способ выплавки высококремнистого ферросилиция

Формула изобретения

1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВЫСОКОКРЕМНИСТОГО ФЕРРОСИЛИЦИЯ, включающий загрузку шихты вокруг электродов с недостатком восстановителя и непрерывное проплавление, отличающийся тем, что в центральную зону печи шихту подают с избытком восстановителя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шихта, загружаемая вокруг электродов, содержит восстановитель в количестве 83 95 стехиометрического, а шихта, подаваемая в центральную зону печи, дозируется с избытком восстановителя в количестве 25 50 стехиометрического.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что расход шихты с недостатком восстановителя вокруг электродов в 2 5 раз превышает расход шихты с избытком восстановителя, загружаемой в центральную зону печи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве ферросплавов.

Известны способы производства высококремнистых марок ферросилиция, включающие приготовление шихты, ее загрузку на колошник открытой печи, проплавление и периодический выпуск металла и шлака. Шихта для плавки этих сплавов состоит из кварцита, восстановителя (кокса и древесного угля) и рыхлителя (древесной щепы, одубины, газового угля, лигнина и т.п.). В шихту для плавки ФС75 вводится также железная стружка. Шихта перед загрузкой на колошник взвешивается, ее компоненты перемешиваются. Загрузка шихты на колошник производится с помощью завалочной машины или с помощью течек преимущественно к электродам, как правило, конусами высотой 460-500 мм (Р.Дуррер и Г.Фолькерит. Металлургия ферросплавов. Издание 2-ое переработанное и дополненное. Перевод с немецкого, М. Металлургия, 1976, с.359-361).

Однако древесный уголь и основной рыхлитель древесная щепа сегодня дороги и дефицитны. Кроме того даже при использовании древесного угля и рыхлителя щепы не удается обеспечить равномерность схода шихты. В частности, шихта в промежутке между тремя электродами, в центре печи обычно спекается и сходит крайне замедленно.

Наиболее близким к заявляемому является способ плавки ферросилиция в закрытых электропечах, включающий подачу шихты с недостатком углеродистого восстановителя на колошник и недостающего количества углеродистого восстановителя на шихту, непрерывное проплавление шихты и периодический выпуск металла и шлака. Шихту вводят с содержанием углеродистого восстановителя в количестве 0,8-0,98 от необходимого, а остальную часть его периодически подают в печь в ходе проплавления на подошвы конуса шихты [2]

Однако селективная порционная загрузка части восстановителя понижает газопроницаемость шихты, кроме этого подобная порционная загрузка восстановителя вокруг конусов еще более обедняет центральную зону печи углеродом, что еще более интенсифицирует его спекание.

Целью изобретения является улучшение схода шихты в центре РТП и повышение ее производительности при плавке высококремнистого ферросилиция.

Цель достигается тем, что в способе плавки высококремнистого ферросилиция, включающем дозирование, смешение, загрузку и проплавление шихты, состоящей из кварцита, восстановителя и рыхлителя, а при плавке ФС75 небольших добавок железной стружки для плавки дозируется шихта двух типов с избытком и недостатком восстановителя по отношению к стехиометрическому, после чего шихта с избытком восстановителя загружается в центральную зону РТП, а шихта с недостатком восстановителя загружается в зону активного ее схода вокруг электродов.

Цель достигается также тем, что в зависимости от характера плавки, мощности РТП, марки выплавляемого сплава шихта, загружаемая в центральную зону РТП, имеет избыток восстановителя в количестве 1,25-1,50 от стехиометрического, а шихта, загружаемая вокруг электродов, с недостатком восстановителя (0,83-0,95 от стехиометрического). Поставленные цели достигаются также тем, что на каждые 2-5 навесок с недостатком восстановителя, загружаемых к электродам, загружается одна навеска с избытком восстановителя в центральную зону печи.

При подобном способе плавки ферросилиция в шихте центральной части печи всегда содержится достаточное количество свободного углерода, что позволяет весь монооксид кремния улавливать, что полностью устраняет спекание шихты в центральной зоне РТП. Это, как вследствие уменьшения потерь SiO-газа в центральной зоне РТП, так и вследствие улучшения газопроницаемости шихты, улучшения хода РТП и улучшения использования тепла отходящих газов, повышает производительность РТП.

С другой стороны, уменьшение расхода восстановителя в шихте, загружаемой вокруг электродов, уменьшает ее электропроводность, делает посадку электродов более глубокой, а их работу более стабильной. Все это повышает температуру в подэлектродных зонах и увеличивает долю монооксида, потребляемого на разрушение карбида.

