Спосіб виплавки високовуглецевого ферохрому

Реферат: Винахід належить до виробництва феросплавів, а саме до способів одержання високовуглецевого ферохрому у рудновідновлювальній електропечі. Спосіб передбачає завантаження у електропіч хромової руди, відновлювача і матеріалу, що містить кварц, виплавляння шихти, випуск шлаку і металу, відокремлення металу від шлаку і розливання металу. У способі використовують фракцію хромової руди з розмірами часток менше ніж 10 мм і відновлювач, що містить вуглець, з розмірами часток менше ніж 5 мм, які змішують у співвідношенні 1:(0,3-0,5) і далі з суміші готують брикети, а як флюс використовують кварцит. Брикети завантажують у електропіч сумісно з кварцитом у співвідношенні, мас. %: брикети 93,796,2, кварцит 3,8-6,3. Використовують руду, яка містить, мас. %: 44-56 Сr2О3 та 4-12 SiO2. UA 103121 C2 (12) UA 103121 C2 UA 103121 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід відноситься до виробництва феросплавів, а саме до способів отримання високовуглецевого ферохрому у рудовідновлювальній електропечі. У теперішній час відомий спосіб отримання високовуглецевого ферохрому у рудовідновлювальних печах, у якому шихту готують з хромової руди, вуглецевого відновлювача та флюсу, що містить кремнезем. При цьому використовують руду з розмірами кусків 10-80 мм та відновлювач фракції, що містить вуглець, більш ніж 5 мм. Шихту періодично завантажують на колошник і випускають з печі отриманий метал і шлак. Після відокремлення від шлак, метал розливають у виливниці (Рисе М.А. Виробництво феросплавів. - М.: Металургія, 1985, с 199212). Для цього способу є характерними: Низька швидкість процесу відновлення хрому при виплавлянні високовуглецевого ферохрому, внаслідок того, що у кремнеземистій хромовій руді міститься 30-35 % Сr2О3 та 1020 % SiO2. Оксид кремнію при температурі розплавляння утворює на поверхні кусків хромової руди в'язку плівку, яка перешкоджає взаємодії оксидів хрому з вуглецевим відновлювачем та газоподібним монооксидом вуглецю. Кремнеземистий флюс посилює дію кремнезему хромової руди, оскільки перешкоджає контакту хромшпінелідів руди з вуглецевим відновлювачем та газоподібним СО. Хром у тугоплавких хромшпінелідах хромової руди не утворює з кремнеземом рідкої фази, з якої може відбуватися відновлення хрому. У результаті сповільнення відновних реакцій з хромшпінелідів хром не відновлюється у верхніх горизонтах ванни печі. Тверді частки руди у великій кількості надходять у нижні горизонти і виносяться з печі з рідким шлаком. Механізм відновлення хрому з хромової руди полягає в тому, що твердий вуглець коксу у місцях контакту із кусковою хромовою рудою взаємодіє з оксидами заліза і хрому, які входять у склад руди. У процесі нагрівання відбувається дифузія вуглецю в об'єм хромшпінеліду з утворенням газоподібного СО, карбідів хрому і заліза. Одночасно з цим зона контакту коксу з хромовою рудою збагачується тугоплавкими оксидами порожньої породи (SіO2, MgO, АІ2О3) переважно SіОг, які утворюють так званий шлакометалевий бар'єр між коксом та хромшпінелідами, при цьому швидкість процесу відновлення хрому різко знижується. Низька швидкість процесу відновлення хрому з кремнеземистої хромової руди у шихті з флюсом, що містить кремнезем, у ході виплавки ферохрому у рудовідновлювальних печах призводить до збільшення тривалості процесу виплавляння та підвищення питомої витрати електроенергії на виплавку ферохрому, підвищення виходу шлаку. Відомий спосіб виплавки ферохрому. У цьому способі використовують у якості компонентів шихти хромову руду фракції 10-80 мм, вуглецевий відновлювач фракції більш ніж 5 мм та флюс, що містить кремнезем, у вигляді шлакометалевого відходу власного виробництва (Рисе М.А. Виробництво феросплавів. - М.: Металургія, 1985, с 199-212). Шихту виплавляють у електропечі з отриманням ферохрому і шлаку. Для цього способу є характерними: Високий вміст оксиду хрому у відвальному шлаці, оскільки при отриманні високовуглецевого ферохрому шихта, яка складається з хромової руди, вуглецевого відновлювача та флюсу, має низьку швидкість взаємодії хромітів з відновлювачем через ошлакування хромітів кремнеземистим флюсом та кремнеземом порожньої породи хромової руди у процесі виплавляння у рудовідновлювальних печах. При використанні кремнеземиста" хромових руд на частках хромшпінелідів у верхніх горизонтах ванни печі утворюється шлаковий ізолювальний бар'єр. Крім того, хромшпінеліди мають високу температуру виплавляння та низьку швидкість взаємодії з кремнеземом, тому при нагріванні хромової руди з кремнеземистим флюсом утруднюється утворення рідкої фази, з якої може відбуватися відновленя хрому. Низька швидкість процесу відновлення хрому з кремнеземистої хромової руди, що містить 30-33 % хрому і 10-20 % SiO2, у ході виплавки ферохрому у рудовідновлювальних печах призводить до підвищення тривалості виплавляння та збільшення питомої витрати електроенергії для отримання ферохрому. Цьому сприяє та обставина, що у процесі виплавки високовуглецевого ферохрому частки хромової руди стають непроникливими для СО, який утворюється у нижніх горизонтах ванни печі. Найбільш близьким до заявленого є спосіб виплавки високовуглецевого феросплаву (Патент РФ № 2115627, МПК, C01G37/00, С22В 1/00, С 22В 1/16, поданий 06.05.97 p., опублікований 