SU1148885A1 - Способ выплавки металлического марганца - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ВШЛАВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО МАРГАНЦА электросиликотермическим восстановлением, включающий расплавление марганцевого сырь , флюса и части силикомарганца и введение в рудно-флюсовьй расплав остальной части силикомарганца, о тличающийс  тем, что, с целью снижени  расхода электроэнергии , повьшени  степени извлечени  марганца в металд и использовани  силикомарганца, расплавление ,ведут с использованием в качестве марганцевого сьфь  хлоркальцйевого концентрата , вз того в количестве 520555 кг/т в смеси с известью, доломитом и частью силикомарганца, перёд введением остальной части сшшкомарганца в количестве 47-53% его брикетируют с хлоркальциевым концентратом , известью, доломитом, алюминием , и св зующим и прокаливают. 2.Способ по п. 1, о т л и чающийс  тем, что на расплавление шихту подают в следующем соотношении компонентов, мас.%: Хлоркальциевый концентрат 52,0-55,5 Доломит10,5-12,5 Силикомарганец 21,0-24,0 j ИзвестьОстальное 3.Способ по пп. 1 и 2,о т л и (Л чающийс  тем, что на брикетирование шихту подают,в следующем соотношении компонентов, мас.%: Силикомарганец 44,5-47,9 Хлоркальциевый 35,5-37,0 концентрат Доломит 8,0-9,0 4; Алюминий 2,6-3,5 эо Св зующее 0,5-1,2 00 00 СП Известь Остальное 4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч аю щ и и с   тем, что брикеты ввод т в рудно-флюсовьй расплав при соотношении расплав-брике-гы 2,0-2,15:1.

