Способ производства металлического марганца

(51) 22 47/00 (2009.01) 22 33/04 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Способ производства металлического марганца,включает восстановление закиси марганца металлическим восстановителем - силумином,измельченном в центробежно-планетарной мельнице с последующим разделением на металлический марганец и отвальный шлак,содержащий в основном оксиды алюминия и кремния, при этом (79,4 -81,5) закиси марганца,(18,5 -20,6) силумина и дополнительно введенный флюс в количестве 10 от силумина перемешивают,прессуют в брикеты, помещают в печь с температурой 750-800 С и поджигают термитной смесью. Выход металлического марганца составляет 9496 .(72) Касымбекова Дарья Азыкановна Кетегенов Тлек Айтмуханович Тюменцева Олеся Александровна Антонюк Валерий Иосифович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт проблем горения Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКОГО МАРГАНЦА 23184 Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству металлического марганца. Известен способ выплавки металлического марганца, включающий дозирование, загрузку и расплавление шихты из хлоркальциевого концентрата и алюминия, обработку полученного рудного расплава брикетами из хлоркальциевого концентрата, порошка алюминия, извести и связующего, выдержку расплава и отделение металла от шлака. Извлечение марганца из концентрата составляет 90. (А.с.1225871, кл. С 22 С 47/00, опубл. 23.04.86, бюл.15) Недостатком известного способа является пониженное извлечение металлического марганца. Наиболее близким техническим решением к заявляемому,является способ производства металлического марганца из всей массы,полученного в результате плавки марганцевой руды,передельного бесфосфосфористого марганцевого шлака, содержащего в основном закись марганца и оксид кремния, при их восстановлении в шлаке металлическим восстановителем в две ступени начинают восстанавливать закись марганца подаваемым в расплавленный шлак алюминием, а заканчивают - кремнием, который восстанавливают из оксидов кремния в шлаке алюминием параллельно с восстановителем закиси марганца,при этом одновременно получают отвальный шлак,содержащий в основном оксиды алюминия и кремния. (РФ Патент 2233347, кл. С 22 С 33/04,опубл. 27.07.04) Недостатком известного способа является пониженное извлечение металлического марганца из закиси марганца - 89, использование алюминия в качестве восстановителя и повышенные затраты на электроэнергию - температура получаемого расплавленного передельного бесфосфористого марганцевого шлака, содержащего в основном металлический марганец и оксид кремния, лежит в пределах 1300 - 1350 С. Задачей заявляемого технического решения является разработать способ производства металлического марганца из закиси марганца с наименьшими энергетическими затратами и использованием отходов промышленного производства, техническим эффектом которой является повышенное извлечение металлического марганца. Задача решается тем, что способ производства металлического марганца, включает восстановление закиси марганца металлическим восстановителем силумином,измельченным в центробежнопланетарной мельнице с последующим разделением на металлический марганец и отвальный шлак,содержащий в основном оксиды алюминия и кремния, при этом (79,4-81,5) закиси марганца, (18,520,6) силумина и дополнительно введенный флюс в количестве 10 от силумина перемешивают,прессуют в брикеты, помещают в печь с температурой 750-800 С и поджигают термитной смесью. Выход металлического марганца составляет 94-96. 2 Существенным отличием заявляемого технического решения является то, что металлический марганец получают из прессованных брикетов, состоящих из (79,4-81,5) закиси марганца,(18,5-20,6) металлического восстановителя - силумина, измельченного в центробежно-планетарной мельнице, и флюса в количестве 10 от силумина, которые поджигают термитной смесью в печи с температурой 750800 С. Флюс вводят с целью большего развития алюминотермических процессов. (Н.П.Лякишев/ Алюминотермия//Москва, Металлургия, 1978 г.,с. 410). Использование силумина в качестве металлического восстановителя обусловлено тем,что он представляет собой смесь алюминия и кремния, а также является отходом промышленного производства, либо продуктом, полученным из промышленных отходов по способу, защищенномуИнновационным патентом 20314, опубл. 