Шихта для виплавки середньовуглецевого феромарганцю

1 Шихта для виплавки середньовуглецевого феромарганцю, що містить відновник - силікомарганець МпС17, флюс, яка відрізняється тим, що оксидна частина шихти містить в собі марганцеву руду з модулем відношення Р/Мп, який дорівнює 0,0002-0,0035 з забезпеченням отримування кінцевого шлаку з основністю 1,3-1,5 при наступному співвідношенні компонентів, мас % (21)98031124 (22)04 03 1998 (24)15 10 2001 (46) 15 10 2001, Бюл № 9, 2001 р (72) Гасік Михайло Іванович, Коваль Олександр Володимирович, Ткач Григорій Дмитрович, Гладких Володимир Андрейович, Кучер Іван Гур'євич, Чумаков Анатолій Адольфович, Лисенко Віктор Федорович, Ємельянов Олександр Андрейович, Олександров Анатолій Пантелейович, Мельниченко Олексій Андрейович, Кумеда Віталій Андрейович, Кагляк Володимир Устимович, Топол Леонід Степанович (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "НІКОПОЛЬСЬКИЙ ЗАВОД ФЕРОСПЛАВІВ" (56) Гасик М И Марганец - М , Металлургия, 1992, стр 456-467 марганцева руда 28-44 відновник 38-44 флюс 18-28 2 Шихта за п 1, яка відрізняється тим, що як відновник використовують ВІДСІВ фракціонування силікомарганцю фракційного складу менше 20 мм у КІЛЬКОСТІ 97-98 мас % металевих частинок силікомарганцю Винахід відноситься до чорної металурги, а саме до електрометалургії феросплавів і може бути використаний для виробництва середньовуглецевого феромарганцю Відома шихта для виплавки середньовуглецевого феромарганцю, яка складається з малофосфористого марганцевого шлаку (40-45% Мп, 0,012-0,017% Р, 27-29% SiO2, 7-9% СаО), відновника-суміші товарного (17-19% Si, 70-74% Мп, 0,5-0,6% Р), переробного силікомарганцю (2729% Si, 66-69% Мп, 0,05-0,1% Р) та вапна Недоліком цієї шихти є порівняно низьке сумарне витягнення марганцю (57,1-63,2%), підвищені витрати малофосфористого марганцевого шлаку (1558-1970 кг/баз т ) , високі витрати електроенергії (2265-2606 квтч/базт) (Див 1 Гасик М И "Марганец", - М , "Металлургия", 1992 г, стр 466-467, 2 Хитрик С И , Гасик М И , Кучер А Г «Электрометаллургия марганцевых ферросплавов", К, "Техника", 1971 г, стр 152-153, 3 Гаврилов В А, Белан В Д , Гасик М И "Реконструкция цеха силикотермического производства металлического марганца" - "Сталь", 1996, N 11, стр 30-34) Найбільш близькою за технічною суттю та досягнутим результатом до пропонованої є шихта, яка складається з Чіатурського марганцевого концентрату 1 сорту (48% Мп, 0,18% Р, 9,4% SiO2, 2,4% СаО) відновника переробного силікомарганцю (18-20% Si, 75% Мп, 1,2% С, 0,12% Р) та вапняку з наступною КІЛЬКІСТЮ витрат шихтових компонентів на тонну сплаву, кг/баз т (та відношенню компонентів, мас %) Чиатурський марганцевий концентрат 1 сорту 1642 (47,2) переробний силікомарганець 1059 (30,4) вапняк 781 (22,4) (див 1 Гасик М И "Марганец", - М , "Металлургия", 1992 г, стр 466-467, 4 Гасик М И , "Электрометаллургия марганца" - К, "Техника", стр 151-152, 5 Хомасурщзе Ш Н , Сигуа Т И , Арабули И А , Васадзе Г Ш "Исследование про-цесса получения среднеуглеродистого ферро-марганца с использованием жидкого силикомарганца Теория и практика металлургии марганца" М "Наука", 1990 г, стр 160-162) Основним недоліком шихти прототипу, яка використовується для виплавки