Шихта для виробництва феронікелю

Шихта для производства ферроникеля, содержащая лом железо-никелевых аккумуляторов, вторсырье, известняк и кремнийсодержащую до 29510 которой удаляют кожухи, прокладки, стержни, сепараторы, а оставшуюся часть прессуют в пакеты. Никельсодержащее вторсырье в виде стружки, обрези мелких кусков также прессуют в пакеты. Пакеты направляют на переплавку. Шихту готовят, добавляя к лому железо-никелевых аккумуляторов и никельсодержащему вторсырью, известняк и песок, обеспечивая указанное соотношение компонентов в шихте. Плавку ферроникеля осуществляют в дуговой электропечи, футеровка рабочего пространства которой выполнена магнезитовым и хромомагнезитовым кирпичом, то есть основным огнеупором. Процесс получения ферроникеля включает периодическую загрузку в электропечь шихты, расплавление шихты, доводку металла, скачивание шлака и выпуск готового ферроникеля. Ферроникель, полученный при электроплавке указанной шихты, содержит 22–24% никеля, остальное железо и микропримеси. Содержание микропримесей не превышает, в %: Co – 0,3; Si – 0,1; C – 0,2; Cr – 0,1; S – 0,15; P – 0,02. Общими признаками прототипа и заявляемого технического решения являются содержащиеся в шихте лом железо-никелевых аккумуляторов, вторсырье, известняк и кремнийсодержащая добавка. Указанный состав шихты, обеспечивая возможность выплавки товарного ферроникеля без внепечной обработки, не позволяет организовать кислый процесс плавки в электропечах с кислой футеровкой, а значит не позволяет реализовать выше указанные преимущества кислой плавки, т. к. перевод серы из металла в шлак в данном случае происходит только в условиях основного процесса плавки в электропечах с основной футеровкой. Кроме того подготовка рассматриваемой шихты требует разделки аккумуляторов, что является трудоемким процессом, удлиняющим технологический цикл и увеличивающим себестоимость ферроникеля. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования шихты для производства ферроникеля, которая за счет подбора компонентов и их соотношения в шихте обеспечивала бы возможность проведения кислой плавки шихты на товарный ферроникель в электропечах с кислой футеровкой, что позволяет реализовать преимущества кислой плавки в производстве товарного ферроникеля из никельсодержащего лома. Поставленная задача решается тем, что в шихте для производства ферроникеля, содержащей лом железо-никелевых аккумуляторов, вторсырье, известняк и кремнийсодержащую добавку, согласно изобретению, в качестве вторсырья шихта содержит лом углеродистой стали и лом цветных сплавов с содержанием магния не менее 25%, в качестве кремнийсодержащей добавки содержит бой стекла и в нее дополнительно введен оборотный шлак предыдущих плавок ферроникеля при следующем соотношении компонентов, в вес.%: Лом железо-никелевых аккумуляторов 70,00–75,00 Лом углеродистой стали 18,50–23,00 Лом цветных сплавов с содержанием магния не менее 25% 3,20–3,90 Известняк 0,45–0,55 Бой стекла 2,30–2,90 Оборотный шлак предыдущих плавок ферроникеля 0,15–0,22 Перечисленные признаки составляют сущность изобретения и обеспечивают достижение технического результата – возможность проведения кислой плавки шихты на товарный ферроникель в электропечи с кислой футеровкой. Причинно-следственная связь существенных признаков изобретения и технического результата выражается в следующем. Компоненты шихты и их количественное соотношение обеспечивают протекание при плавке шихты всех процессов, необходимых для получения товарного ферроникеля. Основным компонентом шихты является лом железо-никелевых аккумуляторов. Особенностью заявляемого состава шихты является то, что железо-никелевые аккумуляторы перерабатываются без их предварительной разделки, что значительно упрощает процесс приготовления шихты. Лом углеродистой стали обеспечивает необходимое соотношение железа и никеля в товарном ферроникеле. Флюсующими элементами шихты являются бой стекла, известняк, оборотный шлак. В качестве восстановителя используется углерод графитированных электродов электропечи, углерод лома аккумуляторов и других углеродсодержащих включений шихты. Кроме того, роль восстановителя при плавке выполняют присутствующие в ломе цветных сплавов металлы, обладающие большим сродством к кислороду. При плавке будут активно протекать обменные реакции типа: 3NiO2 + 2Cr = Cr2O3 + 3Ni 3NiO + Mo = MoO3 + 3Ni 3FeO + W = WO3 + 3Fe Для удаления серы из металла в шлак используется сродство магния к сере, которое больше чем у никеля. При плавке протекает реакция, обеспечивающая удаление серы: Ni3S2 + 2Mg = 2MgS + 3Ni Количество магния в ломе цветных сплавов в шихте позволяет удалить в шлак серу, присутствующую в резиновых и пластмассовых деталях неразделанных аккумуляторов, а также в других компонентах шихты. При этом степень удаления серы достаточна для получения товарного ферроникеля в результате