способ рафинирования ферросилиция от углерода

Формула изобретения

1. Способ рафинирования ферросилиция от углерода, включающий выплавку ферросилиция в рудно-термической печи, выпуск расплава из печи и его обработку, отличающийся тем, что выплавленный расплав ферросилиция обрабатывают путем подачи на его струю кремнеземсодержащего материала с удельным расходом в пределах 0,5-12 кг/мин·т расплава, а время обработки расплава устанавливают в пределах 5-20 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кремнеземсодержащего материала используют кремнеземсодержащую пыль сухих тканевых газоочисток печей для выплавки ферросилиция и/или кремния.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству ферросплавов для черной металлургии, конкретнее к процессам обезуглероживания ферросилиция, выплавляемого в рудно-термических печах.

Наиболее близким по технической сущности является способ рафинирования ферросилиция от углерода, включающий выплавку ферросилиция в рудно-термической печи и выпуск расплава из печи в ковш. Для обезуглероживания расплава его обрабатывают посредством продувки кислородом и/или воздухом через специальные огнеупорные пробки, установленные в днище ковша, и подачи шлаковой смеси на зеркало расплава в ковше. В результате физико-химических реакций получают после обработки расплава ферросилиций с содержанием углерода в пределах до 0,020 масс.% (см. Физико-химия и технология рафинирования жидкого ферросилиция от примесей металлов. Учебное издание /Гасик М.И., Зубов В.Л., Днепропетровск: Системная технология, 2002, с.53-57).

Недостатком известного способа является значительная энергоемкость процесса рафинирования ферросилиция от углерода вследствие продувки расплава в ковше кислородом и/или воздухом. Кроме того, вследствие продувки расплава окислительными газами происходит значительный угар кремния до 4-6 масс.%, что значительно увеличивает себестоимость обработанного расплава. Сказанное приводит к снижению экономичности процесса рафинирования ферросилиция.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении экономичности процесса рафинирования ферросилиция и в снижении угара кремния, а также в уменьшении энергозатрат на рафинирование.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ рафинирования ферросилиция от углерода включает выплавку ферросилиция в рудно-термической печи, выпуск расплава из печи. Выплавленный расплав обрабатывают посредством подачи на струю кремнеземсодержащего материала. Удельный расход материала устанавливают в пределах 0,5-12 кг/мин.т расплава. Время обработки расплава устанавливают в пределах 5-20 мин. В качестве кремнеземсодержащего материала используют кремнеземсодержащую пыль сухих тканевых газоочисток печей, выплавляющих ферросилиций и/или кремний.

Повышение экономичности процесса рафинирования ферросилиция от углерода и уменьшение энергозатрат будет происходить вследствие использования кремнеземсодержащей пыли вместо продувки расплава кислородом и/или воздухом. Снижение угара кремния будет происходить вследствие устранения продувки расплава окислительными газами.

Диапазоны значений удельного расхода кремнеземсодержащей пыли в пределах 0,5-12 кг/мин.т расплава и времени обработки расплава в пределах 5-20 мин объясняются физико-химическими закономерностями обезуглероживания расплава ферросилиция в струе. При меньших значениях не будет достигаться необходимая степень рафинирования ферросилиция от углерода. При больших значениях будет происходить перерасход кремнеземсодержащей пыли без дальнейшего уменьшения содержания углерода в обработанном ферросилиции. Кроме того, будут увеличиваться потери расплава в образующемся шлаке.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Способ рафинирования ферросилиция от углерода осуществляют следующим образом.

Пример. В рудно-термической печи с установленной мощностью в пределах 10-80 МВА выплавляют ферросилиций с содержанием кремния и углерода в пределах соответственно 65,4-67,4 масс.% и 0,04-0,07 масс.%. Во время выпуска струю расплава от печи до, например, ковша или изложницы обрабатывают посредством подачи на нее кремнеземсодержащей пыли, например, от сухой тканевой газоочистки печей для выплавки ферросилиция и кремния с содержанием в пыли порядка 65-96 масс.%. SiO₂. При этом удельный расход пыли устанавливают в пределах 0,5-12 кг/мин.т расплава, а обработку расплава производят в течение 5-20 мин.

В процессе обработки расплава вследствие соответствующих физико-химических реакций происходит обезуглероживание выплавленного расплава ферросилиция. Продукты рафинирования расплава переходят в слой образующегося поверхностного шлака. Затвердевший слиток расплава извлекают из изложницы, дробят до необходимой фракции и направляют для производства, например, низкоуглеродистой динамной стали.

В таблице приведены примеры осуществления изобретения с различными технологическими параметрами.

Таблица.
Параметры	Примеры
	1	2	3		4		5
1. Установленная мощность печи, МВА	10	10		45		80	80
2. Содержание углерода в расплаве при выпуске из печи, масс.%	0,04	0,04		0,055		0,07	0,07
3. Содержание кремния в расплаве при выпуске из печи, масс.%	65,4	65,4		66,4		67,4	67,4
4. Удельный расход кремнеземсодержащей пыли сухой газоочистки, кг/мин.т	0,3	0,5		6,0		12,0	13,0
5. Время обработки расплава, мин	3	5		12		20	22
6. Содержание углерода в расплаве после обработки, масс.%	0,03	0,018		0,019		0,020	0,020
7. Содержание кремния в расплаве после обработки, масс.%	65,4	65,4		66,4		67,4	67,4

В 1-м примере вследствие малого удельного расхода кремнеземсодержащей пыли и времени обработки расплава не обеспечивается необходимое снижение содержания углерода в обработанном расплаве.

В 5-м примере вследствие большого расхода кремнеземсодержащей пыли и времени обработки расплава происходит ее перерасход без дальнейшего снижения содержания углерода в обработанном расплаве и образование излишнего поверхностного шлака.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие соблюдения оптимальных значений удельного расхода кремнеземсодержащей пыли и времени обработки расплава обеспечивается снижение содержания углерода в обработанном расплаве до технологически необходимых значений в пределах 0,018-0,020 масс.%, пригодного для дальнейшего использования полученного ферросилиция в металлургическом производстве, а также исключается угар кремния.

Применение изобретения позволяет снизить затраты на обработку расплава на 20-25%.