Шихта для получения ферроникеля
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистических
Реснублик (u>990851 (61) Дополнительное к авт. свид-ву
Р М К з
С 22 С 33/ОО (22) Заявлено 250981 (21) 3339066/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий
f53) УДК 669.168 °.3(088.8) Опубликовано 230183, Бюллетень ¹ 3
Дата опубликования описания 230183
/ .УФ,ъ А., С.С.Кудиевский, Н.T.Çàîçåðíûé,/A H.Пойм@, В.В.Касьян, Д.В.Ильинков и С.ф.Афтемещсо "":,-:; (72) Авторы изобретен и я
У т
3:
1, й
Запорожский индустриальный институт и "Дк провск.алюминиевый завод им. С.М. Кирова
4 (71) Заявители (54) ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОНИКЕЛЯ.Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению металлизованных концентратов методом. прямого и комбинированного восстановления.
Известна шихта для получения ферроникеля иэ бедных никелевых руд, содержащая бедную никелевую руду, ферроникель и ферросилиций. Плавку с применением такой шихты ведут до тех пор, пока никель иэ расплавленной руды не перейдет полностью в металлический расплав (17
К недостаткам этой шихты следует отнести необходимость применения достаточно чистых, а. значит и дорогих ферросплавов(Fe - Ni, Fe-Si ), в результате же получается ферроникель с содержанием никеля до 25-40%. Не-:" .обходимость в расплавлении исходных материалов приводит к повьтаенному расходу электроэнергии. При этом обраэуется побочный продукт — шлак, в который переходит практически весь кремний из ферросилиция. Указанные недостатки не позволяют получить дешевый продукт высокого качества.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является шихта для переработки комплексных железосодержащих руд и материалов, содержащая железоникелевую руду, твердый углеродистый восстановнтель (5-25%), металлическое железо (0,6-10,0%), окись кальция (5-15%) и торф (360% ) °
Применение в шихте больших количеств углеродистого восстановителя и торфа приводит к некоторой интенсификации процесса прямого восстановления руды в основном эа счет активных летучих соединений торфа (2 1.
Однако содержание в шихте большого количества фосфора и золы приводит к загрязнению готового продукта и ограничивает область его приме- нения.
Переработка этой шихты требует достижения высоких температур (вы" ше температуры плавления ферроникеля соответствующего состава), скачи-. вания шлака, разливки готового продукта и его дробления. Указанные мероприятия исключают возможность получения дешевого ферроникеля. Кроме того, в окисных железоникелевых рудах содержится значительное количестно примесей попутных цветных металлов, в частности кобальта, 990 851 . меди, цинка, которые в процессе переработки шихты полностью не удаляются. Это приводит к тому, что полученный ферроникель для легирования стали может применяться ограниченно.
Целью изобретения является сниже. ние содержания вредных примесей и увеличение усвоения легирующих элементов при производстве специальных сталей и сплавов.
Поставленная цель достигается тем, что шихта для производства ферроникеля, включающая твердый углеродистый восстаиовитель, железосодержащий и никельсодержащий материалы, дополнительно содержит каменноугольный пек, в качестве никельсодержащего материала — закись никеля, а в качестве железосодержащего материала — железную окалину при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:
Железная окалина 0,7-57 . Закись никеля 28-84
Каменноугольный пек 7,5-9
Твердый углеродистый восстановитель Остальное
В шихте используется железная окалина, образующая при прокатке нелегированных марок сталей с содержанием кислорода 21-24%.
В качестве никельсодержащего материала может использоваться химически чистая закись никеля или техни ,ческая закись никеля — промежуточный продукт в процессе переработки никелевых руд (после .обжига файнштейна). Закись никеля содержит до 98% NiO и 0,01-0,029 S. табл. 2.
В лабораторных и промышленных условиях испытаны шихты, содержащие техническую закись никеля. Введение в состав шихты железной окалины зна чительно повышает ее теплопроводность, обеспечивает равномерный прогрев брикетов и тем самым способствует ускорению процесса комбинированного восстановления окислов. Высокая теплопроводность шихты позволя ет вести процесС восстановления при температуре не выше 1050-1100 С.