20.07.98 p.). Цей спосіб включає завантаження в електропіч кусків хромової руди розмірами 10-80 мм, відновлювач фракції, що містить вуглець, більш ніж 5 мм, шлакометалеві відходи виробництва високовуглецевого ферохрому і шлак низьковуглецевого ферохрому при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: 1 UA 103121 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Вуглецевий відновлювач 10-15 Шлакометалевий відхід 5-15 Шлак низьковуглецевого ферохрому 1-10 Хромова руда решта Шихту завантажують у електричну рудовідновлювальну піч, підтримуючи у ванні печі шар висотою 1,5-2,5 м. У склад шихти входить хромова руда, що містить, мас. %: 31-33 - Сr2О3, 1517-SiO2, коксик з вмістом вуглецю 86 %, флюс - шлакометалевий відхід виробництва високовуглецевого ферохрому, що містить мас. %: 50-SiO2, 20-MgO, 10 -АІ2О3, 20 - металевих включень високовуглецевого ферохрому, шлак низьковуглецевого ферохрому з вмістом, мас. %: 40-50 СаО, 25-30 SiO2, 5-15 Сr2О3, 4-5 Аl2О3, 8-12 MgO, 1-3 FeO. Компоненти шихти подають у бункери електропечі. Шихту періодично завантажують на колошник печі, переважно після випуску розплавів та осідання шихти на колошнику. У печі шихта за рахунок тепла електроенергії розплавляється з утворенням металу і шлаку. Останні періодично випускають з печі. Для цього способу є характерними: необхідність попереднього відсіву дрібних фракцій і використання тільки великих кусків компонентів шихти, що призводить до утворення на території заводів великих скупчень зазначених дрібних фракцій та погіршення екологічної ситуації. Крім того, використання бідних хромових руд, що містять близько 30 % Сr2О3, призводить до збільшення виходу шлаку, зниження питомої продуктивності печі. Задачею, що вирішується, є залучення у виробничий процес некондиційних за розміром кусків матеріалів - хромової руди з розмірами кусків менш ніж 10 мм та відновлювача, що містить вуглець, з розміром фракції менш ніж 5 мм. Технічний результат, що досягається, є залучення у виробничий процес некондиційних за розміром кусків матеріалів - хромової руди і відновлювача, що містить вуглець, та поліпшення екологічної ситуації. Для досягнення зазначеного результату фракцію хромової руди з розмірами кусків менш ніж 10 мм (відсів руди) і фракцію відновлювача, що містить вуглець, (розмір фракції менш ніж 5 мм) змішують у співвідношенні 1: (0,3-0,5) і далі подають у брикетний прес. Брикети отримують при тиску 25-50 МПа. Використовують відсів хромової руди, який містить, мас. %: 44,0-56,0 - СrгО3, 4,0-12,0-SiO2 та відновлювач, що містить вуглець, який містить 86 % твердого вуглецю. Отримані брикети далі завантажують у бункер, з якого ці брикети надходять до електропечі. Туди ж подають кварцит з таким розрахунком, щоб співвідношення брикетів і кварциту складало, мас. %: брикети 93,7-96,2 кварцит 3,8-6,3 що у сумі скрадає 100 %. Суміш, складену з брикетів і кварциту, плавлять з отриманням ферохрому і шлаку. Сумісна присутність у брикетах хромової руди і вуглецевого відновлювача сприяють більш ефективному використанню останнього, оскільки процес відновлення заліза і хрому протікає всередині цих брикетів при багатократно розвинутій поверхні реагування фаз. Приклад 1. Використовують відсів хромової руди з розмірами часток менш ніж 10 мм, який містить, мас. %: 44,0- Сr2Оз, 4,0-SiO2. Цю руду змішують з вуглецевим відновлювачем з розміром фракції 0-5мм, у якому присутні 86 % твердого вуглецю. Суміш зволожують і пресують з неї брикети при тиску 25-50Мпа. Компоненти суміші беруть у співвідношенні 1:0,3. Брикети завантажують у електропіч сумісно з кварцитом у кількості, мас. %: брикети 93,7 кварцит 6,3 Суміш плавлять з отриманням ферохрому і шлаку. Приклад 2. Використовують хромову руду (фракцію 0-10мм), яка містить, мас. %: 56 – Сr2Оз, 12,0-SiO2. Цю руду змішують з вуглецевим відновлювачем з розміром фракції 0-5 мм, у якому знаходиться 86 % твердого вуглецю. Суміш зволожують і пресують з неї брикети при тиску 25-50 МІ Іа. Компоненти суміші беруть у співвідношенні 1:0,5. Готові брикети завантажують у електропіч сумісно з кварцитом у кількості, мас. %: брикети 96,2 кварцит 3,8 Суміш плавлять з отриманням ферохрому і шлаку. Таким чином, використання способу, що пропонується, поліпшує техніко-економічні показники процесу виплавки і вирішує проблему поліпшення екологічної ситуації. 2 UA 103121 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 1. Спосіб виплавки високовуглецевого ферохрому, який включає завантаження у електропіч компонентів шихти - хромової руди, відновлювача і матеріалу, що містить кварц, виплавляння шихти, випуск шлаку і металу, відокремлення металу від шлаку і розливання металу, який відрізняється тим, що використовують фракцію хромової руди з розмірами часток менше ніж 10 мм і відновлювач, що містить вуглець, з розмірами часток менше ніж 5 мм, які змішують у співвідношенні 1:(0,3-0,5) і далі з суміші готують брикети, а як флюс використовують кварцит. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що у піч подають компоненти шихти при наступному їх співвідношенні, мас. %: брикети 93,7-96,2 кварцит 3,8-6,3. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що використовують руду, яка містить, мас. %: 44-56 Сr2О3 та 4-12 SiO2. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3