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к производству металлического марганца. Известен алюмотермический способ производства металлического марганца заключающийс  в дроблении, измельчении и смешивании богатого марганцевого сьфь  с порошком алюмини , флюсами и запальной смесью и проплав лении этой шихты..В результате взаим действи  составл ющих шихты образуетс  металлический марганец 1. Недостатком процесса  вл етс  то, что даже при выборе особо чистог и богатого по марганць сырь  сплав получаетс  загр зненным фосфором, алюминием и другими примес ми вследствие недостаточной чистоты используемых руд по этим элементам. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  способ выплав ки металлического марганца электросиликотермическим восстановлением, включающий расплавление марганцевого сырь  и флюса и введение в руднофлюсовый расплав силикомарганца. По этому способу марганцевьш концент рат, бесфосфористьш шлак, восстанавливают кремнием силикомарганца, дл  чего концентрат в смеси с известью и частью силикомарганца ( от общег расхода силикомарганца) задают в печь. Как только вс  шихта расплавитс , хорошо прогреетс , в печь загружают остальной силикомарганец в твердом или жидком виде. Причем силикомарганец загружают част ми, дл  лучшего использовани  кремни . Дл  ускорени  рафинировани  металла от кремни  за счет его перемешивани  за 30 мин до конца плавки ра.сплав продувают 2-4 раза воздухом под давлением 3-4 атм. После последней продувки металл и шлак выпускают в каскадно установленные стальные ковши. Дл  более полного отделени  металла от шлака и понижени  темпера туры металла ковш выдерживают в течение 3ч, после чего металл разливают в металлические изложницы 2J. Недостатками известного процесса  вл ютс  повышенньй расход электроэнергии за счет длительности рафинироваии , низкое извлечение марганца из бесфосфрристого шлака (/«46,5), низка  степень использовани  кремни  силикомарганца (v71%) Наличие в конечном шлаке манганозита и тефроита свидетельствуют о том, что восстановление протекает не до конца вследствие того, что протекание восстановительных процессов лимитируетс  скоростью диффузионного растворени  твердых кусочков силикомарганца, вводимых в шлакофлюсовый расплав. Скорость диффузионного растворени  лимитируетс  .диффузионным процессом, подводом кремни  и закиси марганца к поверхности раздела фаз и отводом продуктов реакции в металл и шлак. На поверхности холодного кусочка силикомарганца , в момент попадани  его в расплав, образуетс  тверда  пленка шлака, котора  затрудн ет процессы массопередачи и теплопередачи, а также плавление силикомарганца. Цель изобретени  - снижение расхода электроэнергии, повьш1ени  степени извлечени  марганца в металл и использовани  силикомарганца. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу выплавки металлического марганца электросштикотермическим восстановлением, включающему расплавление марганцевого сырь , флюса и части силикомарганца и введение в рудно-флюсовьй расплав . остальной части силикомарганца, расплавление ведут с использованием в качестве марганцевого сырь  хлоркальциевого концентрата, вз того в количестве 520-555 кг/т в смеси с известью, доломитом и частью силикомарганца , перед введением остальной части силикомарганца в количестве 47-55% его брикетируют с хлоркальциевым :концентратом, . известью, доломитом , алюминием и св зующим и прокаливают . На расплавление шихту подают при следующем соотношении компонентов, мае.%: Хлоркальциевый концентрат 52,0-55,5 Доломит10,5-12,5 Силикомарганец 21,0-24,0 ИзвестьОстальное На брикетирование шихту подают в следующем соотношении компонентов, мас.%: Силикомарганец 44,5-47,9 Хлоркальциевый концентрат 35,5-37,0 . Доломит8,0-9,0 Алюминий ( вторичный) 2,6-3,5 Св зующее0,5-1,2 ИзвестьОстальное Причем брикеты ввод т в руднофлюсовый расплав при соотношении расплав-брикеты 2,0-2,15:1, Состав используемого хлоркальциевого концентрата приведен в табл. 1. Количество хлоркальциевого , концентрата, задаваемого дл  рафини ровочного расплава, составл ет 520555 кг/т шихты, что  вл етс  оптимальным и обеспечивает нормальное течение плавки. Уменьшение количест ва концентрата / 520 кг/т шихты приводит к тому, что полученный рафини ровочный расплав обеднен окислами марганца, а следовательно, кремний силикомарганца, поступан ций с брике тами, используетс  не полностью и переходит в конечный металл. Увеличение количества концентрата кг/т шихты приводит к повьш енны потер м марганца со шлаком вследствие недостатка восстановител  - кре ни  силикомарганца. Силикомарганец ввод т в состав шихты дл  получени  рафинировочного расплава в количестве 21,0-24,0 мас Введение такого количества силикома ганца уменьшает расход электроэнерг на расплавление рудно-флюсового рас плава, так как благодар  его наличию значительна  часть тепла выдел  етс  по реакции (StOJ При этом благодар  образованию Si(% разжижаетс  рудно-флюсовый расвлав и ускор етс  его плавление, что обеспечивает более полное полез ное использование кремни  силикомар ганца, вводимого с шихтой дл  образовани  рудно-флюсового расплава., Часть силикомарганца (47-55%) ввод т с брикетами. Уменьшение доли силикомарганца, вводимого с брикета ми, 47% снижает полноту протекани восстаиовительных процессов. Кроме того, при этсм снижаетс  эффективность перемешивани . Увеличение дол силикомарганца, вводимого брикетами 55% приводит к тому, что конечный металл отличаетс  повышенным содержанием кремни . Это спЬсобствует повышенному его угару. 