17.11.08, бюл.11. Силумин измельчают в центробежнопланетарной мельнице (ЦПМ), что приводит к разрушению его оксидной пленки и увеличению удельной поверхности. В результате измельчения силумина в ЦПМ нарушаются связи атомов алюминия и кремния, что приводит к их подвижности и химической активности по отношению к закиси марганца. Таким образом,измельчая силумин в ЦПМ, одновременно его активируя, повышают степень взаимодействия металлического восстановителя алюминия и кремния с закисью марганца, повышая выход металлического марганца. В основе заявляемого способа производства металлического марганца лежит метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), основанный на протекании экзотермических окислительно-восстановительных реакциях компонентов смеси и, следовательно,требующий наименьших энергетических затрат на его реализацию. Однако начало экзотермических окислительно-восстановительных реакций компонентов смеси необходимо инициировать. Инициирование СВС в брикетах осуществляют поджигом термитной смесью. Температура печи 750-800 С необходима и достаточна для воспламенения термитной смеси,которая в свою очередь инициирует поджиг брикета, имеющий в своем составе окислитель закись марганца и активный восстановитель силумин,сопровождающийся окислительновосстановительными реакциями. Волна горения проходит по всему брикету с образованием металлического магния и шлака, содержащего в основном оксиды алюминия и кремния. При использовании заявляемого способа производства металлического марганца, выход металлического марганца составляет 94,0-96, 0. Способ производства металлического марганца осуществляют следующим образом. 23184 Готовят брикеты путем тщательного перемешивания (79,4-81,5) закиси марганца, (18,520,6) металлического восстановителя - силумина,измельченного в центробежно-планетарной мельнице, и флюса в количестве 10 от силумина, с последующим прессованием полученной смеси. Спрессованные брикеты помещают в печь, нагретую до 750-800 С, и поджигают термитной смесью. Волна горения проходит по всему брикету с образованием металлического марганца в количестве 94,0-96,0 и шлака, содержащего в основном оксиды алюминия и кремния. По завершении процесса сгоревшие брикеты вынимают и отделяют шлак от металлического марганца путем скола. Конкретный пример осуществления способа производства металлического марганца 1. Измельчают силумин в центробежнопланетарной мельнице до частиц размером 70-125 мкм. Перемешивают 23,8 г закиси марганца, 6,2 г силумина и 0,62 г извести. Полученную смесь прессуют в брикет размером 452510 мм на прессе при усилии 5 т. Спрессованные брикеты на подложке помещают в электрическую печь СНОЛ, нагретую до 750 С. На брикет насыпают термитную смесь - алюминий, оксид железа и магний. Под действием температуры в печи термитная смесь воспламеняется и поджигает брикет,т.е. инициирует окислительновосстановительные реакции компонентов брикета,которые протекают в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Волна горения проходит по всему брикету с образованием металлического марганца в количестве 96,0 и шлака, содержащего в основном оксиды алюминия и кремния. По завершении процесса сгоревшие брикеты вынимают и отделяют шлак от металлического марганца путем скола. Примеры 2, 3 таблицы 1 выполняют аналогично примеру 1. Таблица 1 Примеров выполнения способа закиси марганца силумина извести закиси марганца силумина извести закиси марганца силумина извести ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ производства металлического марганца,включающий восстановление закиси марганца металлическим восстановителем,содержащим алюминий и кремний, с последующим разделением на металлический марганец и отвальный шлак,содержащий в основном оксиды алюминия и кремния, отличающийся тем, что закись марганца,металлический восстановитель и дополнительно введнный флюс в количестве 10 от силумина,перемешивают, прессуют в брикеты, помещают в печь с температурой 750-800 С и поджигают термитной смесью, в качестве металлического восстановителя используют силумин, измельчнный в центробежно-планетарной мельнице, при этом относительное содержание закиси марганца и силумина в процентном соотношении составляет(79,4-81,5)(18,5-20,6),выход металлического марганца составляет 94-96.