способ получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака

Формула изобретения

Способ получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака для производства марганцевых ферросплавов, включающий плавку шихты, содержащей марганецсодержащий материал, углеродсодержащий восстановитель и отвальные шлаки силикомарганца, и выпуск продуктов плавки, отличающийся тем, что в качестве марганецсодержащего материала используют низкосортную высокофосфористую железомарганцевую руду, а отношение суммы оксидов кальция и магния к сумме оксидов кремния и алюминия в шихте равно 0,25-0,70.

Описание изобретения к патенту

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

Прототипом нашего изобретения является способ (1) получения кондиционного марганцевого шлака выплавкой шихты, включающей марганцевую руду, коксовую и кварцитовую мелочи, отвальные шлаки силикомарганца и оксиды железа. Недостатком данного способа является то, что он ведется при модуле основности (соотношение СаО и MgO к сумме Al ₂O₃ и SiO₂) 0,112-0,2, [1 - стр.484]. Это приводит к ухудшению показателей процесса: усложненной схеме работы оборудования (разогрев по специальной схеме), необходимости введения в шихту дополнительных, практически балластных для этого процесса оксидов железа.

Задачами, на решение которых направлено данное изобретение, являются упрощение технологии и вовлечение в процесс некондиционных марганецсодержащих материалов. Способ включает плавку шихты, содержащей марганецсодержащий материал, углеродсодержащий восстановитель и отвальные шлаки силикомарганца, и выпуск продуктов плавки. В качестве марганецсодержащего материала используют низкосортную высокофосфористую железомарганцевую руду, а соотношение суммы оксидов кальция и магния к сумме оксидов кремния и алюминия в шихте равно 0,25-0,70.

Особенности формирования шлаковой и металлической фаз при таких соотношениях основных и кислых оксидов приводит к тому, что основных оксидов недостаточно, чтобы связать пентаоксид фосфора в трудновосстановимое соединение, и он, восстанавливаясь на начальном этапе плавки, вследствие с тесным сосуществованием с другим компонентом исходной железомарганцевой руды - железом, которое достаточно ативно в этой области соотношений оксидов кальция и кремния, прочно связывается им в виде фосфидов в сплаве, а марганец, образуя наиболее легкоплавкие соединения с диоксидом кремния 2MnO × SiO₂ и MnO×SiO₂, формирует жидкоподвижный обесфосфоренный шлак. Поэтому не надо добавлять в шихту оксидное железо и разогревать печь по специальной программе - в системе с самого начала образуются легкоподвижные силикомарганцевые шлаки, по содержанию фосфора и соотношению марганец/железо годные для выплавки марганцевых сплавов.

Диапазоны значений, приведенных в тексте, объясняются следующим образом: при соотношениях оксида кальция и магния к диоксиду кремния и алюминия 0,25 и меньше - снижается степень восстановления и перехода в сплав железа; При соотношении 0,7 и выше - снижается степень перехода в металл фосфора и получают развитие реакции восстановления марганца.

Примеры осуществления:

Пример 1. Руда, содержащая, мас.%: Mn общ - 28,8; MnO - 11,2; Fe - 11,0; SiO₂ - 35,2; Al₂O₃ - 1,85; СаО - 4,9; MgO - 1,5; Р - 0,36; S - 0,32; C - 1,45; n.n.n. - 12,1; влага - 8,2 смешивалась с углем, содержащим, мас.% SiO ₂ - 0,3, Al₂O₃ - 0,85; CaO - 0,5; MgO - 0,2; P - 0,035; S - 0,13; С - 80,0, n.n.n. - 18,2, взятым в количестве 12% от массы руды; известью (CaO, не менее 92%) в количестве 4,3% от массы руды и шлаком от выплавки силикомарганца, содержащим, мас.%: MnO - 14,5; SiO ₂ - 44,0; FeO - 2,5; Al₂O ₃ - 13,85; CaO - 16,2; MgO - 8,5; P - 0,065, взятым количестве 9,0% от массы руды. Соотношение суммы оксида кальция с оксидом магния к сумме оксидов кремния и алюминия находилось на уровне 0,25. Шихта нагревалась в магнезитовом тигле без смены режимов. Шлак после выпуска легко отделялся от сплава. 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	P
49,1	28,3	6,8	10,5	6,5	2,4	0,11

Соотношение Mn/Fe, равное 20,45, низкое содержание фосфора позволяют считать шлаки пригодными для выплавки как массовых, так и рафинированных марок ферромарганца. Таким образом, доказана возможность упрощения технологии процесса получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака для производства ферросплавов из низкосортных высокофосфористых железомарганцевых руд.

