способ получения металлического марганца и/или малоуглеродистого ферромарганца

Формула изобретения

1. Способ получения металлического марганца и/или малоуглеродистого ферромарганца, включающий смешивание марганецсодержащего сырья с его восстановителем и их плавление, отличающийся тем, что в качестве марганецсодержащего сырья используют химический концентрат карбоната марганца, а в качестве восстановителя отсев кристаллического кремния фракцией не более 5 мм, которые смешивают в соотношении (6 10) 1 соответственно и перед плавлением окомковывают.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют химический концентрат карбоната марганца фракцией менее 1 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам получения марганца, и может быть использовано при выплавке металлического марганца и/или малоуглеродистого ферромарганца из марганцесодержащего сырья.

Известен способ получения металлического марганца и/или малоуглеродистого ферромарганца путем восстановления оксидов марганцевой руды или концентрата в расплаве малофосфористого марганцовистого шлака и извести жидким или твердым силикомарганцем.

Недостатком известного способа является высокие материало- и энергоемкость процесса, связанные с предварительным приготовлением в отдельных циклах передельного малофосфористого шлака и силикомарганца с минимальным содержанием углерода и железа.

Кроме того, к недостаткам способа относятся большие потери марганца, большое количество шлака, а также газовых выбросов, загрязняющих окружающую среду.

Известен также способ получения металлического марганца и/или малоуглеродистого ферромарганца, включающий смешивание марганесодержащего сырья с его восстановителем и их плавление. В известном способе восстановление оксидов марганца ведут из руды или концентрата с низким содержанием железа с использованием кремния в качестве восстановителя, предварительно достаточно тонко измельчая компоненты шихты.

К недостаткам данного способа относятся высокие производственные затраты на подготовку шихты к плавке, а также низкий выход товарного продукта.

Задачей изобретения является разработка способа получения металлического марганца и/или ферромарганца с низким содержанием углерода, обеспечивающего снижение производственных затрат за счет расширения вида используемого марганецсодержащего сырья и его восстановителя.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения металлического марганца и/или малоуглеродистого ферромарганца, включающем смешивание марганецсодержащего сырья с его восстановителем и их плавление, согласно изобретению, в качестве марганецсодержащего сырья используют химический концентрат карбоната марганца, а в качестве восстановителя - отсев кристаллического кремния фракцией не более 5 мм, которые смешивают в соотношении (6-10) : 1, соответственно, и перед плавлением окомковывают.

Причем в предпочтительном варианте выполнения изобретения используют химический концентрат карбоната марганца фракцией менее 1 мм.

Химический концентрат карбоната марганца представляет собой продукт обогащения шламов переработки железомарганцовистой руды Приаргунского горно-химического объединения следующего состава, мас. %: 86,4-91,5 MnCO₃; 1,5-1,8 SiO₂; 1,0-2,3 Al₂O₃; 0,9-1,0 Fe₂O₃; 4,0-6,5 CaO; 1,0-1,5 MgO; 0,1-0,5 P₂O₅.

Введение в шихту в качестве марганецсодержащего сырья химического концентрата карбоната марганца фракцией 0-1 мм и отсева кристаллического кремния фракцией 0-5 мм в качестве восстановителя путем их смешивания в соотношении (6-10) : 1 с последующим окомкованием смеси обусловлено получением окатышей повышенной плотности, обеспечивающей погружение их в ходе плавки в шлаковую фазу и осуществление кремневосстановительного процесса с получением расплава марганца или марганцевого ферросплава с низким содержанием углерода и экономичностью производства.

Снижение содержания марганцевого концентрата в шихте меньше нижнего предела соотношения приводит к увеличению потерь кремния, а также к уменьшению выхода конечного продукта вследствие уменьшения основности и увеличения вязкости шлака.

Увеличение содержания в окатышах марганцевого концентрата выше верхнего предела приводит к увеличению содержания диоксида марганца в шлаке и снижению извлечения марганца в конечный продукт.

