Шлак

ОП ИСАНИВ ав 971 ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфеа СфеетсмяСфцмаектнчесимвРасеублм г(5)М. Кл. Эвударктеюнаа комитат ФИР аф делам язебретеикй в еткрытвй(72) Авторы изобретения О,В. Курнушко, В.М. Ермолов, В. И. Матюшенко, Б, ф, Величко и В. Т. Зубанов Центральный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардинаи Никопольский завод ферросплавов ф(54) ШЛАК Изобретение относится к черной металлур-гии, конкретнее к ферросплавному производству,Известен щлак, содержащий окислы марганца, кремния, кальция, магния, алюминия,железа и фосфора при следующем соотношении, вес.%. МпО 52 - 58; 80 25 - 32; А 1 тО,3 - 5, СаО 3,5 - 6,0; МпО 0,8 - 1,5; РеО 0,2 -0,3; РО 0,02 - 0,035, который используетсяпри производстве низкофосфористых марганцевых ферросплавов (металлического марганца,ферромарганцасиликомарганца) 11.Недостатки известного шлака - высокийрасход электроэнергии при выплавке шлака(950 - 1000 кВт ч/т); получаемый лри производстве шлака марганцевый сплав содержитвысокую концентрацию фосфора ( 1,0%),что ограничивает его применение; высокиепотери марганца при выплавке шлака (до17%) .Наиболее близким ло составу и достигаемому эффекту является шлак 2), содержащий двуокись кремния, окись кал,ьция, магнияи алюминия, закись марганца и железа, содержащий компоненты в следующем соотношении, вес.%:Закись марганца 15-25 Двуокись кремния 32-38Окись кальция 33-45 Окись магния 1,5-2,5 Окись алюминия 2,0-8,5 Закись железа 0,05 - 0,25 Окись бария 0,2 - 2 Сумма окислов натрияи калия 0,5-3,5 Недостатки известного шлака - рассыпаемостй шлака, связанная с полиморфнымипревращениями силикатов с понижением 15температуры, что требует введения дополни.тельной операции - грануляции шлака водой,использование дорогостоящих разжижителейшлака (окислы калия, натрия и бария).Целью изобретения является создание шлака, состав которого обеспечивает более пол.ное извлечение ведущих элементов, комплексное использование минерального сырья ипредотвращение рассыпаемости шлака.Опыт РеО М 90 Мп 8 А 1 гОг СаО+МпО 81 Ог 1230 40 10 14 0,45 3,3 0,2 Остальное 0,6 45 20 20 2,0 5,5 0,8 0,95 1210 50 30 15 2,5 4,0 2,1 0,90 1200 45 15 25 1,5 8,0 3,5 0,95 1180 1,65 1280 3 92971Цель достигается тем, что шлак, содержащий, двуокись кремния, окись кальция, магния и алюминия, закись марганца и железа, дополнительно содержит сульфид марганца при следую. щем соотношении компонентов, вес.%:Двуокись кремния 40-50Окись кальция 10-30Закись марганца 10-25Окись магния 3 - 8Закись железа- оСульфид марганца0,2 - 3,5Окись алюминия ОстальноеПри этом, с целью предотвращения полиморфных превращений силикатов и стабили - зации шлака мольное отношение суммы окис. лов кальция и марганца к двуокиси кремния в шлаке берется равным 0,5-1,0.Исследованием физико-химических свойств окисной системы МпО - 8 Ог-СаО - Мп 8 уста.новлейо, что при содержании в шлаке сульфи. да марганца в пределах 0,2 - 3,5% значительно снижается вязкость шлака особенно при низких температурах.В табл. 1 и 2 приведены химические сос. тавы исследованных шлаков, температура плавления и вязкость как функция температуры и состава.Показано, что введение в шлак сульфида марганца понижает вязкость расплава при 1400 С в 1,5 - 2 раза, при этом температура начала, размягчения шлака сдвигается в сторо 30 ну более низких температур на 80 - 100 С, Такое влияние присутствующего в шлаке сульфнда марганца обусловлено прохождением в шлаке процессов разукрепления кремнекислородных анионов, внедрением в решетку ио нов с меньшим размером, что снижает элект 38 45 18 010 20 1 4ростатическую устойчивость структуры и привощп к появлению анионов типа 80 4 . По. вышение концентрации сульфида марганца выше 3,5% не существенно изменяет свойства шлака при 1400 С К - 1,5, вместо 1,6 при Мп 8 в расплаве 3,5%, т. пл. 1180 С (пример 4 и б табл, 2). 11 ри содержании Мп 8 менее 0,2% физико. химические свойства шлака находятся на уровне известных составов. Су. щественным является и то, что введение сульфида марганца в состав шлака повышает активность закиси марганца за счет разрыхле. ния марганцевосиликатных комплексов и тем самым обеспечивает ускорение восстано. вительных реакций.