середньовуглецевого феромарганцю в рафінувальній електропечі потужністю 3,5 МВА, як і попередньої шихти, є низьке сумарне витягнення марганцю (54,4%), високий вміст марганцю в шлаці (33,4%), його низька основність (мале відношення лужних до кислих оксидів 0,9%), витягнення марганцю з Чиатурського марганцевого концентрату 1 сорту не перевищує 12,4% Зоя О 00 о 42081 Задачею винаходу є підвищення сумарного та наскрізного витягнення марганцю, зменшення питомих витрат шихтових матеріалів та поліпшення техніко-економічних показників процесу виробництва середньовуглецевого феромарганцю Силікотермічний процес виробництва середньовуглецевого марганцю заснований на реалізації відновлення оксидів марганцю марганцевої сировини кремнієм силікомарганцю Він супроводжується виділенням великої КІЛЬКОСТІ тепла Введення в склад шихти вапна (оксиду кальцію) значно поліпшує термодинамічні умови проходження процесу внаслідок підвищення активності оксиду марганцю в оксидно-шлаковому розплаві та підвищення теплового ефекту реакції відновлення МпО кремнієм в присутності CaO2(MnO) + [Si]Mn + +2(СаО) = 2[Mn] + (2CaO-SiO2) (1) Витяг марганцю при цьому значно підвищується, збільшується вихід металу Оптимальна основність шлаку складає 1,3-1,5 П 1 Поставлена задача досягається тим, що шихта для виплавки середньовуглецевого феромарганцю, включає відновник - товарний силікомарганець МпС17, флюс, яка відрізняється тим, що оксидна частина шихти містить в собі марганцеву руду с модулем Р/Mn, який дорівнює 0,0002-0,0035 і забезпечує отримування кінцевого шлаку з основністю 1,3-1,5 при слідуючому співвідношенні компонентів, мас % (питомі витрати, кгл") Марганцева руда 28-44 Руда 800-1200 Відновник МПС1 7 38-44 МпС17 1000-1200 Флюс 18-28 Вапно 500-800 Шихта по п 1, яка відрізняється тим, що в якості відновника використовується ВІДСІВ фракціонування силікомарганцю фракційного складу менше 20 мм, КІЛЬКІСТЮ 97-98% металевих частинок силікомарганцю Вишеперелічені ВІДМІННІ від прототипу ознаки технічного рішення обумовлюють ВІДПОВІДНІСТЬ заявленого технічного рішення вимогам "Новина" У зв'язку з тим, що заявлена сукупність істотних ознак дозволяє досягти мети, обумовленої сукупними ВІДМІННИМИ ознаками, заявлене рішення відповідає вимогам "позитивний ефект" по наявності різниці в досягаємих результатах підвищення підсумовного та наскрізного витягнення марганцю, зменшення питомих витрат шихтових матеріалів і ВІДПОВІДНО зростанню техніко-економічних показників процеса отримання середньовуглецевого феромарганцю По кожній розпізнавальній ознаці проведений пошук патентної документації і науково-технічної літератури Основні індекси патентного пошуку по МПК С22С 33/00, 33/04, С22В 1/16, 1/242, 4/06, 47/00, С21С 5/24, 5/54, 7/00, С21В 1/20 Відомих технічних рішень із східними ознаками, виконуючими заявлену функцію, не знайдено Вибір суміжних значень компонентів шихти зумовлений необхідністю здобування середньовуглецевого феромарганцю, відповідаючого вимогам стандарту марки фМп88 (ДСТ 4755-92) і рішенням мети - підвищення сумарного та наскрізного витягнення марганцю, зменшенням питомих витрат шихтових матеріалів Застосовані із науково-технічної літератури терміни "витрати", "сумарні витрати", "питомі ви трати