Способ выплавки углеродистого феррохрома из магнезиальных хромовых руд

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ц 968092Опубликовано 23.10.82. Бюллетень39Дата опубликования описания 28.10.82 по делам нзобретеннй н открытий(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ УГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА ИЗ МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ХРОМОВЫХ РУД1Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству ферросплавов.Известен способ выплавки сплавов, включаюший подачу на поверхность шлака ставролитового концентрата в качестве разжижающей добавки в количестве 2 - 8 кг на 1 т сплава, что дает возможность повысить окислительную способность шлака, сократить длительность плавки и улучшить степень рафинирования металла. Химический состав концентрата, %: АОз 48 - 50; 510 25 - 28; ГеО 13 - 15; Т 10 2 - 3; ХгО 1,0 - 1,5 7 1 . Недостатками способа являются внесение дополнительных примесей Т 10 и ХгОд, которые ухудшают физико-химические свойства шлака и затрудняют процесс плавки.; применяемый концентрат задают на поверхность шлака, что трудно осуществлять в закрытых руднотермических печах.Известен также способ, по которому в 20 процессе плавки формируют жидкоподвижные шлаки путем добавки окислов щелочных и щелочноземельных металлов, окислов хрома, железа, кремния и, в частности, поле 2вошпатных материалов состава, вес. %: 510 65 - 67; А 10, 9 - 19; КО 5 - 13; Ма 0 1 - 4, и руда хромовая кусковая состава, вес. %: СгдОз более 52; 10 менее 5; ГеО более 16, А 1 дОэ 9 - 12, МдО 10 - 16. Эти добавки задают в шихту в количестве 15 - 20 вес. % 2.К недостаткам этого способа следует отнести введение в состав шихты щелочных и шелочноземельных окислов и полевошпатных материалов, вносящих дополнительные примеси и, вследствие своей летучести, не обеспечиваюших достаточно стабильных результатов по поддержанию жидкоподвижного состава шлака, введение полевошпатных материалов нежелательно и в связи с выделением в атмосферу токсичных газов, введение шлакообразующих добавок в количестве 15 - 20% в шихту увеличивает кратность шлака и повышает расход электроэнергии.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ выплавки углеродистого и предельного феррохрома в печах мощностью 12,5 - 17,5 МВт, включаюший проплавление хромовой руды совместно с углеродистым восстановителем и50 55 кремнийсодержащего флюса, выпуск металла и шлака. Шлак имеет высокую температуру плавления и вязкость. Такой шлак способствует нагреву металла, но плохо удаляется из печи. Для снижения температуры плавления и вязкости шлака в шихту добавляют кремнезем в виде отсевов кварцита или отвального шлака силикохрома 3.Недостатки известного способа связанные с образованием высокотемпературных вязких шлаков, что отрицательно сказывается на процессе плавления и извлечения ведущего элемента. Особенно усугубилось положение за последние годы в связи с истощением запасов богатых хромовых руд и переходом на выплавку углеродистого (передельного) феррохрома из магнезиальных хромовых руд с пониженным содержанием ведущего элемента. Химический состав руд изменился в сторону снижения окислов хрома, железа и алюминия, значительно возросло содержание окиси магния и частично кремнезема. Соответственно изменился и состав шлаков. Возросло отношение МдО/ /А 10 з до 2,6 - 3,0 главным образом за счет увеличения концентрации МдО. Рост отношения МдО/А 10 з сопровождается еще большим повышением температуры плавления и ухудшением жидкотекучести, а следовательно