плавки заявляемой шихты. Флюсующие элементы шихты и их количество в шихте в сочетании с другими компонентами шихты обеспечивают возможность плавки в кислой электропечи, протекание в этих условиях всех реакций, необходимых для получения ферроникеля и удаления серы из металла в шлак. Количественное соотношение компонентов в шихте определено экспериментально путем выполнения опытных плавок при различном соотношении компонентов и исследования образцов ферроникеля после каждой опытной плавки. Ниже приводится подробное описание состава заявляемой шихты, технология ее приготовления и переплава в ферроникель. Основа шихты – железо-никелевые аккумуляторы – перерабатываются без предваритель 2 29510 ной разделки. Среднее содержание никеля в различных типах аккумуляторов составляет 9,4%. Аккумуляторы должны поступать на переработку со слитным электролитом. В качестве лома углеродистой стали применяют стружку, обрезь, выштамповку негабаритный лом после измельчения и другие отходы механической обработки сталей, в том числе и легированных. В качестве лома цветных сплавов преимущественно используется авиационный лом с содержанием магния не менее 25%, например детали компрессоров турбореактивных двигателей, обоймы тормозных дисков и другие детали на основе магнийсодержащих сплавов. Шлакообразующие компоненты – бой стекла, известняк, оборотный шлак предыдущих плавок ферроникеля. Все компоненты шихты дозируют путем взвешивания, обеспечивая следующее их соотношение в исходном составе шихты, в вес.%: Лом железо-никелевых аккумуляторов 70,00–75,00 Лом углеродистой стали 18,50–23,00 Лом цветных сплавов с содержанием магния не менее 25% вес. 3,20–3,90 Известняк 0,45–0,55 Бой стекла 2,30–2,90 Оборотный шлак предыдущих плавок ферроникеля 0,15–0,22 Плавку шихты на ферроникель выполняют в дуговой электропечи с динасовой футеровкой, то есть в кислой печи. Основными стадиями плавки являются: подготовка печи к плавке, загрузка шихты и ее расплавление, доводка металла, скачивание шлака, слив металла. В результате получают товарный ферроникель, содержащий до 30% никеля и микропримеси в допустимых пределах. Конкретные примеры состава шихты, основные параметры плавки и характеристика полученного ферроникеля. Пример 1. 9650 кг шихты, содержащей 7000 кг лома неразделанных железо-никелевых аккумуляторов (72,5%), 2000 кг лома углеродистой стали (20,7%), 335 кг авиалома в виде обоймы тормозных дисков и деталей компрессора (преимущественно кольца входных аппаратов и корпуса 1-ой и 2-ой ступеней компрессора РД7– М) (3,5%), 45 кг известняка (0,5%), 250 кг боя стекла (2,6%) и 20 кг оборотного шлака предыдущих плавок ферроникеля (0,2%) плавили в электропечи ДС–1,5, футерованной динасовым кирпичом (кислый огнеупор). Время расплавления шихты 4,5 час, время доводки металла 1,0 час. Процесс плавки – кислый. Полученный товарный ферроникель содержит в вес.% 9,43 Ni и микропримеси, в вес.%: C – 0,09; S – 0,015; Cr – нет; Mn – нет; Mo – 0,06; W – 0,19; P – 0,035; Cu – 0,22. Пример 2. Состав шихты: Лом неразделенных железо-никелевых аккумуляторов Лом углеродистой стали Авиалом (обоймы тормозных дисков, входные аппараты и корпуса компрессоров РД7–М) Известняк Бой стекла Оборотный шлак предыдущих плавок ферроникеля 6650 кг (70%) 2132 кг (22,43%) 370 кг (3,9%) 52 кг (0,55%) 275 кг (2,9%) 21 кг (0,22%) Всего 9500 кг (100%) Технологическое оборудование и режим плавки такие же, как и в примере 1. Химический состав полученного ферроникеля, в вес.%: Ni – 8,64; Mo – 0,07; W – нет; Cr – нет; Mn – нет; С – 0,19; S – 0,027; P – 0,029; Cu – 0,19. Пример 3. Состав шихты: Лом неразделенных железо-никелевых аккумуляторов 7500 кг (75,0%) Лом углеродистой стали 1890 кг (18,9%) Авиалом (обоймы тормозных дисков, входные аппараты и корпуса компрессоров РД7–М) 320 кг (3,2%) Известняк 45 кг (0,45%) Бой стекла 230 кг (2,3%) Оборотный шлак предыдущих плавок ферроникеля 15 кг (0,15%) Всего 10000 кг (100%) Технологическое оборудование и режимы плавки такие же, как и в примере 1. Химический состав полученного ферроникеля, в вес.%: Ni – 12,96; Mo – 0,08; W – нет; Cr – нет; Mn – нет; С – 0,15; S – 0,038; P – 0,034; Cu – 0,24. Во всех трех примерах получен товарный ферроникель, состав и количество микропримесей в котором соответствует допустимым нормам. Приведенные примеры подтверждают, что заявляемый состав шихты обеспечивает возможности выплавки товарного ферроникеля из никельсодержащего лома в условиях кислой плавки в электропечи с кислой футеровкой с удалением серы из металла в шлак в процессе плавки, а значит позволяет реализовать в производстве ферроникеля преимущества кислой плавки в печах с кислой футеровкой. Кроме того состав шихты не требует предварительной разделки и сортировки деталей аккумуляторов, что значительно упрощает процесс подготовки шихты. 3 29510 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 4 29510 5