елементу характеризують розмір переходу, частіше у рудовідновлених і рафініровочних процесах, цього елементу із шихтових матеріалів у кінцевий сплав, на котрих були здобуті оксидношлакові матеріали, сплави, феросплави, використані як шихтові матеріали на кінцевому перероблюванні У матеріалах даної заявки сумарне витягнення марганцю характеризує сумарний розмір переходу цього елемента у середньовуглецевий феромарганець внаслідок його відновлення із марганцевої руди або концентрату, а також із відновника у вигляді металу-марганцю Крізне витягнення марганцю у даному конкретному випадку характеризує загальний перехід марганцю у середньовуглецевий феромарганець, включаючи крізне його витягнення на попередніх переробленнях, тобто при виробництві товарного силікомарганцю МпС17 і відсіва фракціювання товарного силікомарганцю Вимагаємий стандартом вміст марганцю і вуглецю у середньовуглецевому феромарганці досягається запропонованим співвідношенням у шихті марганецьвмісцевій оксидній частині відновника і флюса КІЛЬКІСТЬ запропонованої у шихту марганцевої руди обумовлена тим, що при її утриманні у шихті менш 28 мас % не досягається необхідна за стандартом концентрація Марганця і кремнія (більш 85% і менш 3%), а при запровадженні у шихту марганцевої руди більш 44 мас % зменшується сумарне витягнення марганцю у сплав внаслідок недостачі відновника, збільшується кратність шлаку і зростають збитки марганцю з ним і, у кінцевому підсумку, знижується вихід сплава і зменшується продуктивність електропечі КІЛЬКІСТЬ товарного силікомарганцю або відсіву фракціювання товарного силікомарганцю в заявленій шихті обумовлено масою кремнія стехіометрично для відновлення оксидів марганцю із марганцевої руди по раніш приведеній реакції (1), а також мірою корисного використання кремнія на відновлювані процеси у печі Зменшення у шихті долі товарного силікомарганцю або відсіву фракціювання менш 38 мас % приведе до недостачі відновника і, ВІДПОВІДНО, до зниження сумарного і крізного витягнення марганцю у сплав і зниження продуктивності печі Збільшення КІЛЬКОСТІ товарного силікомарганцю або відсіва фракціювання більш 44% приведе до надміру відновника у шихті і підвищення активності кремнезіта у шлаці При цьому відбувається додаткове шлакування оксидів марганцю у шлаці внаслідок оптимального розвитку у шлаковому розплаві процесів створення силікатів марганцю, відновлення марганцю з яких суттєво погіршується У кінцевому підсумку це приведе до зниження сумарного і крізного витягнення марганцю у сплав, зниженню продуктивності печі Суміжне значення вмісту у пропонованій шихті флюса, у вигляді котрого можна використовувати вапно, плавіковий шпат, обумовлені необхідністю досягнення високого ступеня сумарного і крізного витягнення марганцю за рахунок створення раціональної основності шлаку (CaO/SiO2 = 1,31,5), забезпечуючий зниження активності кремнезема і збільшення активності марганцю в шлаці 42081 внаслідок створення термодинамічно тривалих силікатів кальція і, у кінцевому підсумку, поліпшення витягнення марганцю у сплав Зменшення КІЛЬКОСТІ флюса у складі шихти менш 18% приведе до зниження сумарного і крізного витягнення марганцю, зменшення виходу метала внаслідок зниження основності шлаку