Пример 2. Руда, содержащая, мас.%: Mn общ - 30,8; MnO - 12,7; Fe - 9,56; SiO₂ - 16,2; Al₂O₃ - 2,3; CaO - 2,3; MgO - 1,7; P -0,34; S - 0,15; C - 1,45; n.n.n. - 14,6; влага - 14,1 смешивалась с углем, содержащим, мас.% SiO ₂ - 0,3, Al₂О₃ - 0,85; СаО - 0,5; MgO - 0,2; P - 0,035; S - 0,13; С - 80,0, n.n.n. - 18,2, взятым в количестве 11% от массы руды; известью (CaO, не менее 92%) в количестве 5,0% от массы руды и шлаком от выплавки силикомарганца, содержащим, мас.%: MnO - 14,5; SiO ₂ - 44,0; FeO - 2,5; Al₂O ₃ - 13,85; CaO - 16,2; MgO - 8,5; P - 0,065, взятым в количестве 8,35% от массы руды. Соотношение суммы оксида кальция и оксида магния к сумме оксида кремния и алюминия находилось на уровне 0,48.

Шихта нагревалась в магнезитовом тигле без смены режимов. Шлак после выпуска легко отделялся от сплава.

В полученный сплав перешло 70,0% Fe, 1,0% Mn и 65% Р.

Состав полученного обесфосфоренного шлака, мас.%:

MnO	SiO 2	Al2О 3	CaO	MgO	FeO	P
50,1	24,3	8,2	7,3	7,4	2,2	0,12

Соотношение Mn/Fe, равное 22,6, и низкое содержание фосфора позволяют использовать полученный шлак для выплавки всех основных марок ферромарганца. Таким образом, доказана возможность упрощения технологии процесса получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака для производства ферросплавов из низкосортных высокофосфористых железомарганцевых руд.

Пример 3. Руда, содержащая, мас.%: Mn общ - 30,8; MnO -12,7; Fe - 9,56; SiO₂ - 16,2; Al ₂О₃ - 2,3; CaO - 2,3; MgO - 1,7; P - 0,34; S - 0,15; C - 1,45; n.n.n. - 14,6; влага - 14,1 смешивалась с углем, содержащим, мас.%: SiO₂ - 0,3, Al₂О₃ - 0,85; СаО - 0,5; MgO - 0,2; Р - 0,035; S - 0,13; С - 80,0, n.n.n. - 18,2, взятым в количестве 11% от массы руды; известью (СаО, не менее 92%) в количестве 10,0% от массы руды и шлаком от выплавки силикомарганца, содержащим, мас.%: MnO - 14,5; SiO₂ - 44,0; FeO - 2,5; Al₂O₃ - 13,85; CaO - 16,2; MgO - 8,5; P - 0,065, взятым в количестве 8,35% от массы руды. Соотношение суммы оксида кальция и оксида магния к сумме оксида кремния и алюминия находилось на уровне 0,7

Шихта нагревалась в магнезитовом тигле без смены режимов. Шлак после выпуска легко отделялся от сплава.

В полученный сплав перешло 72,0% Fe, 2,1% Mn и 63% P.

Состав полученного обесфосфоренного шлака, мас.%:

MnO	SiO 2	Al2О 3	СаО	MgO	FeO	P
47,1	24,3	8,2	7,3	7,4	2,2	0,14

Соотношение Mn/Fe, равное 21,4, и низкое содержание фосфора позволяют использовать полученный шлак для выплавки всех основных марок ферромарганца. Таким образом, доказана возможность упрощения технологии процесса получения обезжелезненного малофосфористого марганцевого шлака из низкосортных высокофосфористых железомарганцевых руд.

Литература

1. Электрометаллургия стали и ферросплавов. /Под редакцией Д.Я.Поволоцкого. - М.:Металлургия, 1974 г., стр.484.