EA042981B1

EA042981B1 - METHOD AND SYSTEM FOR OBTAINING LOW-CARBON FERROCHROME FROM CHROMITE ORE AND THE LOW-CARBON FERROCHROME SO PRODUCED

Info

Publication number: EA042981B1
Application number: EA202193082
Authority: EA
Inventors: Дэниел Шо; Джеймс Сэвилл; Джон УИЛЬЯМС; Тревор Н. Масто
Original assignee: Мм Металс Юэсэй; Ллс
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2020-06-03
Publication date: 2023-04-12

Description

Область техникиTechnical field

В целом настоящее изобретение относится к созданию сплава и конкретнее к способам и системам для получения низкоуглеродистого феррохрома из хромитной руды и к полученному таким образом низкоуглеродистому феррохрому.In general, the present invention relates to the creation of an alloy, and more specifically to methods and systems for producing low carbon ferrochromium from chromite ore and to the low carbon ferrochromium thus obtained.

Описание изобретенияDescription of the invention

Уровень техникиState of the art

Низкоуглеродистый феррохром (НУ FeCr) представляет собой нишевый продукт, имеющий несколько применений, самое распространенное из которых представляет собой применение для тонкой подстройки сталей с высоким содержанием хрома в ковшовых печах, когда введение углерода из высокоуглеродистого феррохрома неприемлемо. Существует несколько сортов НУ FeCr с различными количествами углерода, кремния и азота, их получают из хромитных руд. НУ FeCr можно получать из хромитной руды при помощи нескольких способов - способ Перрина, способ дуплекс с использованием кремния в качестве восстановителя в форме ферросиликохрома. Вместо кремния в качестве альтернативного восстанавливающего агента применяют алюминий. Применение алюминия в качестве восстанавливающего агента вместо углерода обеспечивает возможность получения сплава металлов низкоуглеродистого феррохрома, содержащего примерно 70% хрома. Однако известные из уровня техники системы и способы для получения НУ FeCr из хромита оставляют желать лучшего с точки зрения экономичности и охраны окружающей среды.Low carbon ferrochromium (LC FeCr) is a niche product with several applications, the most common of which is for fine tuning high chromium steels in ladle furnaces where carbon injection from high carbon ferrochromium is unacceptable. There are several grades of HC FeCr with different amounts of carbon, silicon and nitrogen, they are obtained from chromite ores. OHC FeCr can be obtained from chromite ore using several methods - the Perrin method, the duplex method using silicon as a reducing agent in the form of ferrosilicochrome. Instead of silicon, aluminum is used as an alternative reducing agent. The use of aluminum as a reducing agent instead of carbon makes it possible to obtain a low carbon ferrochromium metal alloy containing about 70% chromium. However, systems and methods known from the prior art for producing HC FeCr from chromite leave much to be desired in terms of economy and environmental protection.

Следовательно, существует потребность в способе получения низкоуглеродистого феррохрома из хромитной руды, который можно осуществлять экономически выгодно и безопасно для окружающей среды. Объект настоящего изобретения направлен на удовлетворение указанной потребности.Therefore, there is a need for a process for producing low carbon ferrochromium from chromite ore that can be carried out economically and in an environmentally friendly manner. The object of the present invention is aimed at meeting this need.

