Способ выплавки высокоуглеродистого феррохрома

(51) 22 33/04 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ крупности материалов - хромовой руды менее 10 мм и углеродсодержащего восстановителя с размерами кусков менее 5 мм. Для достижения этой задачи некондиционную фракцию хромовой руды (размер частиц 0-10 мм) смешивают с углеродистым восстановителем(частицы менее 5 мм) в соотношении 1-(0,3-0,5). Смесь увлажняют и прессуют из нее брикеты при давлении 25-50 МПа. Брикеты загружают в электропечь совместно с кварцитом в соотношении,мас. брикеты 93,7-96,2 кварцит 3,8-6,3. Используют руду содержащую 44-56 С 23 и 412 2.(72) Шадиев Фазыл Каюмович Избембетов Джубатхан Джумаханович Толымбеков Манат Жаксыбергенович(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА(57) Изобретение относится к производству ферросплавов, а именно к способам получения высокоуглеродистого феррохрома в рудовосстановительной электропечи. Решаемой задачей является вовлечение в производственный процесс некондиционных по 23801 Изобретение относится к производству ферросплавов, а именно к способам получения высокоуглеродистого феррохрома в рудовосстановительной электропечи. В настоящее время известен способ получения высокоуглеродистого феррохрома в рудовосстановительных печах, в котором шихту,готовят из хромовой руды, углеродистого восстановителя и кремнеземсодержащего флюса. При этом используют руду с размерами кусков 1080 мм и углеродсодержащий восстановитель фракции более 5 мм. Шихту периодически загружают на колошник и выпускают из печи полученный металл и шлак. После отделения от шлака металл разливают в изложницы (Рысс М.А. Производство ферросплавов. - М. Металлургия,1985, с. 199-212). Для данного способа характерны Низкая скорость процесса восстановления хрома при выплавке высокоуглеродистого феррохрома,вследствие того, что в кремнеземистой хромовой руде содержится 30-35 С 23 и 10-20 2. Оксид кремния при температуре расплавления образует на поверхности кусков хромовой руды вязкую пленку,которая препятствует взаимодействию оксидов хрома с углеродистым восстановителем и газообразным монооксидом углерода. Кремнеземистый флюс усиливает действие кремнезема хромовой руды, так как препятствует контакту хромшпинелидов руды с углеродистым восстановителем и газообразным СО. Хром в тугоплавких хромшпинелидах хромовой руды не образует с кремнеземом жидкой фазы, из которой может происходить восстановление хрома. В результате замедления восстановительных реакций из хромшпинелидов хром не восстанавливается в верхних горизонтах ванны печи. Твердые частицы руды в большом количестве поступают в нижние горизонты и выносятся из печи с жидким шлаком. Механизм восстановления хрома из хромовой руды заключается в том, что твердый углерод кокса в местах контакта с кусковой хромовой рудой взаимодействует с оксидами железа и хрома,входящими в состав руды. В процессе нагрева происходит диффузия углерода в объем хромшпинелида с образованием газообразного СО,карбидов хрома и железа. Одновременно с этим зона контакта кокса с хромовой рудой обогащается тугоплавкими оксидами пустой породы (2, ,23) преимущественно 2,которые создают, так называемый, шлакометаллический барьер между коксом и хром-шпинелидами, при этом скорость процесса восстановления хрома резко снижается. Низкая скорость процесса восстановления хрома из кремнеземистой хромовой руды в шихте с кремнезесодержащим флюсом в ходе выплавки феррохрома в рудовосстановительных печах приводит к увеличению продолжительности процесса плавки и повышению удельного расхода электроэнергии на выплавку феррохрома,увеличению выхода шлака. Известен способ выплавки феррохрома. В этом способе используют в качестве компонентов шихты хромовую руду фракции 10-80 мм, углеродистый восстановитель фракции более 5 мм и кремнеземсодержащий флюс в виде шлакометаллического отхода собственного производства(Рысс М.А. Производство ферросплавов. - М. Металлургия, 1985, с. 199-212). Шихту плавят в электропечи с получением феррохрома и шлака. Для данного способа характерны Высокое содержание оксида хрома в отвальном шлаке, так как при получении высокоуглеродистого феррохрома шихта, состоящая из хромовой руды,углеродистого восстановителя и флюса, обладает низкой скоростью взаимодействия хромитов с восстановителем из-за ошлаковывания хромитов кремнеземистым флюсом и кремнеземом пустой породы хромовой руды в процессе плавки в рудовосстановительных печах. При использовании кремнеземистых хромовых руд на частицах хромшпинелидов в верхних горизонтах ванны печи образуется шлаковый изолирующий барьер. Кроме того, хромшпинелиды обладают высокой температурой плавления и низкой скоростью взаимодействия с кремнеземом,поэтому при нагреве хромовой руды с кремнеземистым флюсом затрудняется образование жидкой фазы, из которой может происходить восстановление хрома. Низкая скорость процесса восстановления хрома из кремнеземистой хромовой руды, содержащей 3033 хрома и 10 - 20 2, в ходе выплавки феррохрома в рудовосстановительных печах приводит к повышению продолжительности плавки и увеличению удельного расхода электроэнергии для получения феррохрома. Этому способствует то обстоятельство, что в процессе выплавки высокоуглеродистого феррохрома частицы хромовой руды становятся непроницаемы для СО,который образуется в нижних горизонтах ванны печи. Наиболее близким к заявляемому является способ выплавки высокоуглеродистого ферросплава(Патент РФ 2115627, МПК, 01 37/00, С 22 В 1/00, С 22 В 1/16, заявл. 