Спосіб вилучення марганцю з вогнянорідких марганцевмісних шлаків

Спосіб вилучення марганцю з вогнянорідких марганцевмісних шлаків, що включає злив розплаву шлаку в ємність, обробку його відновлювачем та подальший розподіл металевої фази, що утворилася, та збідненого шлаку, який відрізняється тим, що додатково здійснюють нагрівання струменя шлаку під час зливу його в ємність факелом полум’я ферогазу, а відновлення марганцю здійснюють шляхом подачі газоподібного відновлювача під дзеркало розплаву у міру його накопичення в ємності, при цьому як відновлювач використовують ферогаз та/або природний газ. Винахід відноситься до чорної металургії, а саме до феросплавного виробництва, і може бути використаний для довідновлення марганцю з рідких шлаків, що утворюються в процесі виробництва марганцевих феросплавів. Відомий спосіб вилучення марганцю з рідких марганецьвмісних шлаків, що включає злив розплаву шлаку в ємність, обробку його відновлювачем та подальший розподіл металевої фази, що утворилася, та збідненого шлаку [а.с. СРСР №1765225, МПК С22В47/00, заявл. 22.06.1990p.]. Відновлення марганцю з рідких шлаків здійснюють шляхом подачі на струмінь шлаку твердого відновлювача, у виді комплексного сплаву, що містить кремній, марганець, кальцій і алюміній. Недоліком відомого способу є низький ступінь вилучення марганцю із шлаків, що обумовлене проведенням процесу відновлювальної обробки рідкого шлаку при низьких температурах. Відомим є також спосіб вилучення марганцю з рідких марганецьвмісних шлаків, що включає злив розплаву шлаку в ємність, обробку його відновлювачем та подальший розподіл металевої фази, що утворилася, та збідненого шлаку [а.с. СРСР №550443, МПК С22В47/00, заявл. 12.04.1975р.]. У відомому способі проводять відновлення рідкого шлаку від виробництва силікомарганця твердим відновлювачем, наприклад, сумішшю коксика та алюмінію, при одночасному введенні в ємність вогнянорідкого шлаку виробництва металевого марганцю або низьковуглецевого феромарганцю. Недоліком відомого способу є те, що він складається з технічно трудомістких операцій, як то: змішання рідких шлаків в одній ємності, завдяки чому відбувається різке зниження температури рідкого шлаку. Використання твердих відновлювачів у виді суміші, що містить коксик та алюміній, вимагає додаткових витрат енергії для нагрівання шлакового розплаву до температур, які забезпечують ефективне відновлення марганцю з їх окислів. Таким чином, відомий спосіб характеризується високими енергетичними витратами і низькою продуктивністю процесу. Найбільш близьким за технічною суттю та технічним результатом, що досягається, є спосіб вилучення марганцю з вогнянорідких марганецьвмісних шлаків, що включає злив розплаву шлаку в ємність, обробку відновлювачем та подальший розподіл металевої фази, що утворилася, та збідненого шлаку [а.с. СРСР №1765232, заявл. 10.12.1990 р., МПК С22С33/04]. У відомому способі вогнянорідкий шлак зли (19) UA (11) 74682 (13) C2 (21) 2004021335 (22) 24.02.2004 (24) 16.01.2006 (46) 16.01.2006, Бюл. № 1, 2006 р. (72) Уткін Сергій Михайлович, Уткін Едуард Сергійович (73) Уткін Сергій Михайлович, Уткін Едуард Сергійович (56) SU 1765225 A1, 30.09.1992 SU 550443 A, 15.03.1977 SU 1765232 A1, 30.09.1992 RU 2031165 C1, 20.03.1995 RU 2044088 C1, 20.09.1995 3 74682 4 вають до окремого ковша - печі, де проводять доництва марганцевих феросплавів, у сукупності із відновлення окислів марганцю уведенням до коввище означеним, значно знижує енергетичні виша твердих відновлювачів, наприклад, коксу, вугтрати процесу. лецю, антрациту, кремнію та інших. Використання газоподібних відновлювачів Недоліком відомого способу є високі енергеферогазу, природного газу або їх сумішей, які хатичні витрати та низька продуктивність процесу рактеризуються наявністю активних компонентів у вилучення марганцю. Використання твердих відвигляді окису вуглецю і водню, а також подача їх новлювачів приводить до значного зниження темпід дзеркало розплаву шлаку забезпечує інтенсиператури розплаву шлаку в ковші. Для нагрівання фікацію відновлювальних процесів на границі фаз: шлаку до температур, що забезпечують здійсненокисел металу - газоподібний відновлювач, що ня ефективних відновлювальних процесів, викориприводить до зниження часу обробки шлакового стовується дороге джерело тепла - електрична розплаву, і, як наслідок, до підвищення продуктивенергія, що приводить до підвищення енергетичності процесу. них витрат на відновлення марганцю. З іншого Спосіб вилучення марганцю з вогнянорідких боку, оскільки механізм та кінетика хімічних реакмарганецьвмісних шлаків здійснюється таким чицій відновлювальних процесів при використанні ном. твердих відновлювачів мають часовий характер, Вогнянорідкий марганецьвмісний шлак при це приводить до збільшення тривалості обробки температурі 1600-1650°С зливають з феросплавшлакового розплаву і, як наслідок, до зниження ної печі до окремого футерованого ковша ємністю продуктивності процесу вилучення марганцю. 