Краткое описание изобретенияBrief description of the invention

Один из аспектов настоящего изобретения включает способ или процесс получения низкоуглеродистого феррохрома из хромитной руды. Способ/процесс в основном включает подачу смеси материалов сырья, содержащей гранулы отходов алюминия, жженую известь, кремнеземный песок и хромитную руду, в плазменнодуговую печь. Гранулы отходов алюминия получают из использованных алюминиевых банок из-под напитков (здесь и далее (ИБН). Хромитная руда содержит оксид хрома и оксид железа. Материалы сырья обеспечивают в стехиометрическом соотношении для восстановления оксида хрома и оксида железа с образованием низкоуглеродистого феррохрома. Материалы сырья нагревают в плазменно-дуговой печи до температуры в диапазоне приблизительно от 1650 до 1850°С, при этом алюминий в алюминиевых гранулах действует как восстанавливающий агент, обеспечивая экзотермическую реакцию восстановления оксида хрома и оксида железа в хромитной руде с образованием расплавленного низкоуглеродистого феррохрома с плавающим на поверхности расплавленного низкоуглеродистого феррохрома расплавленным шлаком. Затем расплавленный низкоуглеродистый феррохром извлекают из плазменно-дуговой печи.One aspect of the present invention includes a method or process for producing low carbon ferrochromium from chromite ore. The method/process basically includes feeding a mixture of raw materials containing waste aluminum granules, burnt lime, silica sand and chromite ore into a plasma arc furnace. Aluminum waste pellets are obtained from used aluminum beverage cans (hereinafter (IBN). Chromite ore contains chromium oxide and iron oxide. Raw materials are provided in a stoichiometric ratio to reduce chromium oxide and iron oxide to form low-carbon ferrochromium. Raw materials are heated in a plasma arc furnace to a temperature in the range of approximately 1650 to 1850°C, while aluminum in aluminum granules acts as a reducing agent, providing an exothermic reaction to reduce chromium oxide and iron oxide in chromite ore to form molten low-carbon ferrochromium floating on the surface of the molten low-carbon ferrochromium with molten slag.Then, the molten low-carbon ferrochrome is recovered from the plasma-arc furnace.

Согласно одному предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, указанный способ дополнительно включает гранулирование расплавленного низкоуглеродистого феррохрома, извлеченного из плазменно-дуговой печи, с образованием сухого гранулированного низкоуглеродистого феррохрома.According to one preferred aspect of the method according to the present invention, said method further comprises granulating the molten low carbon ferrochrome recovered from the plasma arc furnace to form dry granular low carbon ferrochrome.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, сухой гранулированный низкоуглеродистый феррохром получают путем отливки из расплавленного низкоуглеродистого феррохрома слитков и последующего раскалывания и измельчения указанных слитков с образованием сухого гранулированного низкоуглеродистого феррохрома.According to another preferred aspect of the process of the present invention, dry granular low carbon ferrochrome is obtained by casting ingots from molten low carbon ferrochrome and then splitting and grinding said ingots to form dry granular low carbon ferrochrome.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, указанный способ дополнительно включает извлечение расплавленного шлака из плазменно-дуговой печи и гранулирование извлеченного расплавленного шлака с образованием частиц сухого гранулированного шлака.According to another preferred aspect of the method of the present invention, said method further comprises recovering molten slag from the plasma arc furnace and granulating the recovered molten slag to form dry granular slag particles.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, частицы сухого гранулированного шлака получают при помощи центробежного дискового гранулятора для раздробления извлеченного расплавленного шлака с образованием капелек расплавленного шлака и охлаждения капелек при помощи потока большого объема низкотемпературного охлаждающего газа из вентилятора, при этом капельки затвердевают с образованием частиц сухого гранулированного шлака.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, dry granulated slag particles are produced by using a centrifugal disk granulator to crush the recovered molten slag to form molten slag droplets and cool the droplets with a large volume flow of low temperature cooling gas from a fan, whereby the droplets solidify to form particles. dry granulated slag.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, охлаждающий газ представляет собой воздух и указанный способ дополнительно включает регенерацию тепла из воздуха для применения для высушивания по меньшей мере одного из материалов сырья.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, the cooling gas is air, and said method further comprises recovering heat from the air for use in drying at least one of the raw materials.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, охлаждающий газ представляет собой азот, и указанный способ дополнительно включает регенерацию тепла из азота для применения для предварительного нагревания материалов сырья, подаваемых в плазменнодуговую печь.According to another preferred aspect of the method of the present invention, the cooling gas is nitrogen, and said method further comprises recovering heat from nitrogen for use in preheating the raw materials fed to the plasma arc furnace.

- 1 042981- 1 042981

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, азот, находящийся под давлением выше атмосферного давления, подают в плазменно-дуговую печь для предотвращения попадания кислорода в плазменно-дуговую печь.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, nitrogen at a pressure above atmospheric pressure is supplied to the plasma arc furnace to prevent oxygen from entering the plasma arc furnace.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, азот нагревают, и при этом давление составляет по меньшей мере 0,5 дюйм водяного столба (124,4 Па) выше атмосферного давления.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, nitrogen is heated, and the pressure is at least 0.5 inches of water (124.4 Pa) above atmospheric pressure.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, плазменно-дуговая печь включает по меньшей мере один электрод дуги прямого действия.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, the plasma arc furnace includes at least one direct arc electrode.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, способ является непрерывным.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, the method is continuous.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, подача материалов сырья в смесь материалов сырья является регулируемой.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, the supply of raw materials to the mixture of raw materials is controlled.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, гранулы отходов алюминия получают из брикетов ИБН путем разделения брикетов на отдельные банки из-под напитков, которые измельчают для отделения не содержащего алюминий твердого и жидкого вещества. Не содержащее алюминий твердое вещество отделяют для получения оставшихся измельченных ИБН. Оставшиеся измельченные ИБН очищают, получая очищенные оставшиеся измельченные ИБН. С очищенных оставшихся измельченных ИБН удаляют покрытие, получая очищенные оставшиеся измельченные ИБН с удаленным покрытием. Очищенные оставшиеся измельченные ИБН с удаленным покрытием подают в плавильную печь или плавилку для получения расплавленных отходов алюминия. Расплавленные отходы алюминия отверждают и гранулируют, получая гранулы отходов алюминия, или вытягивают в проволоку. Гранулы или проволоку отходов алюминия измельчают или нарубают до заданного размера, наиболее подходящего для восстановления оксида хрома и оксида железа в плазменно-дуговой печи.According to another preferred aspect of the process of the present invention, waste aluminum pellets are obtained from IBN briquettes by separating the briquettes into individual beverage cans which are crushed to separate the non-aluminum solid and liquid. The aluminium-free solid is separated to obtain the remaining crushed IBN. The remaining crushed IBN is purified, obtaining the purified remaining crushed IBN. The cleaned remaining crushed IBN is decoated, leaving the cleaned remaining crushed IBN with the coating removed. The cleaned remaining shredded decoated IBN is fed to a smelter or smelter to produce molten aluminum waste. The molten aluminum waste is solidified and granulated to form waste aluminum granules or drawn into a wire. Waste aluminum granules or wire are crushed or chopped to a predetermined size, most suitable for the reduction of chromium oxide and iron oxide in a plasma-arc furnace.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, отделение и очистку осуществляют путем пропускания ИБН через магнитный сепаратор для удаления магнитных частиц, пропускания ИБН через вихревой сепаратор для отделения любых нежелезистых металлов, древесины и другого мусора, пропускания ИБН поверх сита для удаления любой грязи, жидкостей и воды, и пропускания ИБН через воздушный шабер для удаления любой оставшейся воды, пластика и бумаги.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, separation and purification is carried out by passing the IBN through a magnetic separator to remove magnetic particles, passing the IBN through a vortex separator to separate any non-ferrous metals, wood and other debris, passing the IBN over a sieve to remove any dirt, liquids and water, and passing the IBN through an air knife to remove any remaining water, plastic, and paper.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, удаление покрытия с очищенных оставшихся измельченных ИБН осуществляют путем нагревания в печи для удаления покрытия, для удаления чернил, лака и других покрытий.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, the removal of the coating from the cleaned remaining crushed IBN is carried out by heating in a decoating oven, to remove ink, varnish and other coatings.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, ИБН расплавляют в печи с образованием жидкого алюминия, который затем отверждают и нарубают для получения гранул отходов алюминия заранее заданного размера.According to another preferred aspect of the process of the present invention, IBN is melted in a furnace to form liquid aluminum, which is then solidified and chopped to form predetermined size aluminum waste pellets.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, заранее заданный размер составляет приблизительно от 0,1 до 2,0 мм.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, the predetermined size is from about 0.1 to 2.0 mm.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, количество гранул алюминия, применяемых в смеси материалов сырья, эквивалентно приблизительно от 105 % до 120% от стехиометрического количества алюминия, необходимого для взаимодействия с хромитной рудой в смеси материалов сырья.According to another preferred aspect of the method of the present invention, the amount of aluminum granules used in the raw material mixture is equivalent to about 105% to 120% of the stoichiometric amount of aluminum required to react with the chromite ore in the raw material mixture.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, гранулы отходов алюминия получают из металлических сплавов из использованных алюминиевых контейнеров для напитков, содержащих приблизительно до двух процентов магния, вследствие чего экзотермическое взаимодействие магния с хромитной рудой дополняет экзотермическое взаимодействие алюминия.According to another preferred aspect of the process according to the present invention, waste aluminum pellets are produced from metal alloys from used aluminum beverage containers containing up to about two percent magnesium, whereby the exothermic interaction of magnesium with chromite ore complements the exothermic interaction of aluminum.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, указанный способ дополнительно включает извлечение расплавленного шлака из указанной плазменно-дуговой печи через летку.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, said method further comprises extracting molten slag from said plasma arc furnace through a tap hole.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, извлечение расплавленного шлака через летку проводят непрерывно.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, the extraction of molten slag through the tap hole is carried out continuously.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, указанный способ дополнительно включает непрерывное извлечение расплавленного шлака из плазменнодуговой печи через трубку из карбида кремния, образующую часть летки, и приложение дополнительного тепла к расплавленному шлаку внутри трубки в летке.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, said method further comprises continuously withdrawing molten slag from the plasma arc furnace through a silicon carbide tube forming part of the tap hole and applying additional heat to the molten slag inside the tube in the tap hole.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, летка направлена вверх под острым углом, так что если в шлаке присутствует расплавленный низкоуглеродистый феррохром, то расплавленный низкоуглеродистый феррохром будет падать или стекать обратно вниз по летке в плазменно-дуговую печь, благодаря тому, что низкоуглеродистый феррохром имеет более высокую плотность, чем шлак.According to another preferred aspect of the method of the present invention, the taphole is directed upward at a sharp angle such that if molten low carbon ferrochromium is present in the slag, the molten low carbon ferrochrome will fall or flow back down the taphole into the plasma arc furnace due to the fact that the low carbon ferrochrome has a higher density than slag.

