Результат интеллектуальной деятельности: ШИХТА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОМАРГАНЦА

Изобретение относится к металлургии ферросплавов, а именно к способам получения марганцевых ферросплавов, и может быть использовано для получения высокоуглеродистого ферромарганца.

Для получения высокоуглеродистого ферромарганца известна шихта, включающая марганецсодержащее сырье, кокс, известняк и железосодержащие металлодобавки (Гасик М.И. Марганец. М.: Металлургия. 1992. 608 с.). В зависимости от состава марганецсодержащего сырья (руды или концентрата) на получение 1 т высокоуглеродистого ферромарганца расходуется 2200-2700 кг марганецсодержащего сырья, 400-700 кг кокса, 200-600 кг известняка, 0-300 кг железосодержащих металлодобавок (Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И. Теория и технология производства ферросплавов. М.: Металлургия. 1988. 784 с.). Постоянное удорожание марганецсодержащего сырья вообще и низкофосфористого, в частности, требует изыскания методов снижения удельного расхода марганецсодержащего сырья (руды, концентратов).

Техническим результатом, достигаемым в изобретении, является снижение удельного расхода марганецсодержащего сырья и известняка и снижение содержания фосфора в высокоуглеродистом ферромарганце.

Предлагаемая шихта отличается от известной тем, что для получения высокоуглеродистого ферромарганца она, помимо марганецсодержащего сырья, кокса, известняка и железосодержащих добавок, дополнительно включает отвальный шлак процесса выплавки металлического марганца силикотермическим способом, мас.%:

Шлак процесса выплавки металлического марганца силикотермическим способом содержит, мас.%: 20-22 MnO; 0,003-0,005 P; 27-29 SiO₂; 43-46 CaO; 2-4 Al₂O₃; 2-4 MgO; 0,1-0,2 FeO; 0,1-0,2 S. Процесс выплавки металлического марганца этим способом характеризуется высокой кратностью шлака (3,5-4), значительными потерями марганца с отвальным шлаком, большим содержанием оксида кальция и весьма низким содержанием фосфора в шлаке. Шлак этого процесса отвальный, следовательно, содержащийся в нем марганец теряется. Извлечение марганца в металл в этом процессе не превышает 60-65% (Лякишев Н.П., Гасик М.И., Дашевский В.Я. Металлургия ферросплавов. Ч.1. М.: Учеба. 117 с.). Повышенное содержание марганца в шлаке силикотермической плавки металлического марганца, весьма низкое содержание фосфора и высокое содержание оксида кальция позволяют рассматривать его как перспективный шихтовой материал для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца.

Введение в шихту для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца шлака силикотермической плавки металлического марганца позволяет не только полезно извлечь часть марганца из шлака, которая безвозвратно теряется, но и за счет этого снизить удельный расход марганецсодержащего сырья. Содержание фосфора в марганецсодержащем сырье (руде, концентратах) составляет 0,2-0,3%, редко 0,10-0,15%. Поскольку снизится количество марганецсодержащего сырья в шихте для выплавки ферромарганца, следовательно, снизится и количество фосфора, вносимого этим сырьем, и тем самым снизится содержание фосфора в ферромарганце. Высокое содержание оксида кальция (43-46%) в этом шлаке при вводе его в шихту для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца позволит существенно сократить расход известняка.

По результатам исследований выбранное количество шлака силикотермической плавки металлического марганца для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца улучшает технико-экономические показатели процесса производства высокоуглеродистого ферромарганца: снижает удельный расход марганецсодержащего сырья и известняка, а также снижает содержание фосфора в металле.

Снижение количества шлака силикотермической плавки металлического марганца в шихте ниже 1% практически не обеспечивает достижение поставленной цели. Показатели выплавки высокоуглеродистого ферромарганца в этом случае не лучше таковых для случая использования только марганецсодержащего сырья (руды, концентратов). Количества шлака силикотермической плавки металлического марганца в шихте выше 88% может привести к и снижению всех технико-экономических показателей процесса.

Выбранные пределы по содержанию в шихте кокса обеспечивают наиболее полное извлечение марганца в металл. Снижение доли кокса в шихте <5% и повышение >20% приводит к снижению извлечения марганца в металл, в первом случае за счет недостатка восстановителя, а во втором - за счет нежелательного извлечения в металл других элементов, содержащихся в шихте, например, кремния. Количество известняка взято из расчета получения в процессе выплавки высокоуглеродистого ферромарганца шлака оптимальной основности (CaO/SiO₂=1,0÷1,6), обеспечивающей высокие технико-экономические показатели процесса. Количество железосодержащих металлодобавок взято из расчета получения в процессе выплавки высокоуглеродистого ферромарганца металла, содержание железа в котором отвечает требованиям стандарта.

Пример. Для составления шихты использовали: в качестве марганецсодержащего сырья полученный из концентрата марганцевой руды Никопольского месторождения агломерат, содержащий, мас.%: 49,02 Mn; 1,2 Fe₂O₃; 0,224 P; 17,1 SiO₂; 4,3 CaO; 2,2 Al₂O₃; 1,4 MgO; 0,13 S; кокс; известняк; стальную стружку; шлака силикотермической плавки металлического марганца следующего состава, мас.%: 15,7 Mn; 0,2 FeO; 0,005 P; 27,9 SiO₂; 45,4 CaO; 3,3 MgO; 3,5 Al₂O₃; 0,19 S. Компоненты шихты в указанном ниже соотношении смешивали и загружали в рудно-термическую электропечь. Процесс вели непрерывно, периодически выпуская металл и шлак. При необходимости для поддержания оптимальной основности шлака в шихту дополнительно добавляли кварцит в требуемом количестве Варианты выплавки высокоуглеродистого ферромарганца на шихте, известного и предложенного состава, приведены в таблице.

Как видно из таблицы, преимуществом использования для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца предлагаемой шихты является возможность снижения удельного расхода марганецсодержащего сырья до 100%, снижения удельного расхода известняка до 100%, снижения содержания фосфора в высокоуглеродистом ферромарганце до 0,03%, извлечение из отвального шлака силикотермической плавки металлического марганца до 60 отн.% марганца, который в настоящее время безвозвратно теряется.

Оптимальным вариантом предлагаемой шихты является вариант 2, при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца по этому варианту достигается снижение удельного расхода марганецсодержащего сырья на 21,53% и снижение удельного расхода известняка на 96,86%. Содержания фосфора в высокоуглеродистом ферромарганце составляет 0,34%, что ниже на 17 отн.%, чем в случае выплавки ферромарганца только из марганцевого агломерата (0,41% Р). При неизменной степени извлечения марганца из марганцевого агломерата из отвального шлака силикотермической плавки металлического марганца извлекается ~50 отн.% марганца.

Технико-экономические преимущества предлагаемой шихты заключаются в том, что ее использование позволяет снизить удельный расход марганецсодержащего сырья и известняка, снизить содержание фосфора в высокоуглеродистом ферромарганце, повысить полезное использование марганца за счет возврата значительной части марганца, содержащегося в отвальном шлаке силикотермической плавки металлического марганца, который в настоящее время безвозвратно теряется.