Способ выплавки рафинированных марок феррохрома

(51) 22 С 33/02 (2006.01) 22 34/32 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является то, что полученный шлак после остывания не подвергается процессу рассыпания, утилизируются низкие фракции шихтовых материалов не пригодных для металлургического передела и замена части кальцийсодержащего флюса (извести) (95 СаО) на обожженный доломит с получением двух видов продукции - стандартного феррохрома и шлака,подходящего для производства огнеупора с содержаниемв пределах 13-19. Сущность изобретения заключается в следующем перед подачей в плавильный агрегат предварительно совместно брикетируют некондиционную мелочь хромовой руды, ферросиликохром и алюминиевый порошок, при этом необходимый кальцийсодержащий флюс (известь) (95 СаО) в количестве 5-20 от массы извести заменяют на обожженный доломит с шагом 5 для получения шлака с содержаниемв пределах 13-19 огнеупорный шлак с оптимальным содержанием. Из литературы (Ашимов У.Б. и др. Использование шлаков феррохромового производства для изготовления форстеритового огнеупора// Огнеупоры, 1984, 4. с.18-21) известно, что для достижения образования в шлаке форстеритовой фазы (35-40) содержаниедолжно находиться в пределах 7-20. Таким образом, полученный шлак с содержаниемв пределах 13-19 и при наличии в нем 35-40 форстеритовой фазы пригоден для получения огнеупорных материалов.(72) Толымбеков Манат Жаксыбергенович Байсанов Сайлаубай Омарович Избембетов Джубатхан Джумаханович Акуов Асхат Максотович Алмагамбетов Марал Сарсенбаевич Байсанов Алибек Сайлаубаевич Чекимбаев Аскар Фарзантович Самуратов Ерулан Каиржанович(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Химикометаллургический институт им. Ж. Абишева Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ РАФИНИРОВАННЫХ МАРОК ФЕРРОХРОМА(57) Изобретение относится к черной металлургии,конкретно к способу производства рафинированных марок феррохрома металлотермическим путем. Задачей предлагаемого изобретения является выплавка рафинированного феррохрома из брикетов, состоящих из некондиционной мелочи хромовой руды, ферросиликохрома и алюминиевого порошка с присадкой кальцийсодержащего флюса(извести) с заменой части кальцийсодержащего флюса (извести) на обожженный доломит обеспечивающий получение шлака с содержаниемв пределах 13-19 и феррохрома,соответствующего требованиям стандарта. 22294 Изобретение относится к черной металлургии,конкретно к способу производства рафинированных марок феррохрома металлотермическим путем. Известен способ(аналог) получения низкоуглеродистого феррохрома с использованием брикетов (Япон. пат.,47-20248, (С 22 С 33/00. Брикет содержит пылевидные фракции хромовой руды, ферросиликохрома, а также гашеной и негашеной извести. При работе на этой шихте,состоящей на 44 из брикетов (от общего веса),готовый продукт содержал 0,068 С. Основным недостатком указанного способа является то, что присутствующая в составе брикетов известь является гидрофобным материалом, делая сами брикеты чувствительными к влаге. Такие брикеты требуют хранения в специальных помещениях и при их использовании невозможно получить сплав, соответствующий стандарту и шлак пригодный для производства огнеупора. Наиболее близким (прототипом) по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ выплавки рафинированных марок феррохрома, который включает совместную проплавку хромитовой руды (50 С 2 О 3) фракции 0-10 мм, ферросиликохрома (45 ) фракции 2040 мм и извести (90 СаО) (Хитрик С.И. и др. Электрометаллургия феррохрома. М. Металлургия, 1968, с. 148). Полученный сплав в среднем содержал,68,3 -30,07 -1,34 -0,1 С-0,15 Р-0,04. Шлак содержал,23-4,37 -1,67 2-26,29 123-5,6 СаО-49,05 -12,97 25-0,05. Основным недостатком указанного способа является то, что полученный шлак после кристаллизации и снижения температуры рассыпается в порошок из-за образующегося в нем ортосиликата 2 О 2 (двухкальциевый силикат,известный в природе под названием ларнит), у которого происходит фазовый переход из 2 О 2 в -2 О 2 состояние при 405 С,сопровождаемый увеличением объема шлака на 12,3 (Лякишев Н.