Результат интеллектуальной деятельности: ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСИЛИЦИЯ

Область техники

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электротермическому способу получения кремнистых ферросплавов.

Уровень техники

Ферросилиций получают восстановлением кварцита с помощью углеродистых восстановителей в рудовосстановительных электрических печах. Восстановителем служит металлургический кокс (Рысс М.А. Производств ферросплавов, М, Металлургия, 1985, С. 33-75). Для увеличения производительности печей производства ферросилиция в качестве восстановителя в последние годы применяют более активные восстановители, каменный уголь в смеси с кокосовым орешком (Павлов С.Ф., Кашлев И.М. «Повышение эффективности плавки ферросилиция», Сталь, 2002, С. 35-38). Недостатками таких методов является низкая степень извлечения кремния при получении ферросилиция.

Известна шихта для выплавки ферросилиция (RU 2106423, С22С 33/04, опубл. 10.03.98), содержащая кварцит, кокс металлические отходы и окатыши отработанной контактной массы химического производства при следующем соотношении компонентов, мас. %: кокс 10,0 - 40,0, металлические отходы 6,0 - 30,0, окатыши 0,3 - 20,0, кварцит - остальное. Недостатком данного способа является необходимость изготовления окатышей, что требует дополнительного оборудования.

Известна шихта для получения ферросилиция (SU 998558, С22С 33/04, опубл. 23.02.83), включающая углеродистый восстановитель, металлодобавку, кварцит, на дополнительно содержит силикатный шлак и кварцитобарит при следующем соотношении компонентов, мас. %: углеродистый восстановитель 20-35, металлодобавка 1-40, силикатный шлак 1-10, кварцитобарит 0,5-10, кварцит - остальное. Недостатком данного способа вовлечения в производство дополнительных компонентов шихты является использования кварцитобарита, что увеличит количество примесей в конечной продукции.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является шихта для получения ферросилиция (RU 2109836, С22С 33/04, опубл. 27.04.98), включающая кварцит, углеродистый восстановитель и стальную стружку, дополнительно содержит смесь офлюсованных железорудных окатышей и железной окалины в соотношении 1:(1-3) при соотношении компонентов, мас. %: кварцит 35-55, углеродистый восстановитель 20-30, смесь офлюсованных железорудных окатышей и железной окалины в соотношении 1-(1-3), стальная стружка - остальное. Недостатком данного способа является необходимость изготовления окатышей, что приводит к необходимости использования дополнительного оборудования.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является снижение затрат на получения ферросилиция.

Техническим результатом является снижение расхода сырья на получения ферросилиция.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что шихта для получения ферросилиция, включающая кварцит и углеродистые восстановители, стальную стружку, дополнительно в качестве кремнеземсодержащего материала содержит шлак, образующийся при окислительном рафинировании технического кремния от примесей, при следующем соотношении компонентов, мас. %: кварцит 22,0 - 46,7; углеродистый восстановитель 30,3 - 33,4; стальная стружка 7,3 - 7,7; шлак рафинирования кремния 12,6 - 40,0.

Кремний получают путем восстановления кремнезема углеродом в электрических печах. Полученный кремний, как правило, содержит примеси алюминия, кальция, которые переходят в кремний из минерального сырья и из золы восстановителей. Рафинирование, очистку кремния от нежелательных примесей, осуществляют в ковше во время выпуска расплава из печи с помощью окислительных газов кислорода и/или сжатого воздуха. Оксиды окисленных металлов переходят в шлак. Вместе с ними переходит в шлак и часть окисленного кремния, что значительно снижает вязкость шлаков. Во время чистки ковша от шлаков вместе с густыми шлаками удаляется и часть жидкого кремния, что увеличивает потери кремния с отвальными шлаками. Этот шлак имеет следующий состав, мас. %: SiO₂ 64,4-81,2 (среднее 72,3); SiC 4,5-11,1 (среднее 8,1); Al₂O₃ 0,5-1,5 (среднее 0,9); СаО 1,5-4,5 (среднее 2,7); Fe₂O₃ 0,05-0,15 (среднее 0,1); Si металлический 10,3-20,4 (среднее 15,9). В связи с наличием в шлаке свободного кремния, он может быть использован в производстве кремнистых ферросплавов.

Осуществление изобретения

На промышленной печи проводили выплавку высокопроцентного ферросилиция с использованием в качестве кремнеземсодержащего материала шлака рафинирования технического кремния, содержащего свободный металлический кремний, который при восстановительной плавке ферросилиция переходит в готовую продукцию и снижает необходимое количество сырья.

Пример 1. Выплавка ферросилиция с использованием типичных шихтовых материалов показала следующий расход сырья, мас. %:

Пример 2. При выплавке ферросилиция в руднотермической электрической печи в состав шихты вводили шлак рафинирования технического кремния в количестве 200 кг на тонну выплавляемого кремния. Расход сырья при проведении опытной плавки составил:

по массе, кг/т

Пример 3. В дальнейших опытах количество шлака рафинирования кремния увеличили до 400 кг на тонну выплавляемого ферросилиция. Расход сырья составил:

Пример 4. При проведении следующего этапа испытаний в состав шихты вводили 600 кг шлака на тонну ферросилиция. Расход сырья составил:

Пример 5. При увеличении количества шлака рафинирования кремния в шихте до 1000 кг на тонну выплавленного ферросилиция расход сырья составил:

Пример 6. При дальнейшем увеличении количества шлака рафинирования кремния в шихте до 1200 кг на тонну ферросилиция расход сырья составил:

Пример 7. При дальнейшем увеличении количества шлака рафинирования кремния в шихте до 1400 кг на тонну ферросилиция, расход сырья составил:

При введении в шихту шлака рафинирования технического кремния менее 200 кг/т не дает существенного снижения расхода минерального сырья, кварцита. При увеличении количества шлака рафинирования кремния в шихте, более 1200 кг/т, происходит уплотнение колошника печи за счет снижения пористости поверхности колошника, что отрицательно сказалось на снижении расхода кварцита. Оптимальным количеством вводимого дополнительно в шихту шлака рафинирования кремния является количество 400-1200 кг на тонну ферросилиция, что соответствует соотношению компонентов в шихте, мас. %: