Способ подготовки марганцевого сырья к плавке для производства ферросплавов

 

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МАРГАНЦЕВОГО СЫРЬЯ К ПЛАВКЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОСПЛАВОВ, включающий обжиг в восстановительной атмосфере до температуры не ниже 1050°С, отличающийся тем, что, с целью получения металлизованного продукта , обеспечиванхцего повышение извлечения марганца в сплав, обжиг ведут в две стадии: на первой - при поддер жании температуры 800-850 с в .течение 3-5 ч, а на второйпри 1100-1200°С в течение 10-20 мин:а S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1% (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МАРГАНЦЕВОГО СЫРЬЯ К ПЛАВКЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОСПЛАВОВ, включакяций обжиг в восстановительной атмосфере до температуры не ниже 1050 С, о т—

0 л и ч а ю шийся тем, что, с целью получения металлизованного продукта, обеспечиваяцего повышение извлечения марганца в сплав, обжиг ведут в две стадии: на первой — при о поддержании температуры 800-850 С в течение 3-5 ч, а на второй- прН

1100-1200 С в течение 10-20 мин. .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21). 3751881/22-02 (22) 11.06.84 (46) 30.11.85. Бюл . Ф 44 (71) Украинский научно-исследовательский инстич.ут специальных сталей, сплавов и ферросплавов (72) Т.Ф.Райченко, С.Г.Гришенко

I и Н.М.Москалева (53) 669.74.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 429111, кл. С 22 В 47/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

В 482262, кл. С 22 В 47/00, 1972. g y С 22 В 47/00; С 22 С 33/00

1194904

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам подготовки марганцевого сырья к электрометаллургическому переделу.

Целью изобретения является получение металлизованного продукта, обеспечивающего повышение извлечения марганца в сплав.

При обжиге марганцевого сырья в восстановительной атмосфере, например в шахтной лечи, термическая обработка сырья ведется в две стадии: на первой — при температуре

800-850 С в течение.3-5 ч, а на о о второй — при 1100-1200 С в течение

10-20 мин.

Применение термической обработки в две стадии обусловлено особенностями химико-минералогического состава и структуры марганцевого сырья, связанные с erq вупканогенно-осадочным происхождением, определившим

его гидратную природу, нестехиометричный состав, метастабильное состояние. В результате такой термической обработки рудное вещество вначале теряет максимум влаги переходя в соединение с дефицитом кислорода, непосредственно связанного с марганцем и кремнием, С повышением температуры образовавшиеся соединения диспропорционируют на металлическую и окисную фазы. Содержание металлической фазы составляет около 15-20 .

Необходимость первой стадии термической обработки марганцеворудного сырья в температурном ино тервале 800-850 С с экспозицией в восстановительной атмосфере в течение 3-5 ч определяется тем, что при данных условиях экспериментально установлены максимум удаления структурно-связанной влаги и появление в продуктах низших металлообразующих окислов марганца и кремния. .Обжиг при температуре ниже 800 С о сохраняет в материале (рудном веществе) связанную влагу и способствует образованию прочных кислородных соединений марганца и кремния на следующей более высокотемпературной стадии термической обработки.

Нагрев до температуры вьппе 850 С без соответствующей выдержки также приводит к образованию стабильных окислов (оп н Si0g), которые присутствуют в свободном состоянии и в

55 виде силикатных соединений и не являются .в данных условиях металлообразующими фазами.

При выдержке в температурном интервале 800-850 С менее 3 ч полное удаление связанной влаги не происходит, а ее остатки в дальнейшем способствуют развитию окислительных реакций. Экспериментально установлено, что для завершения процессов дегидратации достаточна 5-часовая выдержка материала в указанном температурном интервале. Таким образом, увеличение длительности нагрева более 5 ч нецелесообразна.

Обжиг на следующей более высокотемпературной стадии в интервале

1100-1200 С и выдержке 10-20 мин обеспечивает частичную металлизацию рудного вещества за счет образования, а затем и диспропорционирования максимального количества низших окислов

Экспериментально установлено, что

Ь нагрев до температуры ниже 1100 С является недостаточным для названного процесса.

Учитывая высокую скорость кристаллохимических преобразований при

1100-1200 С, длительность изотермической выдержки в этом интервале, необходимая и достаточная для протекания описанных реакций, составляет 10-20 мин.

Полученный при температуре не мео нее 1100 С и выдержке 10 — 20 мин частично металлизованный продукт может поступать непосредственно в ферросплавную руднотермическую печь, где пройдет его дальнейший нагрев, плавление и восстановление. Учитывая, что восстановительно-тепловая обработка может проводиться в агрегате, достаточно удале. ном от ферросплавной печи, следует ограничить температуру о нагрева 1200 С, что меньше температуры размягчения сырья. В этом случае ликвидируется опасность разрушения окускаванного материала, настыпеобразование в агрегате для восстановительно-тепловой обработки.