П., Гасик М.И. Металлургия хрома. - М. ЭЛИЗ, 1999 - с. 454). Такой шлак имеет низкое содержаниедля использования в качестве сырья для огнеупорного производства. Задачей предлагаемого изобретения является выплавка рафинированного феррохрома из брикетов состоящих из некондиционной мелочи хромовой руды, ферросиликохрома и алюминиевого порошка с присадкой необходимого кальцийсодержащего флюса (извести) с заменой в количестве 5-20 от массы кальцийсодержащего флюса (извести) на обожженный доломит, обеспечивающий получение шлака с содержаниемв пределах 13-19 и феррохрома,соответствующего требованиям стандарта. Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является то, что полученный шлак после остывания не подвергается процессу рассыпания, утилизируются низкие фракции шихтовых материалов не пригодных для металлургического передела и замена части кальцийсодержащего флюса (извести) (95 СаО) на обожженный доломит с получением двух видов продукции - стандартного феррохрома и шлака,подходящего для производства огнеупора с содержаниемв пределах 13-19. Сущность изобретения заключается в следующем перед подачей в плавильный агрегат предварительно совместно брикетируют некондиционную мелочь хромовой руды,ферросиликохром и алюминиевый порошок, при этом необходимый кальцийсодержащий флюс(известь) (95 СаО) в количестве 5-20 от массы извести заменяют на обожженный доломит с шагом 5 для получения шлака с содержаниемв пределах 13-19 Пример. На лабораторной брикет-пресс установке были брикетированы исходные материалы, состоящие из хромовой руды (0-0,5 мм),ферросиликохрома (0-0,5 мм) и алюминиевого порошка. Химический состав исходных материалов для брикетирования приведен в таблице 1. Таблица 1 Химический состав исходных материалов для брикетирования С 2 О 3 52,16 Состав брикетированной шихты следующий- алюминиевый порошок - 4,85. В качестве связующего вещества применялось жидкое стекло в количестве 3-5 от сухой массы материалов. Плотность жидкого стекла 1,465-1,480 2 г/см 3, силикатный модуль 2/22,64-2,84. Перед брикетированием исходные материалы со связующим в указанном соотношении были тщательно перемешаны и получены брикеты в виде цилиндров диаметром 10 мм и высотой 15 мм. Брикетированная шихта была высушена в лабораторной муфельной печи при температуре 22294 500 С. Химические составы брикетов до сушки, и после сушки (таблица 2) и обожженного доломита Химический состав брикетированной шихты до сушки после сушки Таблица 3 Химический состав обожженного доломита Обожженный доломит 2 23 123 ппп 54,10 36,98 3,16 2,30 2,22 1,09 Предлагаемая технология с заменой кальцийсодержащего флюса на обожженный доломит была экспериментально проверена в лабораторной высокотемпературной печи Таммана и получен сплав, соответствующий требованиям ГОСТ. Для регулирования количества кремния в сплаве использовался ферросиликохром,химический состав которого приведен в таблице 1. Флюсующие материалы (кальцийсодержащий флюс (известь) и обожженный доломит) подавались навалом на брикеты. Количество обожженного доломита для замены части кальцийсодержащего флюса составило 5- 20 от массы с шагом 5. После чего, чтобы предотвратить попадание углерода в сплав шихтовые материалы загружались в алундовый тигель. В качестве нагревательного элемента служила угольная трубка. После загрузки тигля с шихтой включили печь. При достижении температуры 950 С на всех плавках наблюдалось газовыделение с характером белым налетом. А при температуре 1330 С наблюдалось медленное плавление шихты. В районе температуры 1640 С образовался достаточно жидкий расплав, этому свидетельствует расплав налипшийся на молибденовую проволоку. При температуре 1650 С в тигле образовывались и взрывались пузырьки,напоминающие кипение воды. Для моделирования промышленных печей рабочую температуру приняли 1650 С, и при этой температуре выдерживали расплав 30 мин. Тигля с расплавом охлаждали в печи. При температуре 200 С тигель выгружался из печи. После остывания тигля до комнатной температуры тигель с затвердевшийся расплавом подлежал разборке, чтобы выделить металла и шлака. Результаты плавок приведены в таблице 4. 