Способ переработки отвальных марганцевых шлаков

(51) 22 47/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ извлечения из них ведущих элементов таких как марганец, кальций, кремний и алюминий для получения комплексного сплава КАМС. Решаемой задачей предлагаемого изобретения является- получения комплексного сплава КАМС из отвальных шлаков производства марганцевых сплавов и высокозольных углей- исключение применения дорогостоящего металлургического кокса утилизация отвальных шлаков и высокозольных углей, которые в настоящее время используются в малом количестве. Дешевизна ферросплавного шлака и высокая стабильность его химического состава, а также возможность использования высокозольных каменных углей определяют низкую стоимость сплава КАМС, содержащего более 80 таких активных элементов, как марганец, кремний,кальций и алюминий.(72) Толымбеков Манат Жаксыбергенович Байсанов Сайлаубай Омарович Байсанов Алибек Сайлаубаевич Копабаев Ануар Сабыржанович Набиев Марат Аскенович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Комитета промышленности Министерства индустрии и новых технологий Республики Казахстан(56) В.И. Довгопол. Использование шлаков черной металлургии. М. Металлург, 1978. с. 146(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТВАЛЬНЫХ МАРГАНЦЕВЫХ ШЛАКОВ(57) Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к переработке отвальных шлаков от производства марганцевых ферросплавов и отходов угольной промышленности с целью Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к переработке отвальных шлаков от производства марганцевых ферросплавов и отходов угольной промышленности с целью извлечения из них ведущих элементов таких как марганец, кальций, кремний и алюминий для получения комплексного сплава алюмосиликомарганца с кальцием (сплав КАМС). Рост производства марганцевых ферросплавов сопровождается увеличением выхода отвальных шлаков. Основными потребителями данных шлаков являются строительные организации, которые перерабатывают его на щебень, песок, шлаковату,портландцемент, литые изделия, но основная часть складируется в отвалах. При этом безвозвратно теряется значительное количество такого ценного элемента как марганец (имеющего стратегическое значение), содержание которого в шлаках достигает 15-20. Для примера, в марганцевом концентрате содержание марганца составляет 30-40. Повторная переработка данных шлаков по существующим применяемым технологиям не возможна или не рентабельна. Марганцевые шлаки также содержат в среднем до 30-40 СаО, 30-35 2 и 10-20 А 23 и могут служить дешевым сырьем для получения соответственно кальция, кремния и алюминия в металлической форме в составе одного сплава. Сырьевой базой для разрабатываемой технологии также являются высокозольные угли, которые нигде не востребованы и могут служить в качестве углеродистого восстановителя при выплавке кремнеалюминиевых сплавов, так как содержат в зольной части сумму (2 А 2 О 3) более 90. Известен способ (аналог) восстановления марганца из шлака от производства углеродистого ферромарганца, предусматривающий добавку к расплаву оксида кальция для увеличения его основности до 1,1-1,25 и обработку его в ковше силикомарганцем, взятым в зернах крупностью 515 мм. Для перемешивания расплава использовали продувку инертным газом через пористую пробку в днище ковша.(Ниппон кокан к.к. Заявка 61-157645, Япония,заявл. 29.12.84 г. 59-276014, опубл. 17.01.86 г.,МПК 8 С 22 В 47/00.) Недостатками известного способа являются- применение в качестве восстановителя специально выплавленного силикомарганца- сложность организации процесса из-за необходимости продувки расплавов. Наиболее близким по технической сущности,приемам и достигаемому эффекту является способ переработки отвальных шлаков металлического марганца и товарного силикомарганца в электропечи,путем восстановления присутствующих в них оксидов марганца твердым углеродом кокса, включающий их дробление,загрузку в электропечь, плавление и выпуск продуктов плавки. В результате получается углеродистый ферромарганец или товарный силикомарганец с низким содержанием фосфора. 2 Наилучшие показатели были получены при выплавке силикомарганца из смеси шлаков товарного силикомарганца и металлического марганца, взятых в равных соотношениях. Извлечение марганца было повышено на 20-25,остаточная концентрация закиси марганца в шлаках не превышает 5. Сведений о промышленном использовании известного способа переработки отвальных шлаков не имеется. (В.