Железо и никель неограниченно растворимы в твердом и жидком состоянии.
Твердые растворы имеют невысокую температуру плавления, что создает благоприятные условия для растворения в стали них ля в широком интервале составов в отличие от электролитического никеля, применяемого для легирования стали. Восстановленные брикеты (их плотность,2,8,(,3,6 г/см ) проходят через шлак вместе с тем не успевают осесть на подину печи, в резуЛьтате чего исключается контакт никеля с кислородом газовой фазы и увеличивается скорость растворения никеля в сталеплавильной ванне по сравнению с электролитическим никелем. Последний дается в завалку в виде кусков, листа или чушек и до расплавления
5 частично теряется в зоне электрических дуг.
Пример 1. В лабораторных условиях испытаны различные варианты составов шихты при получении фер30 роникеля. Результаты испытаний представлены в табл. 1.
Как видно из таблицы, в шихту нецелесообразно вводить более 57% железной окалины и менее 27% закиси
j5 никеля, так как при этом возрастает длительность растворения. Кроме того, увеличение корректирующих добавок более чем в два раза приводит к переохлаждению сталеплавильной
° 20 ванны и не исключается возможность угара других легирующих элементов за счет контакта с кислородом газо-. вой фазы и кислорода, вносимого ферроникелем во время проплавления кор 5 ректирующих добавок. При содержании никеля в восстановленных брикетах менее 41% уменьшается усвоение хрома, так как увеличивается количество присаживаемого ферроникеля, увеличивается перегрев шлака и растет концентрация кислорода, способного .. взаимодействовать с хромом. При этом уменьшается также производительность процесса восстановления шихты за счет уменьшения доли никеля в готоЗ5 вом продукте. Нецелесообразно вводить также менее 0,7Ъ окалины и более 84%, при этом ухудшается теплопроводность шихты и увеличивается. время ее пребывания в горячей зоне
40 печи восстановления, что также приводит к снижению производительности.
В качестве связующего при брикетировании используется малосернистый каменноугольный пек, содержащий
45 до ЗОВ углерода. Использование в шихте его менее 7,53 и более 9Ъ приводит к ухудшению условий брикетирования. В первом случае брикеты оказываются непрочными и разрушаются при
50 нагрузке в бункера и реакционные стаканы, а во втором случае шиита становится слишком вязкой, что затрудняет ее поступление в загрузочные бункера и в валки пресса.
Пример 2 ° В промышленных условиях испытаны составы шихты 3, 4 и б (табл. 1).
На смесильно-прессовом оборудовании получены брикеты укаэанных сос60 .тавов., Брикеты восстановлейы комбинированным способом в шахтной элекропечи при 1100 С по известной технологии. Химический состав восстановленных брикетов приведен в
990851
Полученные брикеты ферроникеля применяют при выплавке нержавеющей стали 12Х18Н9Т. Выплавку проводят в электропечи. емкостью 25 т методом переплава легированных отходов. Восстановленные брикеты прнсаживают после образования шлака периода плавления. Усвоение никеля составляет 9596%. При применении в завалку электролитического никеля усвоение его такое же при более высокой стоимости.
Таким образом, использование предлагаемого состава шихты для получе- . ния ферроникеля обеспечивает по сравнению с известными снижение температуры получения ферроникеля и сокращение расхода электроэнергии, более низкое содержание вредных при« месей в конечном продукте н исключается необходимость применения для выплавки прецизионных сплавов электролитического никеля (3906 руб/т ).
Стоимость 50% ферроникеля в пересчете на чистый никель составит
1О 3500-3600 руб/т.
Экономический эффект от применения предлагаемой шихты при выплавке стали ОХ18Н10Т составит 7,75 руб. на тонну стали.
