Шихта для виплавки сілікомарганцю

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к электрометаллургии ферросплавов, и может быть использовано при выплавке силикомарганца в электропечах. Известна шихта [1] для выплавки силикомарганца, содержащая в своем составе марганецсодержащее сырье (55-70%), кварцит (3-13%), углеродистый восстановитель (15-23%), трахит (2-19%). Известна также шихта [2] для выплавки силикомарганца, состоящая из марганцевого агломерата (21-25%), концентрата марганцевого (39-45%), кварцита (9-11%), коксика (14-16%), пегматита (8-12%). Главным недостатком указанных ши хт [1, 2] является наличие в их составе в качестве углеродистого восстановителя коксика, имеющего сравнительно низкое удельное электросопротивление, что не обеспечивает высокое извлечение ведущи х элементов и, кроме того, для его производства используются дефицитные и дорогостоящие коксующиеся угли. Кроме того, введение в состав известных ши хт дополнительного компонента трахита [1] и пегматита [2] - усложняет организационную сторону вопроса по подаче и дозировке шихтовы х материалов. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является шихта для производства силикомарганца [3] следующего состава (мас. %): Марганцевый агломерат 33-37 Марганцевый концентрат 28-32 Кварцит 6-10 Коксик 15-19 Брикеты марганцевых шлаков 8-12 Главным недостатком указанного состава шихты, так и ранее известных ши хт, является применение в ее составе коксика, а также дополнительного введения шихтового компонента - брикетов марганцевых шламов, которые в условиях электроплавки разрушаются с выделением пыли, что осложняет экологическое состояние процесса, приводит к потерям марганца с пылью, а это в свою очередь приводит к снижению извлечения марганца и повышению расходов электроэнергии. Кроме того, для изготовления брикетов требуются дополнительные капитальные вложения, а также расход в значительных количествах (до 15% от массы шлама) связующего, содержащего серу в виде Na2S2О6, что не обеспечивает охрану воздушной среды от загрязнения ее летучими сернистыми соединениями. Введение в состав шихты дополнительного компонента осложняет операции дозирования шихты. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать состав шихты для .выплавки силикомарганца путем использования в ней известного компонента при новом соотношении, что позволит увеличить электросопротивление шихты и улучшить экологическую обстановку и обеспечит повышение техникоэкономических показателей производства. Поставленная задача достигается тем, что в известной шихте для выплавки силикомарганца, включающей марганецсодержащий материал, кварцит, углеродистый восстановитель, согласно изобретению в качестве углеродистого восстановителя используется комплексный углеродистый восстановитель при следующем соотношении компонентов, мас. %: комплексный углеродистый восстановитель 14-30 кварцит 4-15 марганецсодержащее сырье остальное. При этом используют комплексный углеродистый восстановитель следующего химического состава, мас. %: углерод 58-72 зола 18-28 летучие остальное, а зола содержит, мас. %: å Κ2O+Na2O - 1,5-12,0; MnO - 10,0-40,0; FeO - 4,0-25,0; CaO - 2,5-7,0; MgO - 0,5-3,0; Аl2O 3 - 2,5-18,0; P2O 5 - 0,01-0,25; SiO2 - остальное. Граничные условия выбранных соотношений компонентов шихты связаны с физико-химическими процессами, происходящими в ней в процессе восстановления ведущи х элементов и получения стандартного сплава, соответствующего марке силикомарганца СМн17 по ГОСТ 4756-77. Наличие в составе шихты комплексного углеродистого восстановителя менее 14% не обеспечивает полноту восстановления марганца и кремния из-за недостатка восстановителя в шихте. При повышении содержания комплексного восстановителя в шихте более 30% имеет место высокая "посадка" электрода, что влечет за собой повышенный улет воздушных элементов и расход электроэнергии. Снижение содержания кварцита в шихте менее 4% не обеспечивает получение стандартного по кремнию силикомарганца марки СМн17, а повышение его содержания более 15% приводит к глубокой посадке электродов, образованию вязкого высококремнеземистого шлака, что способствует увеличению потерь ведущи х элементов со шлаком в виде корольков металлической фазы. Возможно также "закварцевание" электропечи. В идентичных лабораторных условиях кафедры электрометаллургии ДМетИ был проведен сопоставительный анализ технико-экономических и экологических показателей процесса выплавки силикомарганца, осуществляемого с использованием заявляемой шихты и ши хты-прототипа. Результаты испытаний приведены в таблице. Анализ полученных результатов свидетельствует, что применение предлагаемого состава шихты обеспечивает улучшение экологической обстановки (снижение общего содержания серы в отходящих газах на 26%. снижение жесткости оборотной воды в 2,2 раза и содержания SO -2 в оборотной воде в 1,7 раза), 4 производительность печи повышается на 5,0%, а расход электроэнергии снижается на 4,0%. Выбранный состав ши хты одновременно решает следующие задачи: - вовлечение в производство силикомарганца вторичных марганецсодержащих сырьевых ресурсов; - обеспечивает глубокую посадку электродов и концентрацию тепла в реакционной зоне печи; - уменьшает затраты на очистку оборотной воды; - ускоряет протекание восстановительных процессов в печи; - упрощает процесс дозирования шихты. Достоинством предлагаемого состава шихты является улучшение экологической обстановки при выплавке сплава с применением качественно нового вида восстановителя, улучшение ТЭΠ производства сплава, кинетических условий восстановления ведущи х элементов. Компоненты (мас. %) и свойства Показатели Прототип Заявляемая шихта (варианты) 1 2 3 4 5 (оптимальный) Кварцит 8 16 15 9 4 3 Коксик 17 Брикеты марганцевых шламов 10 Комплексный углеродистый восстановитель* 13 14 22 30 31 Марганцевый агломерат 35 остальное Марганцевый концентрат 30 Производительность печи, % 100 100,5 102 102 105 101,5 Расход электроэнергии, % 100 100 98,5 96 96,5 97,8 Содержание серы в отходящи х газах, об. % 0,98 0,72 0,72 0,72 0,73 0,73 Жесткость оборотной воды. мг-экв/л 4,4 2,0 2,0 2,0 2,03 2,1 Содержание SО4 в оборотной воде, % 7,68 4,34 4,34 4,34 4,35 4,36 Сопротивление ванны печи, мОм 6,01 5,3 5,6 5,6 5,6 5,8 * Комплексный углеродистый восстановитель содержит, мас. %: углерод - 65; зола - 23; летучие остальное. При этом состав золы, мас. %: å Κ2O+Na2O - 5,2; MnO - 10,2; FeO - 3,2; MgO - 2,0; Аl2O 3 - 8,6; P2O5 - 0,12; SiO2 - остальное.