И. Довгопол. Использование шлаков черной металлургии, М. Металлург, 1978 г., стр. 146 - прототип.) Недостатками известного способа переработки отвальных шлаков является- трудности введения твердого углерода (кокса) в электропечь из-за его низкой плотности и плохой смачиваемости расплавом- трудность определения соотношения между компонентами шихты, используемыми в жидком состоянии- высокая кратность конечных шлаков. Предлагаемый способ по переработке отвальных марганцевых шлаков с получением нового комплексного сплава КАМС позволяет заменить дефицитные и дорогие раскислители стали, такие как силикокальций (закупаемый в настоящее время в Китае и РФ), ферросиликомарганец и вторичный алюминий. За счет комплексного использования и утилизации шлаков марганцевого ферросплавного производства появляется возможность повысить степень использования марганца на 10-15 (столько теряется со шлаками при выплавке ферросиликомарганца) и снизить себестоимость получаемого ферросплава. Техническим результатом изобретения является- достижение наиболее полного извлечения оксидов шлака в целевой продукт- использование в качестве восстановителя высокозольного угля, относящим к техногенным отходам- принципиальная возможность получения сплавов определенного состава с низким содержанием углерода и фосфора разрабатываемый способ кардинально отличается тем, что процесс проходит без образования конечных шлаков то есть практически безотходна и экологический чист. Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки отвальных шлаков от производства марганцевых ферросплавов и высокозольных углей, включающем их дробление,загрузку в электропечь, плавление и выпуск продуктов плавки. Согласно изобретению восстановление оксидов марганца из отвальных шлаков ведут присутствующим в высокозольном угле твердым углеродом, взятым на 10-15 больше,чем необходимо по стехиометрии на полное восстановление оксидов шлака. Пример реализации предлагаемого способа В крупно-лабораторных условиях в дуговой однофазной электропечи с мощностью трансформатора 0,2 А. произведено исследование способа переработки отвальных марганцевых шлаков и высокозольных углей для получения комплексного сплава КАМС. Шихту,которые составляли отвальный шлак производства марганцевых сплавов и высокозольный уголь,который малоприменим в энергетических целях и относится к техногенным отходам. Шихту для выплавки сплава КАМС рассчитывали на полное восстановление всех оксидов отвального шлака и золы угля. При переработке отвальных марганцевых шлаков и высокозольного угля состав колоши шихтовых материалов составил высокозольного угля - 20 кг и марганцевого шлака 10 кг. В целом процесс плавки характеризовался активным выходом металла, летка работала нормально, во время выпусков тигли практически полностью освобождались от продуктов плавки. Работа печи на 24 В и силе тока 180-200 А,процесс шел при устойчивом электрическом режиме, горячим ходом печи и стабильным повышением содержания кальция в сплаве. Степень извлечения основных элементов достигает 91,56 марганца, 87,75 кремния, 76 алюминия и 36,44 кальция. Полученный сплав характеризуется следующим средним химическим составом 11-17 М 31-4325-31 А 5-10 Са 12-230,019- 0,024 Р. В крупно-лабораторных условиях установлена принципиальная возможность получения нового вида комплексного кальцийсодержащего сплава КАМС из высокозольных углей Сарыадырского месторождения и отвальных шлаков среднеуглеродистого ферромарганца, относящихся к техногенным отходам. Таким образом, результаты предлагаемого способа по переработке отвальных марганцевых шлаков для выплавки комплексного сплава КАМС,показывают, что данная технология по сравнению с прототипом характеризуется следующими преимуществами замена используемого в качестве восстановителя дорогостоящего кокса,высокозольным углем, который малоприменим в энергетических целях и относящийся к техногенным отходам- не требует дополнительных работ по корректировке шихтовых материалов, так как разрабатываемый способ относится безшлаковому процессу- простата технологии ввиду отсутствия дополнительных операций по подготовке шихты,практически неограниченные источники сырья для производства комплексного раскислителя. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ переработки марганцевых отвальных шлаков, включающий их дробление, загрузку в электропечь, плавление, восстановление оксидов шлака и выпуск продуктов плавки, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют высокозольный уголь, при этом содержание твердого углерода в угле на 10-15 превышает количество, необходимое по стехиометрии на полное восстановление оксидов шлака.