Одним из важных технологических свойств шлака является его устойчивость против рассыпае мости,В табл. 3 приведены результаты проведен. ных экспериментов по влиянию состава шлака на его свойства. Стабилизация шлака достигается тем, что исключается процесс полиморфного превраще. ния силикатов в связи с низким мольным отношением суммы окислов кальция и марганца к двуокиси кремния (0,5 - 1,0) и пред. отвращением процесса образования двойных силикатов марганпя и кальция,Повышение концентрации окиси кальция в шлаке выше 30% приводит к росту температуры плавления, а следовательно, к дополнитель. ному расходу электроэнергии, Снижение содер. жания ее ниже 10% ухудшает условия восстановления марганца, снижает технико-экономические показатели процесса выплавки марганцевых сплавов.Содержание, вес.% тношееО НйпО Опыт ЕаО МцО 830 СаО МпО,4 50 3 5 4,0,25 1340 0 0,25 3,5 0,2 0,3 310 Проведенные нолупромьппленные зкспери. менты позволяют. уточнить соотношения компонентов в шлакеи сделать его оптимальным. Опыт язкость, П одержаниеМп 8, % ри телщературе. Сцщ Т1,9 2 3 0,8 3 2 1,3 3 1,8,6 10 18 0,10 4,3 3,Высокая концентрация закиси марганца вшлаке является результатом нарушения технологии выплавки сплава, что не желательно.Лабораторными экспериментами устанавливают, З"что апимальное содержание МпО в шлакесоответствует пределам от 10 до 25%. Приэтом достигается высокое извлечение марганца(76-82%) в сплав и низкая кратность шлака(1,0-1,3),33Изменяя содержание двуокиси кремнияв ишаке за счет введения в шихту кварцнта,можно получать различные соотношения основныхокислов к кислым, установленное отношение,равное 0,5 - 10, соответствует концецтрацпи ф 810, 40 - 50%, Повъппение ЗЮг в шлаке до55% увеличивает т. пл, его до 1310 С (опыт 12)кратность шлака, а следовательно, снижаетпроизводительность электропечи,Количество остальных компонентов шлака,таких как МцО, РаО, А 1 эОэ определяется ихсодержанием в шихтовых материалах, откудаони нацело переходят в шлак. Их пределыберут на основании колебания концентрашщэтих компонентов в сырье.. СаО МпО 810 э ГеО МцО Мп 8 А 1 гОз 8 От 1 38 45 18 0,10 2,0 - Остальное 1,68 Рассыпался 15 0,15 2,5 2 32 33 1,26 То же 3 40 20 20 О, 8 3,6 2,1 1,0 Не рассыпался 4 50 О 25 1,3 4,0 0,2 То же 0,8 10 2,0 5,3 3,3 5 50 15 0,5 1 О 0,6 3,7 0,1 6 50 10 0,4 50шнхте кокса на сернистыи бурый или газовыйчуголь, а также введением в качестве металлодобавок чугунной стружки, отходов производства с повышенным содержанием серы. Взаимодействие восстановленного марганца с выделя-.ющимися в результате пиролиза угля газамипроисходит по реакции 80 з + 4 МпЗМпО + Мп 8 Стабилизация шлака достигается тем, что исключается процесс полиморфного превраще. ния силикатов в связи с низким мольным от. ношением суммы окислов марганца и кальция к двуокиси кремния (0,5-1,0) н предотвращением процесса образования двойных силикатов марганца и кальция.Необходимая концентрация сульфида марганца достигается частичной заменой в Шлак не рассыпался, но был короткий и невышел из печи, 929711 10 П р и м е р 1. В электропечи мощностью 120 кВт выплавляют сплав марганца с кремнием с одновременным получением шлака предлагаемого состава. В качестве шихтовых материалов используют марганцевый агломерат, кварцит и углеродистый восстановитель - сернистый кокс, Изменяя количество вводимого кокса и поддерживая отношение суммы окислов кальция и марганца к двуокиси кремния в пределах 0,5 - 1, получают различные составы шлаков и сплавы с высокими извлечениями марганца и кремния,В табл. 4 приведены результаты трех опыт. ных компаний плавок. Таблица 4С Содержание фф, вес,%с Извлечение Отношение МпО+ СаО Са 0 МпО Ре М 90 МпР А 1 гОг МпО 810 г 810 г 810 г 1 35 1,6 ф 43 12,5 0,2 2,0 - 3,0 68,5 12,0 2 45 15 20,0 0,5 2,5 3,0 Осталь,5 45,0 0,75 25 12 1,0 5,0 0,5 - "- 73,4 41,9 3 40 0,92 ф Шлак рассыпался через два часа после выпуска из печи.фф Химический состав шлака взят средним по пяти плавкам.Как видно нз табл. 4 установление мольного Низкая температура плавления и высокаяотношения суммы окислов марганца и кальция жидкотекучесть шлака обеспечивают полноек двуокиси кремния ниже 1 приводит к полу- усвоение марганца, кремнезема, окиси магния,чению стабилизированного шлака, пригодного кальция и алюминия, что позволяет полностьюдля дальнейшего использования в качестве исключить из состава шнхты пиролюэит и сокраметаллургического сырья. Выплавка спла- тить расход кварцита,вов под шлаком, содержащим сульфнд марган- П р и м е р 3. При производстве передель.ца, приводит к повышению извлечения марган- ного марганцевого шлака в качестве разжижаю 35ца и, особенно, кремния, ющей добавки используют кварцит. ОднакоП р и м е р 2. В шихту при производстве . введение его в состав пшхты приводит к пони.цветного кварцевого стекла, состава, %: жению концентрации марганца в готовом шла 810 г 70; йагО 16,0", СаО 2,5 А 1 гОг 70 ке, к удлинению процесса въшлавки в связи свводят 5% шлака, содержащего,%; 8 Ог 48;4 Онеобходимостью равномерного его распределеСаО 12,8; МпО 17,9; ЕеО 0,8; М 90 3,8; ния по шихте с целью быстрого образованияМп 8 0,5; А 1 гОг остальное, вместо пироксида. силикатов марганца. Замена кварцита шлакомИзменение состава газовой фазы отражательной предлагаемого состава, в котором имеютсяпечи позволяет получить марганец различной силикаты марганца, облегчает и ускоряет проокйсленности от Мпг до Мп, тем самымг+цессы шдакообразовання, что очень важнопридать стеклу цвет от зеленого до Малинового ввиду летучести восстановленного марганца,45и черного. Прн этом использование окислов повьппается сквозное использование какмарганца, кремния и других компонентов марганца, так и кремнезема,шлака составляет 100%, повышается качество В табл. 5 предстввгюиы результаты прове.стекла. денных экспериментов,+ коп(т в мечание 98 О 2,1 98,3 0 4 7,16,0 6,8 ржание Р - 0,1% 7 8,0 Содержание Р - 0,12% 7 0 польского месторождения Замена марганцевой руды шлаком повышает сквозное использование марганца на 14 - 17%, снижает содержание фосфора на 20% и себесто. имость сплава в среднем на 15 коп/т сплава, Сэкономленная марганцевая руда может быть использована для выплавки марганцевых фер. росплавов. Наличие в шлаке двуокиси кремния (до 50%) снижает расход кварцита в шихте, а присутствие марганца ме уменьшает расход воссТаким образом, нре следующими технологиче Более низкая температура расплавов, что обеспечива металла с королькамй. Ск элементов (Мп и 8) новь го закиснои ортановителя.длагаемый шлак обладает скими преимушествами, плавления и вязкость ет снижение потерь возное использование щвется на 14 - 17%,е Используют марганцевую та проллавлябыстрее, гаэоницаемость колош. а повышается92971 13 а в случае его применения в производстве стекла до 100%, Высокая механическая прочностьшлака, удобство транспортировки, простотапереработки, Отсутствие полиморфных превращений при кристаллизации, вследствие низкогоотношения МпО + СаО/801, Шлак не содержит фосфора, что обеспечивает его широкоеиспользование вместо марганцевой руды, Возможность применения утлеродистых восстановителей с повышенным содержанием серы при про 1 оиэводстве шлака. 1. Шлак, содержащий двуокись кремния, окиси кальция, магния и алюминия, закиси марганца и железа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью более полного извлечения , ведущих элементов, комплексного использо. вания минерального сырья и предотвращения рассыпаемости шлака, он дополнительно со. 15 Составитель К, СорокинТехред З,фанта Корректор М. Демчик Редактор Н. Гунько Заказ 3416/35 Тираж 587ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий1 3035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д, 4/5 Подписное йФилиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения 1 4держит сульфнд марганца, а компоненты его взяты в следующем соотношении, вес.%:Двуокись кремния 40 - 50 Окись кальция 10-30 Окись магнияЗакись марганца 10-25 Закись железа 0,1-2,5 Сульфид марганца 0,2-3,5 Окись алюминия Остальное 2. Шлак по п, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью предотвращения полиморфных превращений силикатов и стабилиза. ции шлака, мольное отношение суммы окислов кальция и марганца и двуокиси кремния равно 0,5 - ,О. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, "Сталь", 1975, У 7, с, 610-613.2. Авторское свидетельство СССР Не 707973,кл, С 22 С 35/00, 1979,