Спосіб переробки металошлаків

Винахід відноситься до чорної та кольорової металургії, з окрема, до електрометалургії сталі та феросплавів. Відомий спосіб витягу марганцю з відвальних шлаків виробництва силікомарганцю (A.c. СССР №550443 Kл.2C22B47/00, Б.В.1977 №10) відновленням коксіком та алюмінієм. До недоліків цього способу слід віднести те, що для його здійснення треба мати такі дефіцитні матеріали, як коксік та алюміній, а також робити витрати додаткової електроенергії. Відомий спосіб переробки феросплавних шлаків (A.c. СРСР №1458408, Кл. С22В 47/00, Б.В. 1989 №6), який включає переробку шлаку, його збагачення та розсів. До недоліків даного способу слід віднести багатократні операції по його переробці, дороге устаткування, та незначний відсоток Мn та Si, ви тягнутих у подальшому виробництві. За прототип прийнятий спосіб збагачення шлаку (A.c. СРСР №1477762 Кл. С22С 33/04, Б.В.1989, №17), який складається з випуску розплаву з печі у ківш, витягу металу з шлаку, відділення металу від шлаку, його розлив та фракціонування шлаку. До недоліку цього способу слід віднести низький відсоток витягу корольків металу з шлаку. В основу винаходу поставлене завдання збільшення продуктивності виробництва та утилізація дрібнодисперсних відходів чорної металургії. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі переробки металошлаків, який складається з випуску розплаву з печі у перший ківш, витягу корольків металу з шлаку, відділення металу від шлаку, його розлив та фракціонування шлаку, причому витяг корольків металу з шлаку робиться під шаром дрібнодисперсного фільтрового пилу цього виробництва при масовому співвідношенні пилу та шлаку, як (0,15...0,25): 1 відповідно, з витримкою терміном 20...25 хвилин, злив 90... 92% суміші шлаку та пилу проводиться у другий ківш, який після заповнення зливають у каскадно розташовані піддони, залишки шлаку 8...10% та 8...10% верхнього шару металу першого ковша зливають у ківш для чергового випуску розплаву з печі, а залишки металу у першому ковші розливають на машині. Розлив суміші шлаку та фільтрового пилу проводять у розташовані каскадно піддони з поперед укладеним на їх дно шаром фільтрового пилу висотою 20...40 мм, та покритими вапняним молоком стінками піддонів, причому їх висота дорівнює 80...120 мм. Фільтровий пил виробництва марганцевих феросплавів має фракцію менш за 0,1 мм та такий склад, мас. %: 27...36 Mn; 8...11 SіO2; 0,4...3,0 Fезаг; 4...6 С; 12...20 CaO; 0,5...1,5 MgO; 1,5...2,0 Аl2 О3; 3...4 (Na 2O+K2 O); 0,1...0,2 P та інші. Витяг корольків металу з шлаку робиться під шаром фільтрового пилу печей топлення цієї продукції при масовим співвідношенні пилу та шлаку, як (0,15...0,25):1 відповідно. Фільтровий дрібнодисперсний пил має малу теплопровідність та станове теплоізоляцію шлаку від навколишнього середовища, що зберігає початкову температуру розплаву значно довгий час і сприяє витягу корольків металу з шлаку у металеву частину в об'ємі ковша. При співвідношенні пил-шлак по масі менш 0,15:1, ще більша частина корольків залишається у шлаку, а при співвідношенні більш 0,25:1 частина пилу може зіпсувати сам метал. Витримка розплаву у ковші терміном 20...25 хвилин дозволяє більшій частині корольків перебігти у металеву частину розплаву. При витримці менш за 20 хвилин ще значна частка корольків залишається у шлаку, а при витримці більш за 25 хвилин стає недостатньо ковшового парку для розливу металу у це ху. Злив з ковшу тільки 90...92% суміші пилу фільтрів та шлаку необхідно робити для того, щоб не злити верхніх шарів металу. При зливі менш за 90% суміші частка шлаку буде баластом у ковші при подальшому переробленні металу, а при зливі більш за 92% суміші значна частина корольків металу залишається у шлаку, що зменшує продуктивність виробництва. Шлак що залишився у першому ковші та 8...10% верхнього шару металу зливають у ківш для чергового випуску розплаву з печі, чим спрощують розлив металу, та зберігають корольки металу нижніх шарів шлаку у ковші. При зливі менш за 8% металу частина шлаку ще може залишитись у ковші, а при зливі більш за 10% металу, ківш з черговим випуском з печі буде заповнюватися до країв, що стане небезпечним при його перебігах у це ху. На дно піддонів для розливу суміші шлаку і фільтрового пилу задається додатковий шар фільтрового пилу висотою 