Другой аспект настоящего изобретения представляет собой низкоуглеродистый феррохром, полученный при помощи способа согласно настоящему изобретению.Another aspect of the present invention is a low carbon ferrochromium obtained using the method according to the present invention.

Другой аспект настоящего изобретения представляет собой способ получения металла или сплаваAnother aspect of the present invention is a method for producing a metal or alloy

- 2 042981 металлов из материалов сырья, расположенных в камере в плазменно-дуговой печи. Указанный способ включает обеспечение трех отдельных и электрически изолированных вертикальных графитовых электродов дуги постоянного тока в печи над материалами сырья в камере. Обеспечивают регулируемый и поддающийся регулировке постоянный выходной ток на каждом из электрически изолированных графитовых электродов дуги постоянного тока для инициирования соответствующей плазменной дуги с каждого из электродов для нагревания материалов сырья в камере для обеспечения ванны из расплавленного материала в камере. Высота дуги на каждом из графитовых катодных электродов постоянного тока по отношению к материалам сырья устанавливается в отдельности до установления желаемого напряжения для обеспечения ванны из расплавленного материала в камере, при этом напряжение варьируется в зависимости от суммы сопротивления плазменной дуги над ванной расплавленного материала и сопротивления плазменной доги в ванне из расплавленного материала. Ванну из расплавленного материала перемешивают, при этом перемешивание обеспечивают за счет тока, протекающего через ванну из расплавленного материала и создающего джоулев нагрев в сочетании с магнитным эффектом тока, протекающего через ванну из расплавленного материала, вызывающим местный волновой эффект или перемешивающее движение в ванне из расплавленного материала.- 2 042981 metals from raw materials located in a chamber in a plasma-arc furnace. Said method includes providing three separate and electrically isolated vertical DC arc graphite electrodes in a furnace above the raw materials in a chamber. A regulated and adjustable constant output current is provided at each of the electrically isolated graphite DC arc electrodes to initiate a corresponding plasma arc from each of the electrodes to heat the raw materials in the chamber to provide a pool of molten material in the chamber. The height of the arc on each of the DC graphite cathode electrodes in relation to the raw materials is set separately until the desired voltage is established to provide a pool of molten material in the chamber, while the voltage varies depending on the sum of the resistance of the plasma arc over the pool of molten material and the resistance of the plasma dog in a bath of molten material. The molten bath is agitated, the stirring being provided by a current flowing through the molten bath creating Joule heating combined with a magnetic effect of the current flowing through the molten bath causing a localized wave effect or stirring motion in the molten bath .

