данной задачи достигается тем, что в известном способе переработки железомарганцевого сырья, включающем его расплавление при подаче углеродсодержащего материала, частичное восстановление расплава с образованием металла и шлака, раздельный выпуск металла и шлака и направление полученного шлака на выплавку ферромарганца в доменных и/или ферросплавных печах, плавление и частичное восстановление железомарганцевого сырья осуществляют в печи жидкофазного восстановления в барботируемом слое жидкого шлака при подаче флюсов, угля в качестве углеродсодержащего материала и вдувании кислородсодержащего газа через два ряда фурм, при этом в получаемом шлаке соотношение Mn:Fe доводят до 10 и более. An object of the invention is to reduce the cost of the known method of processing ferromanganese raw materials. The solution to this problem is achieved by the fact that in the known method of processing iron-manganese raw materials, including its melting when feeding a carbon-containing material, partial recovery of the melt with the formation of metal and slag, separate production of metal and slag and the direction of the resulting slag for smelting ferromanganese in blast and / or ferroalloy furnaces , melting and partial reduction of iron-manganese raw materials is carried out in a liquid-phase reduction furnace in a bubbling layer of liquid slag when fluxes, coal are supplied as a carbonaceous material and blowing oxygen-containing gas through the two rows of tuyeres, wherein the ratio of Mn in the produced slag is: Fe was adjusted to 10 or more.

Решение технической задачи изобретения достигается также тем, что в качестве исходного железомарганцевого сырья используют материалы с отношением содержаний Mn и Fe менее 10, в частности от 2 до 8, а также тем, что содержание фосфора в шлаке доводят в процессе плавки до 0,05 -0,2%. The solution of the technical problem of the invention is also achieved by the fact that as the starting ferromanganese raw materials are used materials with a ratio of the contents of Mn and Fe less than 10, in particular from 2 to 8, and also by the fact that the phosphorus content in the slag is adjusted to 0.05 in the smelting process 0.2%.

Способ осуществляется следующим образом. Некондиционная железомарганцевая руда любого минералогического состава непрерывно загружается вместе с необходимым количеством некоксующегося угля, известняка или извести в печь жидкофазного восстановления РОМЕЛТ, работающую с вдуванием обогащенного кислородом воздушного дутья в барботируемый слой жидкого шлака через нижний ряд фурм и с вдуванием технического кислорода через второй ряд фурм над слоем шлака. За счет тепла, выделяющегося при сгорании C загружаемого угля в слое барботируемого шлака, а также выделяющихся CO и H2 над слоем шлака, железомарганцевая руда расплавляется и оксиды железа, а также ряда других металлов, например никеля, меди и др., восстанавливаются углеродом угля с образованием чугуна. При этом, как показали многочисленные балансовые плавки на печи РОМЕЛТ, марганец, фосфор и сера распределяются между чугуном, шлаком и газом в следующих пропорциях (в %) (см. таблицу). The method is as follows. Substandard ferromanganese ore of any mineralogical composition is continuously loaded together with the required amount of non-coking coal, limestone or lime into the ROMELT liquid-phase reduction furnace, which works by blowing oxygen-enriched air blast into a bubbling layer of liquid slag through the bottom row of tuyeres and blowing technical oxygen through the second row of tuyeres above a layer of slag. Due to the heat generated during the combustion of C of the loaded coal in the layer of bubbling slag, as well as the released CO and H2 above the slag layer, iron-manganese ore is melted and iron oxides, as well as a number of other metals, for example nickel, copper, etc., are reduced by carbon carbon with the formation of cast iron. Moreover, as shown by numerous balance melts on the ROMELT furnace, manganese, phosphorus and sulfur are distributed between cast iron, slag and gas in the following proportions (in%) (see table).

Образующиеся чугун и шлак выпускают из печи раздельно через чугунную и шлаковую летки. Жидкий шлак после грануляции можно использовать для выплавки из него высокосортного ферромарганца, что возможно только при отношении содержаний Mn и Fe в шлаке не менее 10. При отношениях Mn:Fe менее 10 невозможно выплавить в доменной печи ферромарганец с содержанием Mn более 70%. В свою очередь, высокая эффективность предложенного способа достигается только при использовании железомарганцевого сырья с отношением содержаний в нем этих металлов менее 10, в частности с отношением 2 - 8. Для получения кондиционного по фосфору ферромарганца из получаемого по предложенному способу марганцовистого шлака необходимо доводить содержание фосфора в нем до 0,05 - 0,2% и менее, что можно делать, изменяя окисленность получаемого шлака. The resulting cast iron and slag are discharged from the furnace separately through cast iron and slag tap holes. After granulation, liquid slag can be used to melt high-grade ferromanganese from it, which is possible only with a ratio of Mn and Fe in the slag of at least 10. With Mn: Fe ratios of less than 10, ferromanganese with an Mn content of more than 70% cannot be smelted. In turn, the high efficiency of the proposed method is achieved only when using ferromanganese raw materials with a ratio of the content of these metals in it less than 10, in particular with a ratio of 2 - 8. In order to obtain phosphorus-conditioned ferromanganese from the manganese slag obtained by the proposed method, it is necessary to bring the phosphorus content into it to 0.05 - 0.2% or less, which can be done by changing the oxidation of the resulting slag.