Смешивание химического концентрата карбоната марганца и отсева кристаллического кремния фракцией более 5 и 1 мм, соответственно, нецелесообразно, т.к. не обеспечивает получение окатышей достаточной плотности и прочности.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходный химический концентрат карбоната марганца в виде фракции 0-1 мм, содержащей, мас. %: 86,4-91,5 MnCO₃; 1,5-1,8 SiO₂; 1,0-2,3 Al₂O₃; 0,9-1,0 Fe₂O₃; 4,0-6,5 CaO; 1,0-1,5 MgO; 0,1-0,5 P₂O₅, и отсев кристаллического кремния фракцией 0-5 мм, содержащей, %: 97 Si; 1,5 Fe; 0,5 Ca; 0,7 Al; 0,3 Ti, смешивают в массовом соотношении (6-10) : 1.

В полученную смесь добавляют известь (пушонку) в количестве, обеспечивающем связывание окислов кремния, алюминия и других в силикаты кальция. Приготовленную шихту подвергают окомковыванию и обжигу во вращающейся печи при температуре 1000^oC с получением окатышей фракцией 10-15 мм, плотностью 1,4-1,5 г/см³.

Плавку окатышей (восстановление марганца) ведут в дуговых электропечах погружением их в расплав шлака.

Пример 1. Шихту готовили из расчета выплавки 1 т металлического марганца.

Марганецсодержащее сырье в виде химического концентрата карбоната марганца фракцией 1 мм в количестве 2447 кг, в том числе, кг: MnCO₃ 2431; Fe₂O₃ 16,5 кг, требуемое количество кремниевого восстановителя в виде отсева кристаллического кремния фракцией 5 мм 408 кг.

Необходимое количество CaO 1100 кг, что соответствует массе извести (доля CaO 90 %) 1223 кг.

Полная масса шихты составила 4078 кг.

Массовое соотношение марганецсодержащего сырья, кремния и извести составило 6 : 1 : 2.

Компоненты шихты смешивали и подвергали ее окомкованию. Полученные окатыши обжигали. Плавку окатышей осуществляли в рафинировочной электропечи путем расплавления в шлаковом расплаве.

Выход шлака составил 2365 кг.

Химический состав шлака, мас. %: MnO 18,0; SiO₂ 29,9; Al₂O₃ 1,9; MgO 2,7; CaO 46,5; Fe₂O₃ 0,9; C 0,09; P 0,01.

Химический состав металла, мас. %: Mn 96,7; Fe 1,2; Si 2,0; C 0,08; P 0,02.

Пример 2. Шихту готовили из расчета получения 1 т малоуглеродистого ферромарганца.

Марганецсодержащее сырье: химический концентрат карбоната марганца фракцией 0,1 мм в количестве 2533 кг, в том числе, кг: MnCO₃ 2280; Fe₂O₃ 25,0.

Отсев кристаллического кремния фракцией 1 мм 263 кг.

Суммарная масса Fe в марганцевом концентрате и кристаллическом кремнии 28,9 кг.

Дополнительное количество железа 94 кг.

Известь-пушонка (доля CaO 90 %) 1267 кг.

Полная масса шихты составила 4167 кг.

Массовое соотношение марганецсодержащего сырья, кремния и извести 10 : 1 : 2.

Аналогично примеру 1 шихту подвергали окомкованию с последующим обжигом окатышей.

Плавку окатышей вели в дуговой электропечи в шлаковом расплаве.

Выход шлака составил 1875 кг.

Химический состав шлака, мас. %: MnO 18,0; SiO₂ 28,0; Al₂O₃ 1,03; MgO 2,16; CaO 49,3; Fe₂O₃ 0,7; C 0,05; P 0,01.

Химический состав ферромарганца, мас. %: Mn 85,47; Fe 12,3; Si 2,0; C 0,20; P 0,03.

Предложенный способ обеспечивает при его реализации получение металлического марганца и/или ферромарганца с содержанием углерода примерно 0,2 % с использованием ранее не применяемого сырья: химического концентрата карбоната марганца, а также не находящих сбыта отсевов кристаллического кремния, и тем самым, позволяет снизить трудоемкость, энерго- и материалоемкость процесса.