шихта для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака

Формула изобретения

Шихта для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака, включающая марганецсодержащий материал, углеродсодержащий восстановитель и материалы, содержащие оксид кремния, отличающаяся тем, что в качестве марганецсодержащего материала она содержит смесь карбонатной кусковой железомарганцевой руды фракции 10-100 мм с отсевами марганцевой оксидной руды фракции 0-20 мм, а в качестве углеродсодержащего восстановителя - уголь фракции 0-40 мм, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Карбонатная кусковая железомарганцевая
руда	54,0-68,0
Отсевы марганцевой оксидной руды	12,0-26,0
Уголь фракции 0-40 мм	9,0-11,0
Материалы, содержащие оксид кремния	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, а именно к шихтам для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака, годного для выплавки марганцевых ферросплавов.

Известна шихта (1) для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака, включающая оксид щелочно-земельного металла и углеродсодержащий материал. Отношение количества оксида щелочно-земельного металла к количеству диоксида кремния составляет 0,5-1,5, а масса углерода в углеродсодержащем материале составляет 4-10% от массы руды. Недостатком данной шихты является то, что она не позволяет напрямую перерабатывать карбонатную руду, а требует сложной технологии, включающей термообработку при 850-1300°С и обработку полученного спека раствором азотной кислоты, что связано со значительными затратами на дополнительное аппаратурное оформление, большими энергозатратами и ухудшением экологических показателей процесса, т.к. работа с кислотами связана с организацией системы отстойников, шламохранилищ и т.д.

Прототипом изобретению является (2) шихта для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака, включающая, кг:

марганцевая оксидная руда
или обожженная карбонатная	8100
коксовая мелочь	950
кварцитовая мелочь	650
шлаки силикомарганца	850

Недостатком данной шихты является то, что она может быть применена только к оксидным рудам, а карбонатные руды должны пройти предварительный обжиг, что усложняет технологическую схему и увеличивает энергозатраты.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, является вовлечение карбонатных марганцевых руд в процесс получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака, упрощение технологии и снижение энергозатрат.

Задача решается тем, что шихта для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака в качестве марганцевой руды содержит смесь карбонатной кусковой (фракции 10-100 мм) руды с отсевами оксидной марганцевой руды фракции 0-20 мм при следующем содержании компонентов, % от массы шихты:

марганцевая карбонатная руда (кусок 10-100 мм)	54,0-68,0
отсевы оксидной марганцевой руды (фракция 0-20 мм)	12,0-26,0
уголь (фракция 0-40 мм)	9,0-11,0
материалы, содержащие оксид кремния	остальное

Сущность получения обезжелезненного малофосфористого шлака из высокофосфористой железосодержащей руды заключается в карботермическом восстановлении железа и фосфора, растворении фосфора в железе с образованием фосфидов железа и ошлаковании марганца в виде силикатов. В случае чисто кусковых карбонатных руд на первой стадии происходит сначала декарбонизация, а уже потом диссоциация высших оксидов марганца в низшие с последующим карботермическим восстановлением. Поэтому использование в шихте кусковой карбонатной руды в смеси с мелкими фракциями марганцевой оксидной, содержащими повышенное количество оксида кремния и обладающими более низкой температурой плавления, позволяет за счет последних ускорить появление (экзотермическое по своей сути) силикатного расплава, в котором с большей скоростью протекают не только процессы восстановления марганца, но и получает развитие вторичный активный процесс восстановления этим марганцем пентаоксида фосфора, что позволяет не только компенсировать потери тепла на диссоциацию, но и в целом добиться значительной экономии эл/энергии (даже на стадии плавки от 900 до 1100 кВтч/т), не считая того, что отсутствует необходимость дополнительной энергозатратной обжиговой стадии процесса. Таким образом, данная шихта позволяет перерабатывать в малофосфористый обезжелезненный марганцевый концентрат карбонатную руду по упрощенной технологии (в одну стадию, без предварительного обжига руды) со снижением энергозатрат.

Диапазоны содержаний, приведенных в шихте, объясняются следующим образом: при введении, мас.%:

марганцевой руды карбонатной кусковой в количестве:	более 68
а отсевов оксидной марганцевой руды в количестве:	менее 12

- резко возрастает энергопотребление; переработка карбонатных руд становится нерентабельной

марганцевой руды кусковой в количестве:	менее 54
а отсевов марганцевой руды в количестве:	более 26

- снижается технологичность процесса из-за уменьшения газопроницаемости шихты, сильных оплавлений в районе электродов, сопровождаемых обрушениями; переработка карбонатных руд становится нерентабельной

Угля в количестве

более 11

- получат развитие нежелательные процессы восстановления кремния и марганца;

в количестве

менее 9

- уменьшится степень восстановление железа и фосфора.

В качестве материалов, содержащих оксиды кремния, которые способствуют формированию состава шлака, оптимального по температуре плавления и селективного восстановления, могут использоваться кварцевая мелочь, шлаки от выплавки силикомарганца и ферросилиция.

Примеры осуществления

Использовались:

Карбонатная марганцевая руда, содержащая, мас.%: Mn общ. - 28,8; MnO - 11,2; Fe - 11,0; SiO₂ - 35,2; Al₂ O₃ - 1,85; CaO - 4,9; MgO - 1,5; Р - 0,36; S - 0,32; С - 1,45; n.n.n. - 12,1; влага - 8,2.