Это в сочетании с повышением газопроницаемости центральной зоны РТП, через которую фильтруется в этих условиях значительная часть газа из подэлектродов, уменьшает потребность в углероде на улавливание SiO-газа в зоне активного схода шихты и общий расход кокса. Поэтому, как показало физико-химическое моделирование процесса, потери SiO-газа с газами, фильтрующиеся у электродов, также уменьшаются.

Величина избытка восстановителя в шихте, загружаемой в центр печи, оказывает значительное влияние как на улавливание SiO-газа, так и на разрушение карбида в горне печи. Величина избытка определяется составом сплава, мощностью печи и геометрическими параметрами РТП (в частности, диаметром ее распада). При повышении содержания кремния в сплаве и увеличении мощности РТП избыток повышается, а с увеличением диаметра распада РТП, наоборот, уменьшается. При избытке углерода, меньшем 25% спекание шихты в центре не устраняется и потери кремния растут. При избытке, большем 50% особенно в печах малой и средней мощностей, печь может зарастать карбидом, что тоже приводит к повышению потерь кремния. Важной характеристикой способа является также соотношение между расходом навесок к электродам и в центральной зоне РТП. Оно в зависимости от состава сплава, мощности и геометрических размеров РТП колеблется в пределах 2-5 навесок к электродам на 1 навеску центральной зоны РТП. При меньшем, чем 2-3 навески расходе шихты к электродам, печь может зарастать карбидом, а при расходе более пяти навесок к электродам на 1 в центре начинает спекаться шихта центральной зоны РТП.

П р и м е р 1. Плавка сплава ФС 75 в открытой печи 21 МВА реализуется следующим способом. Шихта загружается (300 кг кварцита, 30-35 кг железной стружки и 160 кг восстановителя (кокс + полукокс)) на колошник с помощью течек и загрузочной машины. Выпуск сплава производится 4 раза в смену. Показатели плавки на 1 т сплава: кварцит 1796 кг; восстановитель (в пересчете на кокс-орешек) 962 кг; железная стружка 196 кг; электроэнергия 9720 кВтч/кг.

Извлечение кремния: из кварцита 92,2% с учетом SiO₂ полукокса 88,7%

П р и м е р 2. Плавка ФС90 осуществляется в открытой печи 27,6 МВА обычным способом. Шихта состоит из 300 кг кварцита и 160 кг восстановителя (W_р 15% ). В шихту дополнительно вводится рыхлитель (одубина) примерно 150 кг/навеску. Выпуск сплавов производится 4 раза в смену при следующих показателях.

Расход материалов: кварцит 2913 кг; коксовый орешек и кокс 1333 кг; электродная масса 138 кг.

Электроэнергия 13852 кВтч/т; извлечение кремния 70,1%

П р и м е р 3. Плавка сплава ФС 75 в открытой печи 21 МВА на дифференцированной шихте реализуется следующим образом. Шихта загружается вокруг электродов (300 кг кварцита, 30-35 кг железной стружки и 130 кг кокса) и в центр печи (300 кг кварцита, 30-35 кг железной стружки и 220 кг восстановителя (130 кг кокса и 90 кг полукокса). На 1 навеску в центр к электродам загружается 2-4 навески. Выпуск сплава производится 4 раза в смену со следующими показателями.

Расход материалов: кварцит 1730 кг; восстановитель (в пересчете на орешек) 890 кг; железная стружка 195 кг.

Расход электроэнергии 9320 кВтч/т; извлечение кремния 92%

П р и м е р 4. Плавка сплава ФС90 в открытой печи 27,6 МВА по предлагаемому способу реализуется следующим образом. Вокруг электродов загружается шихта на 300 кг кварцита, 140 кг восстановителя и 300 кг щепы, а в центре 300 кг кварцита, 840 кг восстановителя, 300 кг щепы. Расход шихты к электродам 4 навески, в центр 1-1,5 навески. Печь работает с сухим центром, сход шихты самопроизвольный. Выпуск сплава производится 4 раза в смену. Показатели плавки следующие.

Расход материалов: кварцит 2587 кг; электродная масса 124 кг; восстановитель 1127 кг.

Электроэнергия 13420 кВтч/т; извлечение кремния 79%

Из приведенных примеров видно, что при плавке на дифференцированной шихте заметно улучшается сход шихты, колошник становится рыхлым, повышается производительность печи, а расход кварцита уменьшается.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет получить следующие преимущества: улучшается газопроницаемость шихты в центральной зоне печи. Газы из печи выходят равномерно практически по всей поверхности колошника; уменьшается расход сырья (кварцита и кокса) на единицу продукции; на 4-5% повышается производительность РТП; на 3-6% уменьшается расход электроэнергии на единицу сплава.