Изобретение иллюстрируется следующим примером его использования. The invention is illustrated by the following example of its use.

Низкосортную Усинскую железомарганцевую руду, содержащую (в %) Fe-5,32, Mn-25,03, P-0,17, S-0,8 (отношение содержаний Mn и Fe равно 4,7), проплавляли в печи РОМЕЛТ с использованием некоксующегося кузнецкого угля (C - 65,9%, летучих - 20%, S - 0,46%) и известняка. В нижний ряд фурм вдували дутье с концентрацией кислорода 40%, а в верхний - технический кислород. В результате плавки получили чугун и марганцовистый шлак следующего состава:
Чугун, %: Fe - 89,8; Mn - 3,94; C - 4,4; P - 1,46; Si - 0,3; S - 0,45.The low-grade Usinsky iron-manganese ore containing (in%) Fe-5.32, Mn-25.03, P-0.17, S-0.8 (the ratio of the contents of Mn and Fe is 4.7) was melted in a ROMELT furnace with using non-coking Kuznetsk coal (C - 65.9%, volatile - 20%, S - 0.46%) and limestone. A blast with an oxygen concentration of 40% was blown into the lower row of tuyeres, and technical oxygen into the upper row. As a result of smelting, pig iron and manganese slag of the following composition were obtained:
Cast iron,%: Fe - 89.8; Mn 3.94; C 4.4; P is 1.46; Si - 0.3; S is 0.45.

Шлак, %: FeO - 0,16; MnO - 41,2; P₂O₅ - 0,18; SiO₂ - 27,63; Al₂O₃ - 31,02; CaO - 24,38, MgO - 3,29.Slag,%: FeO - 0.16; MnO 41.2; P ₂ O ₅ - 0.18; SiO ₂ 27.63; Al ₂ O ₃ - 31.02; CaO 24.38; MgO 3.29.

В полученном шлаке отношение содержаний Mn и Fe составляет 31,91:0,12= 265,9. Из такого шлака можно выплавлять ферромарганец с содержанием Mn 85 - 88%. Содержание фосфора в шлаке составляет 0,08%, что обеспечивает получение из него ферромарганца, чистого по фосфору. In the resulting slag, the ratio of the contents of Mn and Fe is 31.91: 0.12 = 265.9. Ferromanganese with a Mn content of 85 - 88% can be smelted from such slag. The phosphorus content in the slag is 0.08%, which ensures the production of pure phosphorus ferromanganese from it.

Таким образом, переработка по предложенному способу низкосортного железомарганцевого сырья позволяет вовлечь в сферу металлургического передела некондиционные марганцевые руды, а также шлаки ферросплавного производства с низким отношением в них содержаний Mn и Fe и получать из них, проплавляя в печи РОМЕЛТ, высококачественное сырье, пригодное для выплавки высших сортов ферромарганца. Thus, processing according to the proposed method of low-grade ferromanganese raw materials allows us to involve substandard manganese ores, as well as ferroalloy slags with a low ratio of Mn and Fe contents in the metallurgical sector, and to obtain high-quality raw materials suitable for smelting from them in the ROMELT furnace higher grades of ferromanganese.

Claims

1. A method of processing iron-manganese raw materials, including its melting when feeding a carbon-containing material, partial reduction of the melt with the formation of metal and slag, separate production of metal and slag and the direction of the resulting slag for smelting ferromanganese in blast and / or ferroalloy furnaces, characterized in that it melts and partial reduction of ferromanganese raw materials is carried out in a liquid-phase reduction furnace in a bubbling layer of liquid slag when fluxes, coal are supplied as carbon-containing ma terial and blowing oxygen-containing gas through two rows of tuyeres, while in the resulting slag the ratio Mn: Fe is adjusted to 10 or more.

2. The method according to claim 1, characterized in that as the starting ferromanganese raw material, materials with a ratio of Mn and Fe contents of less than 10, in particular from 2 to 8, are used.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the phosphorus content in the resulting slag is adjusted to 0.05 - 0.2 or less.