Отсевы оксидной марганцевой руды, содержащие, мас.%: Mn общ. - 29,8; MnO - 30,2; Fe - 12,0; SiO₂ - 35,2; Al₂O₃ - 4,85; СаО - 3,9; MgO - 0,5; Р - 0,26; S - 0,35; С - 0,45; n.n.n. - 9,1; влага - 6,2.

Уголь ССПК, содержащий, мас.%: SiO₂ - 0,3, Al₂O₃ - 0,85; CaO - 0,5; MgO - 0,2; Р - 0,035; S - 0,13; С - 80,0, n.n.n. - 18,2.

Шлак от выплавки силикомарганца, содержащий, мас.%: MnO - 14,5; SiO ₂ - 44,0; FeO - 2,5; Al₂O₃ - 13,85; CaO - 16,2; MgO - 8,5; Р - 0,065.

Шлак от выплавки ферросилиция, содержаший, мас.%: SiO₂ - 42,3; Al₂O ₃ - 36,3; FeO 2,2; оксиды кальция и магния остальное.

Пример 1. Шихта для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака содержала, мас.%:

марганцевая карбонатная руда (кусок 10-100 мм)	54,0
отсевы оксидной марганцевой руды (фракция 0-20 мм)	26,0
уголь ССПК (фракция 5-40 мм)	11,0
кварцевая мелочь	9,0

Шихта смешивалась и нагревалась в магнезитовом тигле. Полученный в результате плавки шлак отделялся от сплава. Расход эл/энергии составил 900 кВтч/т.

В полученный сплав перешло 63,4% Fe, 1,5% Mn и 68% Р.

Состав полученного обесфосфоренного шлака, мас.%:

MnO	SiO 2	Al2О 3	CaO	MgO	FeO	Р
45,1	28,3	6,8	10,5	6,5	2,4	0,14

Соотношение Mn/Fe, равное 18,75, низкое содержание фосфора позволяют считать шлаки пригодными для выплавки как массовых,так и рафинированных марок ферромарганца. Таким образом, доказана возможность получения на предлагаемой шихте обезжелезенного малофосфористого марганцевого концентрата из карбонатной руды по упрощенной технологи и со сниженным расходом эл/энергии.

Пример 2. Шихта для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака содержала, мас.%:

марганцевая карбонатная руда (кусок 10-100 мм)	68,0
отсевы оксидной марганцевой руды (фракция 5-10 мм)	12,0
уголь ССПК (фракция 5-40 мм)	10,0
шлаки от выплавки силикомарганца (кусок 10-100 мм)	10.0

Шихта смешивалась и навевалась в магнезитовом тигле. Полученный в результате плавки шлак отделялся от сплава. Расход эл/энергии составил 1100 кВтч/т.

В полученный сплав перешло 67,0% Fe, 1,2% Mn и 65,3% Р.

Состав полученного обесфосфоренного шлака, мас.%:

MnO	SiO 2	Al2О 3	CaO	MgO	FeO	Р
48,0	26,2	8,1	8,0	7,3	2,2	0,13

Соотношение Mn/Fe, равное 21,8, и низкое содержание фосфора позволяют использовать полученный шлак для выплавки всех основных марок ферромарганца. Таким образом, доказана возможность получения на предлагаемой шихте обезжелезенного малофосфористого марганцевого шлака из карбонатной руды по упрощенной технологии со сниженным расходом эл/энергии.

Пример 3. Использовалась руда, содержащая, мас.%: Mn общ. - 30,8; MnO - 12,7; Fe - 9,56; SiO₂ - 16,2; Al₂O ₃ - 2,3; СаО - 2,3; MgO - 1,7; Р - 0,34; S - 0,15; C - 1,45; n.n.n. - 14,6.

Шихта для получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака содержала, мас.%:

марганцевая карбонатная руда (кусок 10-100 мм)	62,0
отсевы оксидной марганцевой руды (фракция 0-10 мм)	18,0
уголь ССПК (фракция 5-40 мм)	9,0
шлак от выплавки ферросилиция	11.0

Шихта смешивалась и нагревалась в магнезитовом тигле. Полученный в результате плавки шлак отделялся от сплава. Расход эл/энергии составил 1050 кВтч/т.

В полученный сплав перешло 71,0% Fe, 1,0% Mn и 65,0% Р.

Состав полученного малофосфористого шлака, мас.%:

MnO	SiO 2	Al2О 3	CaO	MgO	FeO	Р
50,1	24,0	8,5	7,5	7,4	1,9	0,13

Соотношение Mn/Fe, равное 26,3, и низкое содержание фосфора позволяют использовать полученный шлак для выплавки всех основных марок ферромарганца. Таким образом, доказана возможность получения на предлагаемой шихте обезжелезенного малофосфористого марганцевого шлака из карбонатной руды по упрощенной технологии со сниженным расходом эл/энергии.

Список литературы

1. Патент РФ №2153019, класс С 22 В 47/00. "Способ получения марганцевых концентратов", Возжеников С.Г., Васильев В.Г., заявитель ЗАО "Эгида", опубл. 2000.07.20, заявка №2000101145/02, з. 2000.01.19.

2. М.А.Рысс, Я.Н.Ходоровский, "Производство ферросплавов", - М.: Металлургиздат, 1960 г., стр.157-158.