06.05.97 г., оп. 20.07.98 г). Этот способ включает загрузку в электропечь кусков хромовой руды размерами 10-80 мм,углеродсодержащий восстановитель фракции более 5 мм, шлакометаллический отход производства высокоуглеродистого феррохрома и шлак низкоуглеродистого феррохрома при следующем соотношении компонентов, мас. Углеродистый восстановитель 10-15 Шлакометаллический отход 5 - 1 5 Шлак низкоуглеродистого феррохрома 1 - 1 0 Хромовая руда остальное Шихту загружают в электрическую рудовосстановительную печь, поддерживая в ванне печи слой высотой 1,5-2,5 м. В состав шихты входит хромовая руда, содержащая, мас. 31-33 -С 23, 1517 -2, коксик с содержанием углерода 86, флюс шлакометаллический отход производства 2 23801 высокоуглеродистого феррохрома, содержащий мас. 502, 20 - , 10- А 123, 20 металлических включений высокоуглеродистого феррохрома, шлак низкоуглеродистого феррохрома,с содержанием, мас. 40-50 СаО, 25-30 2 5-15 С 23, 4-5 А 123, 8-12 , 1-3 . Компоненты шихты подают в бункеры электропечи. Шихту периодически загружают на колошник печи,преимущественно после выпуска расплавов и оседания шихты на колошнике. В печи шихта за счет тепла электроэнергии расплавляется с образованием металла и шлака. Последние периодически выпускают из печи. Для данного способа характерны необходимость предварительного отсева мелких фракций и использование только крупных кусков компонентов шихты. Что приводит к образованию на территории заводов больших скоплений указанных мелких фракций, к ухудшению экологической ситуации. Кроме того, использование бедных хромовых руд, содержащих около 30 С 23, приводит к увеличению выхода шлака, снижению удельной производительности печи. Решаемой задачей является вовлечение в производственный процесс некондиционных по крупности материалов - хромовой руды с размерами кусков менее 10 мм и углеродсодержащего восстановителя фракции менее 5 мм. Достигаемым техническим результатом является вовлечение в производственный процесс некондиционных по крупности материалов хромовой руды и углеродсодержащего восстановителя,улучшение экологической ситуации. Для достижения указанного результата фракцию хромовой руды с размерами кусков менее 10 мм(отсев руды) и фракцию углеродсодержащего восстановителя (фракцию менее 5 мм) смешивают в соотношении 1(0,3-0,5) и далее подают в брикетный пресс. Брикеты получают при давлении 25-50 МПа. Используют отсев хромовой руды,содержащий, мас. 44,0-56,0 -С 23, 4,0-12,0 -2 и углеродсодержащий восстановитель, содержащий 86 твердого углерода. Полученные брикеты далее загружают в бункер,из которого эти брикеты поступают в электропечь. Туда же подают кварцит с таким расчетом, чтобы соотношение брикетов и кварцита составляло, масс, брикеты 93,7-96,2 кварцит 3,8-6,3,что в сумме равно 100. Смесь, составленную из брикетов и кварцита,плавят с получением феррохрома и шлака. Совместное присутствие в брикетах хромовой руды и углеродистого восстановителя способствуют более эффективному использованию последнего, так как процесс восстановления железа и хрома протекает внутри этих брикетов при многократно развитой поверхности реагирования фаз. Пример 1. Используют отсев хромовой руды с размерами частиц менее 10 мм, содержащий, мас. 44,0-23,4,0-2. Эту руду смешивают с углеродистым восстановителем фракции 0-5 мм, в котором присутствует 86 твердого углерода. Смесь увлажняют и прессуют из нее брикеты при давлении 25-50 МПа. Компоненты смеси берут в соотношении 10,3. Брикеты загружают в электропечь совместно с кварцитом в количестве,мас.,брикеты 93,7 кварцит 6,3. Смесь плавят с получением феррохрома и шлака. Пример 2. Используют хромовую руду (фракцию 0-10 мм),содержащую масс,56 - С 23, 12,0-2. Эту руду смешивают с углеродистым восстановителем фракции 0-5 мм, в котором находится 86 твердого углерода. Смесь увлажняют и прессуют из нее брикеты при давлении 25-50 МПа. Компоненты смеси берут в соотношении 10,5. Готовые брикеты загружают в электропечь совместно с кварцитом в количестве, мас.,брикеты 96,2 кварцит 3,8. Смесь плавят с получением феррохрома и шлака. Таким образом, использование предлагаемого способа улучшает технико-экономические показатели процесса выплавки и решает проблему улучшения экологической ситуации. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1.Способ выплавки высокоуглеродистого феррохрома, включающий загрузку в электропечь компонентов шихты хромовой руды,восстановителя и кварцсодержащего материала,плавление шихты, выпуск шлака и металла,отделение металла от шлака и разливку металла,отличающийся тем, что используют фракцию хромовой руды с размерами частиц менее 10 мм и углерод содержащий восстановитель с размерами частиц менее 5 мм, которые смешивают в соотношении 1(0,3-0,5) и далее из смеси готовят брикеты, а в качестве флюса применяют кварцит. 2.Способ по п.1, отличающийся тем, что в печь подают компоненты шихты при следующем их соотношении, мас.,Брикеты 93,7-96,2 Кварцит 3,8-6,3 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют руду, содержащую 44-56 С 23 и 412 О 2.