20...40 мм, що дозволяє захистити їх від зварювання з рідким розплавом , а бокові стінки піддонів з тою ж ціллю, обробляються вапняним молоком. При висоті пилу менш за 20 мм рідка суміш де не де з'єднується з піддоном, що заважає розвантажуванню огрудкованої суміші, а при висоті пилу більш за 40 мм, велика частка пилу збільшує дріб'язок, що погіршує продукт. Ємність піддонів має висоту 80...120 мм, тому, що для витоплення чавуну та сталі потрібні шматки 60...100 мм. Приклад використання способу переробки металошлакового розплаву при витоплені товарного силікомарганцю. З метою встановлення оптимальних співвідношень компонентів по способу переробки металошлакового розплаву здійснені досліди топлення та розливу шлакометалевих композицій у печі Тамана та муфельної печі. Хімічний склад досліджених компонентів наведено у таблиці 1. Таблиця 1 Матеріали Склад компонентів, % Мnзаг Si Fезаг SiO2 С CaOMgO АlО3 Na2O+K2O P Шлак товарного 15,1 1,8 0,5 46,2 0,318,4 3,6 8,1 силікомарганця Фільтровий пил 27,8 - 2,3 10,1 5,019,7 1,4 1,8 печей марганцевих 0,05 3,6 0,18 сплавів Силікомарганець 65,0 21,011,6 марки СМп20 1,0 0,1 Спочатку було зроблено 10 варіантів дослідів, включно з прототипом. В перший магнезитовий тигель завантажувались по 1 кг товарного силікомарганця марки СМn2O та 0,6 кг шлаку товарного силікомарганця (кратність шлаку при топленні товарного силікомарганця 0,6...0,7). При температурі 1500°С розплав зливався у др угій магнезитовий тигель, розігрітий до температури 900°С у муфельної печі. Після переливу розплаву на поверх шлаку засипався пил печей топлення марганцевих феросплавів (таблиця 1) у різних співвідношеннях пилу та шлаку (таблиця 2). Після витримки розплаву у тиглі терміном 15, 20, 25, 30 хвилин, суміші шлаку та пилу (85, 90, 92, 94%) зливались у піддон з шаром пилу у 20 мм. Суміш шлаку і пилу о холоджувалась, а потім вивантажувалась на металевий лист з утворенням грудків, які йшли на хімічний аналіз, а виборки металу зважувались (таблиця 2). Таблиця 2 № п/п l. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Залишки Вихід Відсоток металу металу Mn y Примітка у шлаку, *1 ,% шлаку % Співвідношення завантаженого 88,7 4,10 18,1 у ємність зверху пилу та шлаку*2 0,10:1 0,15:1 92,0 3,90 19,5 0,20:1 93,2 3,10 21,0 З'явився 0,25:1 94,5 2,98 22,0 дріб'язок Багато 0,30:1 94,5 2,95 23,0 дріб'язка Термін витримки 92,4 3,60 20,8 розплаву у ємності *3, хвилин 15 20 93,2 3,10 20,9 25 94,1 3,05 21,1 30 94,1 3.00 20,9 Прототип 89,0 4,60 15,0 Варіанти досліджень *1 - з обліком утрати металу та шлаку при зливах та на стінках ємності. *2 - при терміні витримки розплаву у ємності 20 хвилин. *3 - при співвідношенні завантаженого у ємність зверху пилу та шлаку, як 0,20:1. Як видно з таблиці 2, задовільні результати одержані при всіх гранічних параметрах формули винаходу, які вище за познаки прототипу. Ці результати дають попередні висновки так, як на печах витоплення сплавів ємності для зливу розплаву набагато більші за прикладні тиглі, тепло довше зберігається тому відсоток пилу, який може освоїтися шлаком може бути значно більшим. Як показали дослідження злив шлаку з пилом більш 92% доводить до того, що частка металу з'єднається з шлаком для переробки, що зменшує виробництво металу, а при цьому відсотку менш 90% збільшаться нераціональні перевезення шлаку. Тому на практиці слід дотримуватися зливу у 90...92%. Злив верхнього шару металу та залишків шлаку необхідно проводити для збереження якості металу при розливу на машині. При зливу менш за 8% металу, метал у ковші може бути засмічений шлаком, а при зливу більш за 10% металу зменшується виробництво сплаву. Суміш металу та шлаку, злитих з першого тигля, додавалась у другий тигель топлення нового металу та шлаку. Залишки металу першого тигля зливали в чавунні мульди з чарунками 50х50 мм. Суміш шлаку та пилу злита у поддони на шар фільтрового пилу дозволяє збільшити відсоток Мn у суміші до 22%. Аналогічна сировина використовується для топлення ливарного чавун у у доменних печах. Таким чином, запропонований спосіб переробки металошлакового розплаву дозволяє здійснити поставлене завдання - збільшити виробництво витягом більшого відсотку металевих корольків з шлаку та здійснити утилізацію фільтрового пилу печей, який раніше тільки частково огрудковувався на складному устаткуванні.