Способ получения ферросилиция

Союз Советских Сецналнстнческнх РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оо 815060(51)М. Кл. С 22 С 33/04 Государствеииый комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8), Б. А. Кириевский, В. А. Ефимов А, В. АтенкевичА. С. Корниенко, В. В, Лепорский, Ю, Т. )Гусев, .В. ФЪШулякО. А. Листровой и Г. С, Прокопчук1Институт проблем литья АН Украинской СР ;),Ц 1 );(72) Авторы изобретения(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСИЛИЦИЯ 10 Изобретение. относится к черной металлургии и может быть.использовано в производстве ферросплавов, в частности ферросилиция.Известен способ получения ферросилиция в доменных печах, включающий сжигание части углеродистого восстановителя, проплавление и восстановление железа и кремния из шихты за счет выделяющегося тепла, раздельный выпуск металла и шлака с последующим охлаждением на воздухе 1 . Недостатками известного способа являются необходимость использования 15 сложного и дорогостоящего оборудования, большого количества углеродистого восстановителя - кокса высокого качества, Оба Фактора ведут к повышению себестоимости Ферросилиция, до стигающей в зависимости от стоимости применяемых материалов 300-400 руб/т.Цель изобретения - снижение себестоимости гранулированного ферросилиция. 25Поставленная цель достигается тем, что угли, зола которых содержит окислы железа в количестве 10-22, сжигают при коэффициенте избытка воздуха 1,1-1,19, а охлаждение шлаковых ЭО продуктов производят со скоростью 100-300 оС/сСгорание угля при небольшом коэффициенте избытка воздуха сопровождается восстановлением железа из окислов и кремния иэ кремнезема по реакциям.С+О= СО+аГео) +С, = Ееть +(СО) газ510 1 С 1 = (510) газ(5 0) газ +2 ср = 5С)+ СО газЗа счет высокой температуры указанные продукты восстановления находятся в жидком состоянии, при этом кремний растворяется в железе с обра зованием ферросилиция.Высокая температура процесса сгорания угля (д 2000 С в зоне непосредственного горения) существенно влияют на термодинамическое равновесие в системе Ге - 5 - С - О Кроме того, повышение температуры способствует образованию только твердого раствора кремния в железе, Устойчивость соединений 51 С, 5(О существенно снижается, что способствует более однородному составу ферросплавов и улучшению его технологических свойств (например, температуры плавления ), Установлено, что температураплавления Ферросилиция, полученногоуказанным способом, снижается до1130-1230 С.Обязательным условием при получении ферросилиция по предлагаемомуспособу является содержание окисловжелеза в золе углей в количестве10-22. При уменьшении их содержаниясущественно уменьшается выход образуемого Ферросилиция и, как следствиеудорожается его стоимость. Максимальное содерх(ание окислов железа в золе 10углей, используемых в стране, составляет 22. Результаты проведенных экспериментов показывают, что коэффициент избытка воздуха существенно влияет на процесс восстановления, а следовательно и на выход Ее 5. Так, при.коэффициенте избытка воздуха Ы = 1,1образуется 21 кг Ее 51 с каждой тоннысгораемого угля при с(.= 1,15 образуется 20,5 кг, Д = 1,19 - 20 кг, сС =1,21 - 10,5 кг,Поэтому увеличение коэффициента избытка воздуха свыше 1,19 нежелательно. Снижение коэффициента избыткавоздуха ниже 1,1 ведет к уменьшениюскорости горения угля (почти на 30),а следовательно,и ухудшению условийполучения ферросилиция. Поэтому коэффициент избытка воздуха менее 1,1 нежелателен,30Жидкая шлаковая составляющая охлаждается в воде. Желательно использование струйного либо капельного охлаждения. В процессе охлаждения образуются куски шлакового, продукта определенного размера, В состав этих кусков входит включение окислов (510, М 90, А 1 О 3, СаО и др. ) - неметаллическая составляющая и металлическая гранулы восстановления железа с раст воренным кремнием. В процессе охлаждения за счет больших градиентов температуры и возникающих термических напряжений происходит растрескивание неметаллической составляющей и образование смеси отдельных составляющих металлических гранул и кусков шлака. Обязательным условием является скорость охлаждения, так как от нее зависит отделение шлаковой составляИ- щей от металлической основы за счет термических напряжений и, как следст вие, чистота образуемого продукта по шлаковым включениям. Установлено, что при скорости охлаждения менее 100 С (воздух, подогретая вода), содержание 55 абалаковой составляющей превышает 15, а при скоростях свыше 100 С (холодная проточная вода) отделение шлаковой составляющей неотделимой при сепарации идет интенсивно и количество ее 60 в продукте составляет не более 5.зСкорость охлаждения свыше 300 С технологически затруднена и удерживает продукт. 65 Затем полученную смесь сепарируют,В качестве одного из способов сепарации полученных продуктов использует"ся гравитационная сепарация с флотацией. Укаэанные способы позволяютполностью отлить металлическую составляющую, представляющую ферросилиций,Предлагаемцй способ получения может быть реализован при сгорании угля в различных топочных устройствах.Промышленное опробование предлагаемого способа осуществлено при сжигании углей типа АШ (АСШ) на старобешевской ГРЭС следующим образом.Берут сжигаемые угли, зола которых содержит15 окислов железа, коэффициент избытка воздуха равен 1,12. Тепло утилизируют для образования пара, При сгорании угля образуются жидкие шлаковые продукты, которые охлаждаются в воде со скоростью 120 С/с и затем насосами перекачиваются по трубе, где производят разделение продуктов. В отверстие трубы снизу подают воду под давлением 2 ати и осуществляют разделение образуемых кусков на составляющие с выделением металлических гранул. Размер полученных гранул 2-15 мм, при следующем химическом составе, вес.;Ее 80-2251 14-20С 0,2-1,5Количество неотделимой шлаковой составляющей не превышает 8,5.Себестоимость полученного ферросилиция не превышает 7,5 руб/т.Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение ферросилиция, стоимость которого существенно снижена. Полученный ферросилиций используют при выплавке чугуна в вагранке как заменитель ферросилиция марки ФС 45. Процент усвоения полученного ферросилиция при плавке в вагранке достигает 85. Структура и свойства чугуна, идущего на приготовление изложниц при использовании ферросилиция ФС 45 и получение по предлагаемому способу аналогичны.Экономический эффект только с учетом разницы в себестоимости Ферросилиция ФС 18 и полученного по предлагаемому способу составляет по предварительным расчетам 60 руб/т.Формула изобретенияСпособ получения ферросилиция, включающий сжигание углеродистых материалов, выпуск и охлаждение продуктов процесса,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения себестоимости, угли, зола которых содержит815060 Составитель О. ВеретенниковРедакто Н. Кончицкая Техред А.Бабине Ко ктор Л. Иван Заказ 968/43 Тираж 6 1 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва, ЖРа ская наб. , 4 5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 окислы железа в количестве 10-22,сжигают при коэффициенте избытка воздуха 1,1-1,19, а охлаждение шлаковыхпродуктов производят со скоростью100-300 С/с Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Дуррер Р., Флькерт Г. Металлургия ферросплавов. "Металлургия",1976, с. 42-45.