54 Состав брикета  вл етс  оптимальным дл  достижени  максимального извлечени  марганца из рафинировочного расплава и повьш1ени  использовани  кремни . Вследствие большой термичности брикета последний раствор етс  в расплаве, при этом образунмдиес  капли реакционноспособного металла, содержащие 15-17% Si, пронизывают слой рафинировочного расплава и, взаимодейству  со свободными окислами марганца, восстанавливают их. Образующийс  при этом конечный шлак обладает высокой жидкоподвижностью и низкой температурой плавлени . Благодар  огромной поверхности, взаимодействи  капель металла с рафинировочным расплавом содержание окислов марганца в шлаке невелико и составл ет/- 5-8%, потери марганца испарением при этом минимальны. Капли металла, пронизыва  рафинировочный расплав, производ т его перемешивание . Как показьшают исследовани , благодар  тонкому смешению силикомарганца и концентрата в брикете происходит чрезвычайно интенсивное восстановление окислов марганца (за 25-30 с на 90-95%). В результате этого концентраци  марганца в капл х металла, образующегос  в брикетах, составл ет 82-85%, а кремни  лишь 15-17%, что, благодар  большой разности в удельных весах капель металла и рафинировочного расплава, способствует успешному перемешиванию последнего. Добавка доломита и извести в бри кеты и смесь расплава обуславливаетс  получением в конечном итоге шлака, содержащего наименьшее количество марганца, обладакнцего высокой жидкоподвижностью, низкой в зкостью и невысокой температурой плавлени . Уменьшение концентрации доломита и извести менее 8,0 и 6,0 MJac.% соответственно в брикете ведет к потер м марганца с,о шлаком. Увеличение содержани  доломита и извести более 9,0 и 7,0 мас.% соответственно ведет к загущению юшака, что также отрицательно сказываетс  на основных показател х процесса. Присутствие в брикетах алюмини  повышает термичность брикета, что ведет к более быстрому протеканию пооаесса растворени  и уменьшению угара кремни . Увеличение навески алюмини  более 3,5 мас.% ведет к повьшению термичности брикета и, как следствие, увеличиваютс  потери марганца испарением. Уменьшение навески алюмини  менее 2,6 мас.% ведет к понижению термичности брикета и увеличению времени рафинировани . Количественное соотношение между раскодом шихты на образование рафинировочного расплава и расходом брикетов должно составл ть 2,02 ,15:1, так как именно такое соотношение обеспечивает получение металлического марганца, соответствующего ГОСТ 6008-75. Изменение этого соотношени  в сторону увеличени  массы брикета приводит к тому, что в конеч . ном металле увеличиваетс  содержание кремни . Изменение соотношени  в сторону увеличени  доли массы шихты дл  рафинировочного расплава приводит к повышенным потер м марганца со ишаком. Силикомарганец и хлоркальциевый концентрат ввод т в состав брикета в количественном соотношении в среднем 1,ЗГ1,0, так как именно это соотношение обеспечивает максимальную скорость и высокую полноту восстановлени  (92-95%) закиси марганца, необходимую термичность брикета и оптимальный состав металла (содержание кремни  15-17%) дл  обработки рафинировочного рудно-флюсового расплава При значительном изменении этого соотношени  в сторону уменьшени  расхода сшшк омар ганца понижаетс  концентраци  кремни  в капле металла а также за счет роста кратности шлака уменьшаетс  термичность брикета, что ведет к потер м марганца и увеличению времени рафинировани . При значительном изменении этого соотношени  в сторону увеличени  расхода силикомарганца также понижаетс  термичность брикета, что приводит к повьш1енному угару кремни  вследст1зие плохого разделени  продуктов реакции и повьпиенным потер м марганца Вьшлавку металлического марганца ведут следующим образом. В нагретую рафинировочную печь загружают шихту, состо щую из хлоркальциевого концентрата, силикомарганца , извести и доломита, дл  приготовлени  рудно-флюсового рафинировочного расплава. Смесь нагревают до полного ее расплавлени . В результате взаимодействи  компонентов шихты окисл ютс  кремний и алюминий силикомарганца и образуютс  рафинировочнЕ й расплав и металлический марганец. Рафинировочный расплав содержит большое количество свободной окиси марганца. На расплав, после его полного расплавлени , задают брикеты приведенного состава. Брикеты нагреваютс  за счет теплопередачи от расплава, и при определенной температуре алюминий начинает взаимодействовать с окислами марганца, вследствие чего начинаетс  взаимодействие кремни  силикомарганца с окислами марганца. В результате этого взаимодействи  образуютс  капли металла с содержанием 15-17% кремни  и шлака. Пронизыва  рафинировочный расплав с высоким содержанием окиси марганца, кремний, содержаащйс  в капл х металла, взаимодействует с окисью марганца. Взаимодействие кремни  металла с рафинировочным расплавом проходит в глубине расплава, поэтому практически весь кремний (96-97%) используетс  па восстановление окислов марганца. Разность удельных весов капель металла и рафинировочного расплава приводит, к перемешиванию последнего. После определенной вьщержки сплав сливают. Пример 1. Получение марганца известным способом. Печь Таммана нагревают до 1650°С и в нее помещают тигель, загруженный следующими материалами: бесфосфористьй шлак 100 г и известь 73,5 г. В табл. 2 приведен состав бесфосфористого шлака. После расплавлени  загруженной смеси в тигель задают обычный передельньй оиликомарганец (СМн 26), состав которого приведен в табл. 3, в количестве 30,4 г, фракции 2-5 мм. Тигель выдерживают в течение 3 мин. Расплавленный металл и шлак выливают в металлическую изложницу, отдел ют один от другого, взвешивают и определ ют химический состав металла и шлака, приведенный в табл. 4. В табл. 5 дан состав конечного шлака. Извлечение марганца пои этом составл ет 60-65%. Полезное использование кремни  72-75%. В табл. 6 поивепены ланные, хасактеоизующие извлечение маоганца из