990851
% 3
1 ! х., 1
Ф с х lg е ц ое
Щ ХсЮ ох ъ х
Ф х х
Ф е о 3ж хо од
:>3 Ъ4
1
1 CO 43Ъ 3» ! 0O q CO.; 0O
1. !
СЧ
1
I
1
1
СЧ М 0О сЧ г4 г4 .
Ю
С!4
Ю
% 4
Ю с
Cl
\ 4
Ю с
СЧ г4
Ю
3С3
%4 ь с
С3
СЧ 4
Ю с
Ю м 4
Ю с
IA с4 ч
Ю Ю с с
Ю Ь
I I
III 1 ССЪ I е 1 I н13N !.!
OXV1 1
ОХЕ1 О 1 нй !
Х 3
МPI
ХО031 охо! о !!! ld l н ни и ни
XVXI z хоо, x!!!lн — — — !
СЧ 0! с ь
3СЪ с
%-4
° 3 с
Ю 3 0! с
CO
3», L
Ю ч3!
Ю с
С3 м
С Ъ с
C) м с
СЧ
С Ъ с
CO
СЧ с
Ю
° 4! с cP 4 с
C) Ю г4 с
CO
Ф.4 с
C) м
% 4 с
Ю м
%-3 с
C) ° Ф
ЧЭ с
ЧЭ с
СЧ м
Ю с а-4 с3!
СЧ Ю с с
Ch 3О
CO lO
3» с
С!Ъ
3СЪ м с
lfl!
10О с
Ю д х
I O m ох о
ОЕХ!" х& е
1OхИ о оихх
3",ОЕа !
Хаете
СЧ м с м
СО
° 0! с м
143
СЧ с
С Ъ
СЧ Ч с м с3! CO с Ю
CO с
СЧ С Ъ
CO с
СЧ
I х д
СО 3 с с
33Ъ с
3»
Ch с
Ю с
СЧ с
Ю с
0О!
С х в х И о е д
0О
Ю Ch с с
3 1 м с
3 »
СЧ с
Ю с
1О
СЧ с
00 с
С»
1 I
С с
° 0!
% 4 (О с с . 0О
0О СЧ
1 1 с
Ц о
00 с
0О
° 44
С Ъ с
СО 3О
3 . 33Ъ
CO
1
1
1
СЧ
I х е !
v о
СЧ М с
14О Ы
Ia4a)
СС Й 30
Е еко
ill 5 С4 х I
Х I о
Н I х
Е I
Оа
3И1 ое!
Х0\ I
Е с х е
Х1»
БАХ!
Мх!
148 1
Ф 1
1
1
1 33Ъ О ССЪ ССЪ
1 Ch Ch Ch Ch
33Ъ 1О 4!
3О с с с ССЪ м
СЧ
СЧ
СЧ с
ССЪ
Ю с м
990851
Таблица 2
Химический состав брикетов ферроникеля; з й! С - 02 5
Состав
31,45 66,21 0 17
0,008
0,012
0,38
44,92 53,87
0,43
0,010
0,010
0,12
57,13 40,34 0,24
0,010
0,011
0,29
Формула изобретения
Составитель К.Сорокин
Редактор Н.Рогулич Техред А.Бабинец КорректорО.Билак °
Заказ 62/38 Тираж 625 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4
Шихта для получения ферроникеля, включающая твердый углеродистый восстановитель железосодержащий и ниУ
/ кельсодержащий материалы о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения содержания. вредных примесей и. увеличения усвоения легирующих элементов при производстве специальных сталей и сплавов, она дополнительно содержит каменноугольный пек, в качестве никельсодержащего материала — закись никеля, а в качестве железосодержащего материала - железную окалину при следующем соотношении компонентов, вес.Вг
Железная окалина 0,7-57
Закись никеля 28-84
Каменноугольный пек 7,5-9
Твердый углеродистый восстановитель Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент ФРГ Р 1261533, кл. С 21 С 5/22, опублик. 1978.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 747903, кл. С 22 В 1/00, 1980.