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, инициирование плазменной дуги осуществляют путем подачи питания на источники мощности плазмы, опускания графитовых катодных электродов постоянного тока в печь до контакта со слоем металла или сплава металлов, покрывающим обратные анодные электроды, выступающие вверх в ванну из расплавленного материала. Стартовый ток выбирают для приложения при помощи источника постоянного тока, вызывающего ток, после чего графитовые катодные электроды постоянного тока поднимают до тех пор, пока не установится желаемое напряжение.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, the initiation of the plasma arc is carried out by energizing the plasma power sources, lowering the graphite DC cathode electrodes into the furnace until contact with a layer of metal or metal alloy covering the return anode electrodes protruding upward into the pool of molten material. . A starting current is selected to be applied with a DC source inducing current, after which the DC graphite cathode electrodes are raised until the desired voltage is established.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, инициирование плазменной дуги осуществляют путем подачи напряжения на источники мощности плазменной дуги. Стартовый ток выбирают для приложения путем подачи непрерывного тока, получая напряжение при разомкнутой цепи, но без протекания тока. Графитовые катодные электроды дуги постоянного тока опускают до контакта со слоем металла или сплава металлов, покрывающим обратные анодные электроды, выступающие вверх в ванну из расплавленного материала. Когда течет ток, графитовые катодные электроды дуги постоянного тока поднимают до тех пор, пока не установится желаемое напряжение.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, the plasma arc is initiated by applying voltage to the plasma arc power sources. The starting current is chosen to be applied by applying a continuous current, obtaining an open circuit voltage but no current flow. The graphite DC arc cathode electrodes are lowered to contact a layer of metal or metal alloy covering the anode return electrodes protruding upward into the bath of molten material. When current flows, the graphite cathode electrodes of the DC arc are raised until the desired voltage is established.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, кусочки металла или сплава металлов обеспечивают внутри камеры, где расположена ванна из расплавленного материала, для создания слоя расплавленного металла или сплава металлов в контакте с обратными анодными электродами.According to another preferred aspect of the method of the present invention, pieces of metal or metal alloy are provided within a chamber containing a bath of molten material to create a layer of molten metal or metal alloy in contact with the anode return electrodes.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, указанный способ дополнительно включает обеспечение графитовых электродов дуги постоянного тока на постоянной высоте, и варьирование выходного постоянного тока на каждом из источников мощности плазмы в режиме синусоидальной или квадратной волны в заданном диапазоне тока для содействия перемешиванию, при одновременном поддержании температуры ванны из расплавленного материала.According to another preferred aspect of the method of the present invention, said method further comprises providing the DC graphite arc electrodes at a constant height, and varying the DC output of each of the plasma power sources in a sine or square wave mode over a given current range to promote mixing, while maintaining the temperature of the bath of molten material.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, указанный способ дополнительно включает регулирование выходного постоянного тока каждого из источников энергии так, чтобы они имели смещение в 120° для распределения локального эффекта по всей ванне из расплавленного материала.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, said method further comprises adjusting the DC output of each of the power sources so that they have a 120° offset to distribute the local effect throughout the molten bath.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, металл или сплав металлов включает низкоуглеродистый феррохром.According to another preferred aspect of the method according to the present invention, the metal or metal alloy comprises low carbon ferrochromium.

Согласно другому предпочтительному аспекту способа согласно настоящему изобретению, кусочки низкоуглеродистого феррохрома обеспечивают внутри камеры, где расположена ванна из расплавленного материала, для создания слоя расплавленного низкоуглеродистого феррохрома в контакте с обратными анодными электродами.According to another preferred aspect of the method of the present invention, pieces of low carbon ferrochromium are provided within a chamber containing a bath of molten material to create a layer of molten low carbon ferrochromium in contact with the anode return electrodes.

Другой аспект настоящего изобретения представляет собой металл или сплав металлов, полученный при помощи способа согласно настоящему изобретению.Another aspect of the present invention is a metal or metal alloy obtained using the method according to the present invention.