22294 При выплавке на шихте с добавкой сырого доломита (таблица 4, 100 доломита) происходило неудовлетворительное отделение металла от шлака,в шлаке имелось множество корольков металла шарообразной формы различных диаметров. Это в свою очередь говорит о том, что шлак был вязким. Химический состав металла,-58,80 -36,60-0,74 -3,17 -0,003 Р-0,03, химический состав шлака,23-19,48 2-25,02 23-9,88 СаО 21,06 -17,16 -7,10. По результатам химического состава шлака потеря ведущего элемента в виде оксида составляет 19,48, это говорит о том, что величина потери приличная. С применением обожженного доломита полученный металл содержал 61,08-66,92 С, 0,74-2,68, 1,04-2,81 С, 0,005-0,056, , 0,011-0,046 Р. Слитки металла были плотными без газовых раковин и ликваций, с нитевидной структурой на изломе, характерной для среднеуглеродистых хромистых сплавов. Химический состав шлака,выплавленного на новой шихте, был следующим,С 2 О 3 - 1,76-6,46 2 - 25,42-29,64 А 12 О 3-18,8727,99 СаО-29,59-33,29 -10,82-21,18 -0,260,93 основность по /2 составляла 1,06-1,20, а по /2 составляла 1,61-1,99. Кратность шлака при присадках обожженного доломита 5, 10,15 и 20 составляла 1,80 1,95 2,28 и 2,31 соответственно. Шлаки после остывания получались твердыми, камневидными, хорошо отделялись от металла. По прототипу на традиционной шихте при остывании получаются саморассыпающиеся шлаки,фазовый состав которых состоит в основном из так называемого ларнита - модификации -22(Акбердин А.А. и др. Производство средне - и низкоуглеродистого феррохрома с использованием боратовых руд. Труды Химико-металлургического института им. Ж.Абишева, 2002, т. 30, кн. 2, с.6271). Данное соединение занимает до 80 фазового состава шлака, из-за чего происходит объемное расширение, и это в свою очередь приводит к саморассыпанию. Полученный шлак имеет низкое содержание(менее 13), так как, при таком содержании в шлаке не образуется форстерит(2 О 2), что не позволяет использовать его в качестве огнеупорного материала. Шлаки, содержащие 10,82-11,95 имеют низкое содержание оксида магния, хотя на этих шлаках получается стандартный феррохром. Шлаки, с содержанием 13,02-19,40 вполне подходят в качестве сырья для огнеупорного производства с образованием форстерита, и полученный металл соответствует стандарту (64,3066,19 С). Дальнейшее повышение содержания оксида магния (20,55-21,18 ) приведет к потере сплава в виде корольков со шлаком,вследствия его низкой гетерогенности. Шлаки рафинированного феррохрома из новой шихты не рассыпались, были твердыми и камневидными и имели темно-бурый цвет. Рентгенограммы полученных шлаков свидетельствуют, что фазовые составы этих шлаков не содержат ларнит и состоят из монтичеллита(2), мервинита (322),форстерита (22), шпинели , )23 или (, )23) и геленита (2232). Полученные результаты предлагаемого изобретения показывают, что способ позволяет получать феррохром, соответствующий стандартам и огнеупорный шлак с оптимальным содержанием . Из литературы (Ашимов У.Б. и др. Использование шлаков феррохромового производства для изготовления форстеритового огнеупора // Огнеупоры, 1984,4. с.18-21) известно, что для достижения образования в шлаке форстеритовой фазы (35-40) содержаниедолжно находиться в пределах 7-20. Таким образом, полученный шлак с содержаниемв пределах 13-19 и при наличии в нем 35-40 форстеритовой фазы пригоден для получения огнеупорных материалов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ выплавки рафинированных марок феррохрома в руднотермической печи, включающий совместную проплавку хромовой руды, ферросиликохрома и извести, отличающийся тем, что хромовую руду и ферросиликохрома перед подачей в плавильный агрегат брикетируют с добавлением алюминиевого порошка, при этом известь в количестве 5-20 от массы заменяют на обожженный доломит с шагом 5.