необходимостью перегрева шлака. Введение кремнезема без учета соотношения остальных окислов (МдО и А 10) приводит к частичному решению вопроса - снижению температуры плавления, однако вязкостные свойства при этом не улучшаются. Такой шлак легче выходит из печи, но хром остается в нем в виде корольков металла, запутавшихся в более вязком шлаке, а также в виде невосстановленного входит в состав тугоплавких магнезиальных шпинелей МдО (А 1 Сг)д Оз. Это свидетельствует о том, что известный способ в связи с ухудшением свойств образующихся шлаков не обеспечивает достаточно полного извлечения хрома.Целью изобретения является снижение вязкости, расширение интервала текучести и повышение активности шлаков.Цель достигается тем, что согласно способу выплавки углеродистого феррохрома из магнезиальных хромовых руд, включающему проплавление в электропечи хромовой руды с углеродистым восстановителем в присутствии кремнийсодержащего флюса, выпуск металла и шлака в ковш, весовое отношение содержаний окиси магния к окиси алюминия в шлаке поддерживают равным 2,40 - 2,55 при содержании кремния 30 - 32/о, а по истечении 0,6 - 0,8 длительности плавки содержание кремния доводят до 35 - 36/ь сохраняя отношение содержаний окислов магния и алюминия,Шлаки с отношением МдО/А 10 з, равным 2,40 - 2,55, при содержании ЯО = 32 й обладают устойчивыми физико-химическими свойствами, являются гомогенными при о 15 о 25 зо ю 4 О 45 температуре плавки и обеспечивают наилучшие условия протекания восстановительных процессов.Увеличение отношения МдО/А 10 з 2,55 ведет к росту температуры кристаллизации шлаковых расплавов за счет выпадения высокотемпературных фаз алюмо- и хромомагнезиальной шпинели и неусвоенной окиси магния (периклаза), что приводит к гетерогенности шлаков, сужению интервала текучести, ухудшению их физико-химических свойств и повышению расхода электроэнергии на их расплавление.Снижение отношения МдО/А 1 Оз 2,40 вызывает рост вязкости шлаков за счет усложнения их структуры, что затрудняет коагуляцию капель металла и сопровождается снижением извлечения хрома.Снижение 810 30/ц ведет к повышению вязкости. Повышение ЯО 32/с также отрицательно сказывается на вязкостных свойствах шлаков.Таким образом, рекомендуемое соотношение основных окислов (МдО/А 1 д Оз = 2,40- 2,55 при 81030 - 32/с) обеспечивает минимальную вязкость - 0,14 Па при 1750 С, устойчивые физико-химические свойства и гомогенность шлаков, Сравнительно высокая температура плавления таких шлаков в процессе плавки необходима для разрушения тугоплавких шпинелей и сложных карбидов.Изменение окиси кремния в шлаке с 30 - 32 до 35 - 36/о производят по истечении 0,6 - 0,8 длительности плавки. Если изменение произвести раньше, то не успевают закончиться восстановительные процессы при оптимальном шлаковом и температурном режиме. При более позднем изменении окиси кремния не обеспечивается максимальное осаждение корольков металла в жидкотекучем шлаке,Повышение окиси кремния в шлаке до 35 - 36/, в конце периода плавки обеспечивает получение жидкотекучих шлаков и сохранения уровня вязкости шлака. Содержание окиси кремния ниже 35 или выше 36/с приводит к повышению вязкости шлака.Регулирование содержания А 10 з в шлаке осуществляется введением в состав шихты глиноземсодержащих материалов. Увеличение ЯО в шлаке в конце плавки осуществляется, например периодическими загрузками кварцита сучетом скорости схода шихты. Пример, В качестве глиноземсодержащего материала берут алюмо-хромовые отходы химической промышленности следующего состава, вес. й: А 1 гОз 60 - 80; СгОз 10 - 20; ЯО 6 - 10; ГеОй 5 - 11, СаО 0,5 - 13; РО 0,01 - 0,025, Расчеты шихты представлены в табл. 1.