Краткое описание некоторых видов чертежейBrief description of some types of drawings

Фиг. 1 представляет собой иллюстративную диаграмму, показывающую один пример варианта реализации системы для осуществления способов согласно настоящему изобретению для получения низкоуглеродистого феррохрома и извлекаемого шлака из хромита и других материалов сырья с использованием алюминия и магния, содержащихся в одном из материалов сырья, т.е. в ИБН;Fig. 1 is an illustrative diagram showing one exemplary embodiment of a system for carrying out the methods of the present invention for producing low carbon ferrochromium and recoverable slag from chromite and other raw materials using aluminum and magnesium contained in one of the raw materials, i. in IBN;

фиг. 2 представляет собой иллюстрацию одной части системы для получения одного из материалов сырья, применяемого в системе и способе согласно настоящему изобретению, т.е. хромитной руды;fig. 2 is an illustration of one part of a system for producing one of the raw materials used in the system and method according to the present invention, i.e. chromite ore;

фиг. 3 представляет собой иллюстрацию наподобие фиг. 2, показывающую другую часть системы для получения другого материала сырья, применяемого в системе и способе, т.е. жженой извести, обра- 3 042981 зующей извлекаемый шлак, получаемый при помощи указанных системы и способа;fig. 3 is an illustration similar to FIG. 2 showing another part of the system for producing another raw material used in the system and process, i. e. burnt lime, which forms a recoverable slag produced by said system and method;

фиг. 4 представляет собой иллюстрацию наподобие фиг. 2 и 3, показывающую другую часть материала сырья, применяемого в системе и способе, т.е. песка, образующего извлекаемый шлак, получаемый при помощи указанных системы и способа;fig. 4 is an illustration similar to FIG. 2 and 3 showing another portion of the raw material used in the system and process, i. sand forming a recoverable slag produced by said system and method;

фиг. 5 представляет собой иллюстрацию наподобие фиг. 2-4, показывающую другую часть системы для получения другого материала сырья, применяемого в системе и способе, т.е. рециркулированных твердых веществ, образующих извлекаемый шлак, получаемый при помощи указанных системы и способа;fig. 5 is an illustration similar to FIG. 2-4 showing another part of the system for producing another raw material used in the system and process, i. e. recycled solids forming a recoverable slag obtained using said system and method;

фиг. 6 представляет собой подобие фиг. 2-5, показывающих другую часть системы для получения последнего материала сырья, применяемого в системе и способе, т.е. ИБН;fig. 6 is similar to FIG. 2-5 showing another part of the system for producing the last raw material used in the system and process, i.e. IBN;

фиг. 7 представляет собой увеличенный вертикальный вид в разрезе части примера плазменнодуговой печи, образующей часть системы согласно настоящему изобретению и подходящей для применения в способах согласно настоящему изобретению, указанная часть составляет выходное отверстие или летку для шлака, получаемого в печи;fig. 7 is an enlarged vertical sectional view of a portion of an example of a plasma arc furnace forming part of a system according to the present invention and suitable for use in the methods of the present invention, said portion constituting an outlet or tap hole for the slag produced in the furnace;

фиг. 8 представляет собой увеличенный вертикальный вид в разрезе плазменно-дуговой печи, наподобие показанной на фиг. 1;fig. 8 is an enlarged vertical sectional view of a plasma arc furnace like that shown in FIG. 1;

фиг. 9 представляет собой увеличенный вертикальный вид в разрезе по линии 9-9 с фиг. 8;fig. 9 is an enlarged vertical sectional view taken along line 9-9 of FIG. 8;

фиг. 10 представляет собой трехмерное изображение дуговой печи, показанной на фиг. 8, в ходе перемешивания ванны из расплавленного материала в печи.fig. 10 is a 3D view of the arc furnace shown in FIG. 8 during agitation of the bath of molten material in the furnace.

Подробное описание одного примера предпочтительного варианта изобретенияDetailed Description of One Example of a Preferred Embodiment of the Invention

Рассмотрим различные фигуры на чертежах, где аналогичные условные обозначения относятся к аналогичным деталям, где на фиг. 1 показан один пример системы 20, выполненной согласно настоящему изобретению для осуществления способа согласно настоящему изобретению для получения гранул низкоуглеродистого феррохрома (здесь и далее называемых гранулы продукта феррохрома) и гранул шлака (здесь и далее называемых гранулы продукта шлака). Гранулы продукта феррохрома подходят для различных применений, например, тонкой подстройки сталей с высоким содержанием хрома в ковшовых печах. Гранулы продукта шлака подходят для различных применений, например, для производства цемента и бетона.Consider the various figures in the drawings, where similar symbols refer to similar parts, where in Fig. 1 shows one example of a system 20 made in accordance with the present invention for carrying out the process of the present invention for producing low carbon ferrochrome granules (hereinafter referred to as ferrochrome product granules) and slag granules (hereinafter referred to as slag product granules). Ferrochromium product pellets are suitable for various applications such as fine tuning of high chromium steels in ladle furnaces. The slag product pellets are suitable for various applications such as cement and concrete production.