Способ осуществляется следующим образом.

Тонкоиэмельченное марганцевое сырье смешивают со связующим и окусковывают окатыванием или брикетированием. Окускованное до размера более 8 мм (по условиям газопроницаемости обжиговых и плавильных устТаблица 1

Первая ступень обработки

Вторая ступень обработки

Номер опыта

Темпера- Время, тура, С мин о

Темпера- Время, тура, С ч

15 В связи с наличием после I ступени обработки остаточной гидратной влаги металлизация в дальнейшем не гронсходила

750 3,0

1150

1150 15 То же

750 5,0

15 Степень удаления гидратной влаги на

1 ступени обработки 80Х степень металлизации 5Х

800

2,5

1150

800 3,0

15 Степень удаления гидратной влаги 100Х степень металлизации l2X

1150

3 1 ройстц) сырье подают в шахтную печь, где оно последовательно проходит эоны сушки для полимериэации связующего, зону нагрева до 800-850 С с пребыванием в ней материала в течение 3-5 ч, зону нагрева до 11001200 С, обеспечивающую пребывание в ней материала в течение 10-20 мин.

Для создания восстановительной атмосферы может использоваться отходящий газ ферросплавных печей.

Возможна комбинация шахтной и ферросплавной печей.

Пример 1. Измельченный на дезинтеграторе (размер частиц менее

1 мм с преобладанием фракции

100 мкм) окисный марганцевый кон центрат П сорта смешивался со связующим — сульфит-спиртовой бардой плотностью 1280-1300 кг-м при расходе связующего 4,5Х от массы концентрата. Шихта окомковывалась на тарельчатом грануляторе диаметром 1 м.с получением окатышей класса +8 мм. Окатыши подсушивались в сушильном шкафу при 110 С в течео ние 3 ч, после чего подвергались, термической обработке в печи Таммана. Режимные параметры обработки и показатели металлизации окатышей приведены в табл. 1. Оценку металлиэации окатышей производили кристаллооптическим методом на полированных шлифах в отраженном свете.

194904 4

Как видно из приведенных в табл. 1 данных, в оптимальном режиме термической обработки по предлагаемому способу степень металлиэации достигает 20Х.

Пример 2. Согласно прототипу были изготовлены рудоугольные окатыши из окисного марганцевого концентрата П сорта и газового угля (10Х), обожженные в восстаноо вительной атмосфере при 1050 С.

В лабораторной хроматографической установке выполнено сравнительное изучение восстановимости рудо15 угольных окатышей по прототипу и частично металлизованных окатышей по предлагаемому способу.

Нагрев шихты на силикомарганец велся со скоростью !О град/мин до

1500 С с последующей изотермической выдержкой в течение 30 мин. Результаты опытов приведены в табл. 2.

Такчм образом, использование полученных по предлагаемому способу металлизованных окатышей по сравнению с полученными согласно прототипу восстановленными рудоугольными окатышами позволяет повысить извлечение марганца в сплав на 4,5Х.

При объеме производства силикомарганца порядка 1 млн. т. в год годовая экономия составляет, около

3 млн. руб.

Вид получаемого продукта

Степень металлизации, Х

1194904

Ь

Продолжение табл !.

Первая ступень обработки .

Вторая ступень обработки

Номер опыта

Темпера- Время, о тура, С ч

Темпера- Время, о тура, С мин

4,0 1150 15

800

800 5,0 1150 15

3,0 1150 15

850

4,0 1150 15

850

5,0 1150 15

850

5,5 1150 15

2,0 1150 15

900

То же

4,0 1050 20

830

Степень металлизации, 7.

4,0 1100 10

4 0 1100 15

830

830

20

830 4,0 1100 20

20

1159

1200 .

15

1220

10 Степень металлизации 20Х наблюдается частичное размягчение окатьппей и их слипание

Таблица 2.

Варианты выплавки

Задано марганца с шихтой, г

Химический состав сплава, 7. Выход

Мп Si С P ва, г

Ивзлечение марг 7.

Ме таллиз ованные окатыши

67,4 17,4 1,6 0,44 5,95 80,2

5,0

Рудоугольные окатыши

68,1 17,7 .1,7 0,44 5,57 75,7

5,0

Вцщщц Заказ 7385/31 Т аж 582 Подписное

Филиал QHG Патент, r.Óàrîðoä, ул.Проектная, 4

830 4,0

830 4,0

830 4,0

Вид получаемого продукта

Отсутствие выдержки при 800-850 С привело к участию гидратной влаги в окислении марганца и кремния, металлизация отсутствует

Степень металлизации 5Х, процесс металлизации полного развития не получил из-за недостаточной температуры