оаЛиниоовочного расплава и ишюльзование кремни  силикомаоганца. Полученный металлический марганеа соответствует требовани м ГОСТ 6008-75 .

Пример 2. Получение металлического маоганка преплагаемым способом .

Печь Таммана нагревают по 1650°С и помешают в нее тигель, загруженный материалами в количестве, привепенном в табл. 7.

Смесь проплавл ют ПРИ 1650°С и на поверхность задают брикеты, при готовленные из материалов в количестве , приведенном в табл. 8.

Брикеты готов т следутощим образом . Хлоркальциевый концентрат, имеющий фракцию 0,5-1,3 мм, саморассьшающийс  силикомарганец отсеивают , к ним добавл ют измельченный доломит, известь, порошок вторичного алюмини  и св зующее ( 0,8-1,8% от общей массы), тщательно перемешивают и прессуют на лабораторном прессе усилием 10 т в виде таблетки диаметром 2,5-3,0 см и высотой 1,5-2 см. Затем брикеты выдерживают в течение 1 ч при . Составл ющие СаО CaCl Содержание,, мас.% 82,3-87,3 6,0-11,0 3-,4 Компоненты J МпО SiOj FeO Содержание, мас.%57,3 27,9 0,1 КомпонентSi Ш

Содержание, мае.%

29,6 66,9

После проплавлени  брикетов (25-30 с) смесь выдерживают в течение 3 мин. Расплавленный металл и шлак сливают в металлическую изложницу , отдел ют один от другого и определ ют химический состав полученных металла и шлака,

Состав металлического марганца приведен-в табл. У, усредненный состав шлака по трем сери м - в табл. 10

В табл. 11 пр ведем« данлше, карактеркэуюцие испо ьэо ав е кремни  силикомаргаица и извлечекие марга1ща из хлоркальциевого концентрата.

Как видно из полученных данных, извлечение марганца в.предлагаемом способе составл ет 78-81%, а полезное использование кремни  86-91%.

Предлагаемый способ получени  металлического марганца в сравнении с известным позвол ет сократить расход электроэнергии в 1,5 раза, .. повысить извлечение марганца в металл на 15-16%, увеличить полезное использование кремни  на 12-15%, уменьшить кратность шлака в 2-3 раза и, кроме того, снизить содержание фосфора в металле в 6-8 раз и улучшить санитарные услови  в цехе при выплавке металлического марганца.

Таблица 1

0,04

2,1

0,05 SiO MgO I I PjOs . 0,5-0,8 3,5 Следы Следы Таблица 2 СаО AlgOj Г MgO Г Р 4,9 4,4 3,3 0,01 Т а б л и ц а 3 Fe I С

10

1148885

Таблица 4

Содержание, % .13,92-14,88

Таблица 6

Таблица 7 30,22-30,7248,59-49,38 0,80-0,96 1,48-1,54

It

It48885

12 Таблица В

Claims (4)

1. СПОСОБ ВШЛАВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО МАРГАНЦА электросиликотермическим восстановлением, включающий расплавление марганцевого сырья, флюса и части силикомарганца и введение в рудно-флюсовый расплав остальной части силикомарганца, о τη имеющийся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, повышения степени извлечения марганца в металл и использования силикомарганца, расплавление .ведут с использованием в качестве марганцевого сырья хлоркальцйевого концентрата, взятого в количестве 520555 кг/т в смеси с известью, доломитом и частью силикомарганца, перёд введением остальной части силикомарганца в количестве 47-53% его брикетируют с хлоркальциевым концентратом, известью, нием,

2.

ю щ и й с я тем, ¹ ние шихту подают в шении компонентов,

Хлоркальциевый концентрат Доломит Силикомарганец Известь

3. Способ по пп. чающийся тем, рование шихту подают.в следующем соотношении компонентов, мас.%:

Силикомарганец Хлоркальциевый концентрат Доломит Алюминий Связующее Известь

4. Способ по пп ю щ и й с я тем, что брикеты вводят в рудно-флюсовьй расплав при соотношении расплав-брикеты 2,0-2,15:1.

доломитом, алюмии связующим и прокаливают. Способ поп. -1, о т л и ч ачто на расплавле следующем соотномас.%:

52,0-55,5

10,5-12,5

21,0-24,0 Остальное и 2, о т л ичто на брикети44,5-47,9

35,5-37,0 8,0-9,0 2,6-3,5 0,5-1,2 Остальное 1-3, о т л и ч а30 GO ,оо СП