Система 20 в основном включает смеситель 22, питающий бункер 24, необязательный нагреватель 26, плазменно-дуговую печь 28, пылеуловительную камеру 30, поворотный ковш 32 со связанным желобом для выпуска горячего металла 34, устройство отливки 36, дробильное устройство 38, сито 40, мусорный контейнер 42, контейнер для сбора гранул низкоуглеродистого феррохрома 44, сухой гранулятор шлака 46 и контейнер для сбора гранул сухого шлака 48. Смеситель выполнен с возможностью получения материалов сырья для получения гранул продукта феррохрома и гранул продукта шлака. Указанными материалами сырья являются хромитовая руда 50, известь (например, жженый известняк) 52, песок 54, рециркулированные материалы 56 и алюминиевые гранулы 58. Алюминиевые гранулы получают из алюминиевых контейнеров или банок для напитков, которые могут быть использованными или неиспользованными, хотя с точки зрения экономичности предпочтительно полностью ИБН или частично ИБН и частично неиспользованные алюминиевые банки для напитков.The system 20 mainly includes a mixer 22, a feed hopper 24, an optional heater 26, a plasma arc furnace 28, a dust chamber 30, a rotary ladle 32 with an associated hot metal discharge chute 34, a casting device 36, a crusher 38, a sieve 40, a waste a container 42, a container for collecting low-carbon ferrochrome granules 44, a dry slag granulator 46, and a container for collecting dry slag granules 48. The mixer is configured to obtain raw materials for obtaining ferrochrome product granules and slag product granules. Raw materials cited are chromite ore 50, lime (e.g. burnt limestone) 52, sand 54, recycled materials 56 and aluminum granules 58. Aluminum granules are obtained from aluminum containers or beverage cans, which may or may not be used, although economy, preferably full IBN or part IBN and partly unused aluminum beverage cans.

В любом случае материалы сырья обеспечивают из соответствующих питающих бункеров в смеситель 22 в желаемом и регулируемом соотношении между собой. Для этого каждый из питающих бункеров для материалов сырья снабжен традиционным указателем уровня (не показан) со связанными традиционными регулируемыми весами-дозатором с пневматическим транспортом (не показаны) для обеспечения желаемого количества конкретного материала сырья в смеситель 22.In either case, the raw materials are provided from the respective feed hoppers to the mixer 22 in the desired and controlled ratio to each other. To do this, each of the feed hoppers for raw materials is provided with a traditional level indicator (not shown) with an associated conventional adjustable pneumatically conveyed weigher (not shown) to provide the desired amount of a particular raw material to the mixer 22.

Смеситель представляет собой традиционное устройство (например, такое, как доступно от Kelly Duplex Mill & Manufacturing Co.) и выполнен с возможностью смешивания материалов сырья между собой и обеспечения смешанных материалов сырья для подачи в питающий бункер 24. В смеситель подают газообразный азот для вытеснения кислорода из воздуха, захваченного материалами сырья. Питающий бункер представляет собой традиционное устройство (например, такое как доступно от Coperion K-Tron) и выполнен с возможностью хранения материалов и подачи их с регулируемой скоростью в плазменнодуговую печь 28 таким образом, что алюминий в ИБН находится в стехиометрическом соотношении с хромитом. Для этого применяют чашку весов (не показана) в питающем бункере, так что количество материалов сырья, подаваемых в печь, можно регулировать при помощи регулирующего устройства (не показано). Когда материалы сырья находятся в печи и печь действует, алюминий из ИБН действует как восстанавливающий агент для протекания экзотермической реакции восстановления кислорода в оксиде хрома и оксиде железа в хромите с образованием расплавленного низкоуглеродистого феррохрома с расплавленным шлаком, плавающим на поверхности расплавленного низкоуглеродистого феррохрома. Расплавленный шлак, образованный в экзотермической реакции алюминия с хромитом, приводит к получению оксида алюминия, находящегося в шлаке, но не в низкоуглеродистом феррохроме.The mixer is a conventional device (eg, such as is available from Kelly Duplex Mill & Manufacturing Co.) and is configured to mix the feed materials together and provide the mixed feed materials to be fed to the feed hopper 24. Nitrogen gas is supplied to the mixer to displace oxygen from the air trapped in the raw materials. The feed hopper is a conventional device (eg, such as is available from Coperion K-Tron) and is configured to store materials and feed them at a controlled rate to the plasma arc furnace 28 such that the aluminum in the IBN is in a stoichiometric ratio to the chromite. To do this, a weighing pan (not shown) is used in the feed hopper, so that the amount of raw materials fed into the furnace can be controlled by means of a control device (not shown). When the raw materials are in the furnace and the furnace is operated, the IBN aluminum acts as a reducing agent to carry out an exothermic oxygen reduction reaction in chromium oxide and iron oxide in chromite to form molten low carbon ferrochromium with molten slag floating on the surface of the molten low carbon ferrochromium. The molten slag formed in the exothermic reaction of aluminum with chromite results in alumina found in the slag but not in the low carbon ferrochromium.