8м3. Одночасно з двох сторін струмінь шлаків, що В основу винаходу поставлена задача вдоскозливається, підігрівають факелом полум'я фероганалення способу вилучення марганцю з вогняноза, який підводять з газовідвідної системи печі за рідких марганецьвмісних шлаків, у якому введення допомогою спеціальних фурм, і підтримують темнових режимів обробки рідких шлаків, а також випературу шлаку в межах 1650-1700°C. Зміст окису користання нових відновлювачів забезпечують вуглецю у ферогазі складає 70-85%. При досягінтенсифікацію фізико-хімічних процесів відновненні рівня розплаву в ковші не менш ніж 300мм лення шлаків при одночасному використанні теппід дзеркало розплаву на глибину 150-200мм полової енергії шлаків і хімічної енергії відновлювадають газоподібний відновлювач за допомогою чів, що дозволяє знизити енергетичні витрати металевої трубки діаметром 5/8", яку в процесі способу та підвищити його продуктивність. відновлення піднімають та утримують на заданій Поставлена задача вирішується тим, що у віглибині. Газоподібний відновлювач нагрівають до домому способі вилучення марганцю з вогнянорід700-900°С в залежності від хімічного складу шлаких марганецьвмісних шлаків, що включає злив ку. У якості газоподібного відновлювача викорисрозплаву шлаку в ємність, обробку його відновлютовують ферогаз, природний газ або їхню суміш. вачем та подальший розподіл металевої фази, що Вибір виду газоподібного відновлювача, величину утворилася, та збідненого шлаку, відповідно до його витрати та співвідношення компонентів в сувинаходу, новим є те, що додатково здійснюють міші газів вибирають у залежності від хімічного нагрів струменю шлаку під час його зливу в ємскладу шлаку, що зливається, його первісної темність факелом полум'я ферогазу, а відновлення ператури та сполуки металевої фази, що задаєтьмарганцю здійснюють шляхом подачі газоподібнося, і розраховують відповідно до загальновідомих го відновлювача під дзеркало розплаву по мірі балансових рівнянь. По закінченні обробки збіднейого накопичення в ємності, при цьому як відновний шлак зливають у сталеву чашу, а отриману лювач використовують ферогаз та/або природний металеву фазу (марганецьвмісний феросплав) газ. відправляють на розливання. Між сукупністю істотних ознак винаходу, що За запропонованим способом була оброблена заявляється, та технічним результатом, що досясерія вогнянорідких шлаків, що утворюються при гається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок. виплавці вуглецевого феромарганцю і силікомарНагрівання шлаку ферогазу при одночасному ганцю. Режими відновлювальної обробки шлаків, використанні газоподібних відновлювачів у сукупвид відновлювача, його витрату, температуру, час ності з відомими ознаками дозволяє знизити енеробробки підбирали в залежності від хімічного гетичні витрати на процес та підвищити його проскладу та вихідної температури вогнянорідкого дуктивність. шлаку. Нагрівання струменя вогнянорідкого шлаку у Для порівняння був здійснений спосіб вилупроцесі його зливу в ємність факелом полум'я фечення марганцю з вогнянорідких сплавів, який оброгазу дозволяє при мінімальній витраті тепла рано прототипом, у якому шлак, отриманий при ферогазу, який спалюється, підтримувати високу руднотермічному відновленні марганецьвмісної температуру шлаку в ємності протягом усього шихти, з температурою 1500-1520°С зливали в пічпроцесу відновлення. Крім того, одночасно відбуківш у кількості 1 тонни, та на дно якого присаджувається нагрівання внутрішнього об'єму ємності, вали твердий відновлювач у вигляді вуглецю, назавдяки чому запобігається охолодження маси приклад коксик у кількості 34,3кг. Показники різних шлаку під час його накопичення в ємності навкорежимів обробки та отриманих результатів навелишнім середовищем. Паралельно здійснюється дені в таблиці. нагрівання газоподібного відновлювана, який поЯк видно з таблиці, використання способу, що дають за допомогою металевої трубки під дзерказаявляється, дозволить знизити енергетичні вило розплаву. Використання в якості джерела тепла трати на процес в 7-8 раз та підвищити продуктивфакела полум'я ферогазу, який є відходом виробність процесу в 5-6 раз за рахунок використання 5 74682 6 більш ефективних відновлювачів, утилізації побіжчення використання твердих дорогих вуглецевих них пальних газоподібних продуктів феросплавновідновлювачів та економії електричної енергії. го виробництва, а саме ферогаза, а також виклюТаблиця Вихідний шлак Відновлювач Ферогаз Метан Феромарганець, Ферогаз та вуглецевий метан при співвідношенні 1:2 Ферогаз Метан СилікоФерогаз та марганець метан при співвідношенні 1:2 Вміст марВміст маргаганцю у збіТривалість Питомі нцю у вихідСтупінь Витрата віддненому процесу енергетичні ному шлаку вилучення новлювана, шлаку (в відновлення витрати, (в перерахумарганцю, м3/хвил. перерахунку шлаків, КДж/т шланку на МnО), % на МnО), % хвил. ку. % мас. мас. 9,9 14,0 4,0 71,5 20 3,31-105 9,9 14,0 1,2 91,4 20 3,31-105 ферогаз-3,4 метан - 6,8 14,0 2,5 82,1 20 3,31-10ь 9,0 9,0 13,0 13,0 2,4 1,0 81,5 93,0 25 25 2,98-105 2,98-105 ферогаз-3,4 метан - 6,8 13,0 2Д 83,8 25 2,98-105 2,3 83,6 120 2,2-106 За прототипом Феромарганець, Твердий вугвуглецевий лець (коксик) 0,096 кг/кг шлаку Для реалізації способу, який заявляється, застосовується стандартне устаткування при використанні доступних матеріалів, вироблених вітчизняною промисловістю, згідно встановлених ДСТУ Комп’ютерна верстка О. Воробей 14,0 та ТУ, а також матеріалів, які є відходами феросплавного виробництва, що забезпечує промислову придатність запропонованого способу. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601