Для сравнительной оценки потерь хрома выполнен ряд плавок, Полученные результаты приведены в табл. 2.968092 Таблица 1 Количество вносимых окислов МОО А 12 0 ГеО Количество,вес.ед. Состав М 90/А 1 Оз1СаО Сг 2 Оз 20,8 9,6 0,13 0,50,42 1 44 7,2 100 Хромовая рудаЗола кокса 0,662 0,107 20,93 4 Г;Р 0,024 119 2,42 45,461004 2,653 0,6 Т;31 7,8917,35 0,51,13 14,10 31,01,44 3 16 1,44 3, 16 Известный шлак 0,027 3,31 3,4 Кварцит Алюмо-хромовыеотходы 0,006 0,455 0,04 0,65 0,03 Предлагаемый шлак а) по ходу плавок 46,01008 2 5 0,61 0,51, 31 1,09 8,3418,15 14,14 30,82 1,47 20,93 45,50 0,004 0,028 8,371,92 0,024 2095 42 37 добавлен кварцит 3,5б) перед выпуском 49,441008 2,5 0,61 0,51,23 1,04 7,54 35,Б 1,47 2,97 Таблица 2 Анализ металла, вес.х Состав колоши, вес,ед. СчзОзв шлаке Способ Кварцит АлюмоКоксик Хромоваяруда Сч 5 по ходу за 20 минплавки до выпуска хромовыеотходы 41,5 3,2 7,5 0,3 70,7 118,7 Предлагаемый 600 20,5 3,9 3,4 7,6 41,5 1 Т 8,7 0,2 20 5 600 3,0 41,5 0,5 7,7 70,2 118,7 600 20,5 3,9 0,4 5 О 7,9 118,3 600 70,5 20,5 Известный 4,6 0,4 8,2 118,3 600 7,0 20,5 4,5 8,0 70,8 0,6 118,3 600 20,5 формула изобретения Как следует из приведенных данных, при выплавке по предлагаемому способу содержание углерода в сплаве уменьшается на 0,5 - 0,7% и на 1,0 - 2,0% снижаются потери окиси хрома со шлаком. Интервал текучести по данным замеров у предлагаемых шлаков перед выпуском расширяется до 1585 С вместо -1640 С в известном, что способствует осаждению корольков металла и свободному выходу шлака из печи.Организация выплавки углеродистого и предельного феррохрома по предлагаемому способу позволит значительно расширить использование побочных продуктов, которые в настоящее время почти не находят применения, увеличить извлечение ведущего элемента при переработке бедных магнезиальных хромовых руд за счет оптимизации шлакового и температурного режима процесса плавки. 4 ОЭкономический эффеКт от реализациипредлагаемого способа в сравнении с известной технологией определяется использованием бедных (магнезиальных) хромовых руд с содержанием Сг 03 48% по цене 13 руб, 80 коп за тонну вместо 14 руб. 80 коп руды 45 с содержанием Сг 208 50%, снижением потерь окиси хрома со шлаками на 1,5%; повышением качества феррохрома. Способ выплавки углеродистого феррохрома из магнезиальных хромовых руд, включающий проплавление в электропечи хромовой руды совместно с углеродистым восстановителем в присутствии кремнийсодержащего флюса, выпуск металла и шлака в ковш, отличающийся тем, что, с целью снижения вязкости, расширения интервала текучести и повышения активности шлаков, весовое отношение содержаний окиси магния и оки968092 Составитель О. Веретенников Редактор Н. Рогулич Техред И, Верес Корректор О. Билак Заказ 7263/41 Тираж 660 Подвив рное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патентз, г. Ужгород, ул. Проектная, 4си алюминия в шлаке поддерживают равным 2,40 - 2,55 при содержании кремнезема 30 - 32 О/о, а по истечении 0,6 - 0,8 длительности плавки содержание кремнезема доводят до 35 - Збо/о, сохраняя отношение со держаний окислов магния и алюминия.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР501070, кл. С 21 С 5/52, 1974,2, Авторское свидетельство СССР572524, кл. С 22 С 33/00, 1976.3, Производство углеродистого и пере- дельного феррохрома (ТИ-140-04-78). Технологическая инструкция. Серовский завод ферросплавов, Серов, 1978.