Способ дефосфорации марганецсодержащего сырья

СО)ОЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) (11) 22 В 1/11, 47/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургическимиинститут им. Л.,И. Брежнева(56) Хитрик С. И., Гасик М. И.,Кугер А. Г. Получение низкофосфористых марганцевых концентратов, Киев:Техника, 1969, с. 200.Авторское свидетельство СССРУ 514027, кл. С 22 С 47/00, 1974,.(54) СПОСОБ ДЕФОСФОРАЦИИ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ(57) Изобретение относится к области черной металлургии, конкретно к подготовке марганецсодержащего сырья (МС) для производства ферросплавов. Цель изобретения - повышение степени дефосфорации, производительности процесса и его экологичности. Способ состоит в том, что в смесь дополнительно вводят материал, содержащий металлическое железо; восстановитель и железо вводят в смесь в количестве, обеспечивающем отношение фосфора к углероду и фосфора к железу, равное 0,1-1,03 и 0,04-0,18 соответственно. Смесь нагревают до температуры нао28"75 С ниже температуры солидус МС, выдерживают при этой температуре в течение 17-53 мин, затем разделяют металлическую и оксидную фазы. 1 таблИзобретение относится к черной металлургии, конкретно к подготовке марганецсодержащего сырья для проиэводства ферросплавов.Цель изобретения - повышение степени дефосфорации, производительности процесса и его экологичности.Суть изобретения заключается в том, что в смесь дополнительно вводят материал, содержащий металлическое железо, причем восстановитель и железо в смеси берут в количестве, обеспечивающем отношение Фосфора к углероду Р/С и фосфора к железу Р/Ге, равное 0,1-1,03 и 0,04-0,18 соответственно, смесь нагревают доотемпературы на 28-75 С ниже температуры солидус марганецсодержащего сырья, выдерживают при этой температуре в течение 17-53 мин, затем разделяют металлическую и оксидную Фазы известными способами обогащения.Предусматривается также, что при необходимости процесс повторяют указанным способом 2-3 раза.В марганецсодержащем сырье Фосфор представлен сложными фосфорсодержащими минералами, восстановление которых происходит по следующей схеме+ 4 СО (1)Кроме того, незначительное количество фосфора до 303 представлено Фосфатом кальция, восстановление которого идет по схеме:Са-РО + 3 ЯО + 5 С == 3 Са 80 э + Р + 5 СОВосстановленный по этой схеме элементарный фосфор, имеющий большую упругость пара, может удалиться с газообразными продуктами реакции или в соединении с водородом. Поэтому предельная степень дефосфорации марганец- содержащего сырья, даже с обработкой водяным паром, ограничивается количеством фосфора, находящегося в виде трифосфата кальция, и не превышает 25-303, независимо от длительности обработки и расхода пара.Ввод металлического железа в смесь оказывает каталитическое воздействие на восстановление фосфора за счет об раэования весьм; прочного соединения - Фосфид железа по реакции 4 еь)+ Р = 2 Ре, Р,.1 Особенностью реакции является возможность ее протекания в твердофазном состоянии без образования жидкойфазы (металлической или оксидной).Таким образом, разделив указанные фазы, обеспечивают дефосфорацию марганецсодержащего сырья.Выполненные расчеты и лабораторные испытания показали, что в шихте целесообразно иметь соотношение ФосФора к углероду Р/С в пределах 0,1- 1,03 и фосфора к железу Р/Ре 0,04- 0,18.Указанные пределы обусловлены качеством сырья по фосфору и необходимым количеством железа для образования его фосфатов.При недостатке восстановителя (Р/С1,03) Фосфор восстанавливается только на 12-182, что соответственно снижает степень дефосфорации на 20-303, При избытке восстановите. ля в шихте (Р/С с 0,1) увеличение восстановления фосфора не наблюдается, но при этом возможно частичное фосфорации снижается на 10-15%, Введение большого количества железа (Р/Ре ( 0,04) практически не влияет на степень дефосфорации, но при этом увеличиваются энергоэатраты на нагрев шихты.Температурный режим процесса определяется Физико-химическими свойствами марганецсодержащего сырья и прежде всего температурой его плавления. Опытным путем установлено, что оп,тимальная температура процесса находится в пределах на 28-75 ОС ниже тем.пературы сопидус, т.е. температурыпоявления жидкой Фазы марганецсодержащего сырья. Нагрев смеси до температуры с разницей меньше чем 28 С приводит к локальному образованию жидкой Фазы в смеси, что затрудняет разделение ме" восстановление Мп до карбида.Восстановленный фосфор связывает"ся в фосфиды железа (железо вводитсяв шихту в виде металлического). Принедостатке железа в шихте (Р/Уе0,18)восстановленный фосфор неполностьюсвязывается в Фосфиды и степень де 1276674таллической и оксидной фаэ и снижает степень дефосфорации.оНагрев с разницей более 75 С ухудшает термодинамические и кинетические условия протекания восстановительных и диффузионных процессов, что также снижает степень дефосфорации н производительность.Время иэотермической выдержки смеси зависит от гранулометрического состава исходного марганецсодержащего сырья. Применение мелкодисперсного сь- сырья (шламы, пыли) позволяет сократить время выдержки, а.использование марганцевых концентратов требует бо лее длительной выдержки.Установлено, что при выдержке ме- нее 17 мин степечь дефосфорации снижается, а при выдержке более 53 мин глубина дефосфорации практически не 20 изменяется, ио снижается производительность процесса,В идентичных лабораторных условиях был опробован предлагаемый способ удаления фосфора и способ прототип. 25В качестве шихтовых материалов использовали марганцевый концентрат 11-сорта.шламы, коксик и стальную стружку, После тщательного перемешивания шихты ее загружали в алундовый 30 тигель, помещали в печь Таммана, нагревали до необходимой температуры и выдерживали при этой температуре. Затеи извлекали тигель, охлаждали на воздухе и разделяли металлическую З 5 и оксидиую Фазы с помощью постоянного магнита.В варианте 7 и 8 см. таблицу) оксидную Фазу смешивали с новой навеской восстановителя и стальной струж- о кой и повторяли обработку.Температуру процесса контролировали вольфрам-рениевой термопарой и ав,томатически поддерживали в заданньгл пределах. Дефосфорация марганецсодержащего сырья по прототипу производилась в кварцевой трубке канальной печи с продувкой паром,Степень дефосфорации определялась в процентах по отношению конечного содержания Фосфора в сырье к исходному, а производительность процесса определялась как отношение степени дефосфорации к времени выдержки.Параметры процесса и полученные результаты приведены в таблице.Из таблицы следует, что предлагаемый способ позволяет повысить по сравнению с прототипом степень дефосфорации на 28,1-42,3 и произво; цительность процесса на 35-70%. Дефосфорация по предлагаемому способу в отличии от прототипа не сопровождается выделением высокотоксичных соединений фосфора с водородом.Формула изобретенияСпособ дефосфорации марганецсодержащего сырья, включающий его смешивание с углеродистым восстановителем, нагрев и выдержку смеси, о т л и - ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения степени дефосфорации, производительность процесса и его экологичности, в смесь дополнительно ввогят материал, содержащий металлическое железо, причем восстановитель и железо вводят в смесь в количестве, обеспечивающем отношение фосфора к углероду и фосфора к железу, равное 0,1-1,03 и 0,04-0,18 соответственно, смесь нагревают до температуры на 28-75 С ниже температуры солидус мар- ганецсодержащего сырья, выдерживают прн этой температуре в течение 17- 53 мин, затеи разделяют металлическую и оксидную фазы.