і активності оксидів марганцю у ньому і, ВІДПОВІДНО, погіршення термодинамічних умов проходження реакції (1) Збільшення КІЛЬКОСТІ флюса у шихті більш 28% приведе до зниження сумарного ступеня витягнення марганцю внаслідок високої основності шлаку (CaO/SiO2 ~ 1,6), збільшеної вязкості і кратності шлаку, погіршення кінетичних умов відновлення марганцю Фракційний склад ВІДСІВІВ фракціювання товарного силікомарганцю (менш 20 мм) визначається діючою технологією виробництва, яка не потребує додаткових витрат на їх підготовку КІЛЬКІСТЬ металевих 90-97% і оксидних 3 10% частин у відсівах фракціювання визначається діючими технологічними процесами фракціювання силікомарганцю Для підтвердження виданих суміжних меж КІЛЬКІСТЬ інгредієнтів і співвідношення компонентів у марганцевої руди пропонуємої шихти і проведення порівняного аналізу з відомою шихтою по прототипу в умовах експериментального цеху ВАТ "Нікопольський завод феросплавів" у ідентичних умовах проведені ДОСЛІДНІ плавки середньовуглецевого феромарганцю марки 88 в рафініровочній електропечі потужністю 240 КВА періодичним процесом ХІМІЧНИЙ склад і характеристики використаних шихтових матеріалів приведені нижче Марганцева руда - 41,4% Мп, 5% SiO2, 10,1% СаО, 0,026% Р і 6,21% Fe заг фракції 5-20 мм, Чиатурський марганцевий концентрат 1 сорту - 48,5% Мп, 10,5% SiO2, 1,2% СаО, 1,5% МдО, 1,0% АІ2О3, 0,18% Р і 1,4% Fe заг фракції 0-15 мм ВІДСІВІВ фракціювання силікомарганцю МпС17 менш 20 мм, вміщуючий 95% металевих частинок і 5% оксидних частинок (СаО) Металеві частинки силікомарганцю у ВІДСІВІ фракціювання містили 70,1-74% Мп, 17,2-19,0% Si, 1,3-1,5% С, 0,310,35% Р, 0,02-0,03% S, Fe - решта Плавки проводили з напругою 61,5 В і силі струму 600-1000А Метал і шлак із печі випускали у сталеву викладку після охолоджування змивки метал відокремлювали від шлака Початкові шихтові матеріали, метал і шлак зважували поплавочно Показники плавок по варіантам розраховували за загальноприйнятою методикою Склад шихти і показники плавок по варіантам зведені до табл 1 Склад шихт та результати виплавки середньовуглецевого феромарганцю по ВІДОМІЙ І пропонуємій шихті в електропечі 240 КВА Варіанти шихт Матеріали, показники Прототип Запропонована шихта 1 2 3 4 5 6 7 8 53 56 51 28 ЗО 34 34 36 34 32 36 4 ВІДСІВ 44 40 38 34 46 5 Вапно 13 12 12 28 ЗО 28 32 18 Сумарне витягнення 54,5 53,8 54,6 62,8 66,8 69,6 64,5 66,6 Крізне витягнення 46,4 45,8 46,5 58,0 57,2 58,4 53,4 56,8 Продуктивність 100,0 98,4 100,2 122,4 120,6 123,0 116,5 120,2 Питома витрата шихт 100,0 101,6 99,8 79,6 81,2 78,0 84,2 81,5 Склад шихти, мас % 1 Чиатурський концентрат 1 с 2 Руда 3 Показники, % 42081 Продовження таблиці Варіанти шихт Запропонована шихта Матеріали, показники 9 10 11 12 13 14 15 16 2 Руда 40 44 44 26 44 40 48 26 4 ВІДСІВ 42 40 36 40 44 40 36 46 5 Вапно 18 16 20 34 12 20 16 28 Сумарне витягнення 68,0 66,0 65,5 67,8 60,0 69,2 56,6 66,8 Крізне витягнення 57,7 55,9 54,0 58,0 47,2 59,0 44,1 58,1 Продуктивність 122,1 119,8 118,7 121,5 108,2 122,0 106,3 119,5 Питома витрата шихти 79,8 82,3 82,3 00,0 90,4 38,4 95,9 81,3 Склад шихти, мас % 1 Чиатурськии концентрат 1с Показники, % 3 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3-72-89 (03122) 2-57-03 42081