способ производства малофосфористого марганцевого шлака

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МАЛОФОСФОРИСТОГО МАРГАНЦЕВОГО ШЛАКА непрерывным процессом, включающий непрерывную загрузку шихтовых материалов в электропечь, их проплавление с образованием шлака и попутного металла, периодический выпуск и разливку, отличающийся тем, что плавку ведут в герметичной электропечи при силе тока 30 - 100 кА и активном сопротивлении на электроде 0,5 - 6,0 мОм, а полученный шлак гранулируют под давлением воды 4 - 7 атм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве марганцевых сплавов, конкретно при производстве малофосфористого шлака в электропечах.

Известен способ выплавки малофосфористого шлака непрерывным процессом, заключающийся в том, что выплавленный шлак в жидком виде рафинируется жидким железом, образующимся при плавлении металлических электродов [1].

Недостатком этого способа является сравнительно низкая производительность, высокая стоимость рафинирования и нетехнологичность осуществления процесса.

Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ выплавки малофосфористого марганцевого шлака непрерывным процессом, включающий непрерывную загрузку шихты в закрытую электропечь, проплавление ее с образованием шлака и попутного металла, периодический выпуск продуктов плавки из печи и последующую их разливку на конвейерной разливочной машине [2].

Недостатком известного способа является сравнительно низкое качество шлака по удельному содержанию фосфора, высокий расход электроэнергии и большая запыленность колошниковых газов, выбрасываемых в атмосферу.

Целью изобретения является повышение качества шлака по удельному содержанию фосфора, снижение расхода электроэнергии и ликвидация выделения запыленных колошниковых газов в атмосферу цеха.

Это достигается тем, что выплавку шлака ведут в герметичной электропечи при силе тока 30-100 кА и активном сопротивлении на электроде 0,5-6 мОм, а выплавленный шлак гранулируется под давлением воды 4-7 атм.

Физико-химическая сущность предлагаемого способа производства малофосфористого шлака заключается в том, что он позволяет получать качественный шлак по удельному содержанию фосфора (Р/мл < < 00045) с применением бедного марганцеворудного сырья за чет повышения температуры расплава в печи на 30-50^оС. При этом улучшаются массообменные процессы между восстановительным фосфором и корольками металла ([Fe, Mn] x Cy), снижается вязкость шлака и увеличивается скорость осаждения мелких корольков попутного металла.

Исследованиями установлено, что повышение температуры шлакового расплава на 30-50^оС снижает его вязкость с 0,05-0,06 мс/м² до 0,035-0,04 мс/м², а это позволяет увеличить скорость осаждения корольков радиусом менее 0,1 мм с 0,04 до 0,06-0,07 см/с и снизить удельное содержание фосфора в шлаке. При этом повышается выход шлака с содержанием фосфора менее 0,017% .

Кроме того, ведение плавки по предлагаемому способу в герметичной электропечи позволяет уменьшить тепловые потери и снизить расход электроэнергии, а также ликвидировать выделение запыленных колошниковых газов в атмосферу и заменить разливку шлака на конвейерных машинах высокопроизводительным процессом его грануляции до фракции 5-0 мм.

Опытным путем установлено, что ведение плавки шлака при силе тока на электроде выше 100 кА приводит к значительному увеличению расхода электроэнергии, а работа печи при силе тока на электроде менее 30 кА снижает производительность процесса. Кроме того, это приводит к понижению температуры в печи и снижается качество шлака по удельному содержанию фосфора.

Выбранное соотношение активного сопротивления на электроде по верхнему пределу обусловливается тем, что повышение R_a более 6 мОм приводит к повышению температуры под колошником и снижению стойкости оборудования печи. При активном сопротивлении на электроде менее 0,5 мОм увеличивается расход электроэнеpгии и ухудшается качество малофосфористого шлака.

Давление воды при грануляции жидкого малофосфористого шлака обусловлено необходимостью получения готового продукта фракции 5-0 мм. Увеличение давления воды более 7 атм нерационально, так как в этом случае происходит переизмельчение застывшего шлака и увеличиваются его потери. При давлении менее 4 атм не обеспечивается нормальное ведение процесса грануляции и снижается производительность гранустановки.

Для подтверждения выбранных граничных значений по поддержанию силы тока и активного сопротивления на электродах герметичной электропечи в идентичных условиях проведены исследования по выплавке передельного малофосфористого шлака по известному и предлагаемому способам.

Опытные плавки проводили в герметичной рудовосстановительной электропечи мощностью 75 МВА. Для выплавки шлака использован марганцевый агломерат марки АМНВ-2 (Мn 40,62% ; SiO₂ 22,0%; СаО 8,5%; MgO 1,8%; Fe_общ 2,4%; Р 0,22%), производимого на НЗФ в соответствии с требованиями СТП-146-28-82.

В качестве восстановителя использовали коксик (С 86,3%), поставляемый в соответствии с требованиями ТУ 146-04-02-81.

По известному способу шлак выплавляли в соответствии с ТИ-146-Ф-37-84 непрерывным процессом в закрытой электропечи РКЗ-21, при активной мощности 14-18 МВт, на 1-5-ых ступенях напряжения, при силе тока 30-40 кА и активном сопротивлении на электродах 0,3-0,45 мОм. Колоша шихты следующая, кг: марганцевый агломерат 1200; коксик 100-120. Разливку шлака осуществляли на разливочной машине.

Выплавку сплава по предлагаемому способу осуществляли непрерывным процессом в герметичной электропечи РКГ-75 при активной мощности 20-30 МВт, при силе тока 30-100 кА и активном сопротивлении на электродах 0,4-6,0 мОм. Выплавленный шлак гранулировали под давлением воды 4-7 атм. Колоша шихты следующая, кг: марганцевый агломерат 1200; коксик 90-120.

Показатели процесса выплавки малофосфористого шлака по известному и предлагаемому способам приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что выплавка шлака предлагаемым способом позволяет повысить выход товарного шлака марки КМФП1 с 17,3 до 38,5-56,2%, а КМФП2 с 34,5 до 36-46%, при снижении удельного расхода электроэнергии на 50-220 кВт ч/т. При этом улучшается экологическая обстановка в цехе за счет устранения выделенных запыленных колошниковых газов и снижаются затраты на разливку шлака за счет применения процесса его грануляции.