Также следует отметить, что ИБН обычно содержат приблизительно до двух процентов магния (например, обычно примерно 1,9 % магния). Ушки банок, имеющиеся во многих таких банках, содержат больше магния для придания банке дополнительной прочности. В любом случае магний в ИБН такжеIt should also be noted that IBNs typically contain up to about two percent magnesium (eg, typically about 1.9% magnesium). The lugs found in many of these cans contain more magnesium to give the can extra strength. In any case, magnesium in IBN also

- 4 042981 будет обеспечивать экзотермическую реакцию с хромитом в дополнение к экзотермической реакции алюминия с хромитом в печи. Применение магния для дополнения к экзотермической реакции приведет к добавлению оксида магния в шлак, но не в низкоуглеродистый феррохром.- 4 042981 will provide an exothermic reaction with chromite in addition to the exothermic reaction of aluminum with chromite in the furnace. The use of magnesium to supplement the exothermic reaction will add magnesium oxide to the slag but not to the low carbon ferrochromium.

Согласно одному предпочтительному аспекту настоящего изобретения, способ представляет собой непрерывный способ, в котором расход реагентов и подвод энергии к плазменным электродам в плазменно-дуговой печи 28 регулируют при помощи регулирующего устройства, чтобы обеспечить отсутствие избыточного охлаждения расплавленной фазы при изменении расхода материалов сырья для изменения скорости экзотермической реакции.According to one preferred aspect of the present invention, the method is a continuous method in which the consumption of reactants and the energy input to the plasma electrodes in the plasma arc furnace 28 is controlled by a control device to ensure that the molten phase is not overcooled when changing the consumption of raw materials for changing the speed exothermic reaction.

В примере варианта реализации системы 20, показанном на фиг. 1, плазменная печь представляет собой электродуговую печь. Фиг. 8 представляет собой несколько упрошенный вертикальный вид в разрезе примера варианта реализации печи 28, выполненной согласно настоящему изобретению. Печь 28 включает камеру 28А, в которую подают материалы сырья и в которой протекает экзотермическая реакция, приводящая к восстановлению оксида хрома и оксида железа в хромите под действием алюминия и магния в алюминиевых ИБН. Камеру 28А заполняют инертным газом, например, азотом, при положительном давлении по меньшей мере 0,5 дюйм водного столба (124,4 Па) выше атмосферного давления, чтобы исключить попадание кислорода в печь. Экзотермическая реакция в камере приводит к получению расплавленного низкоуглеродистого феррохрома 10 в ванне на дне камеры 28А и расплавленного шлака 12, плавающего поверх расплавленного низкоуглеродистого феррохрома 10. Функцией плазменного пламени является регулирование температуры печи и шлака в желаемом диапазоне (например, от 1650 до 1850°С) для поддержания очень текучего слоя шлака в который поступают и взаимодействуют реагенты. Атмосфера азота, поддерживаемая внутри печи, обеспечивает отсутствие взаимодействия алюминиевого реагента с газообразным кислородом до поступления в слой шлака, и чтобы оксид хрома в любых испарениях из печи не окислялся до формы хром VI.In the exemplary embodiment of system 20 shown in FIG. 1, the plasma furnace is an electric arc furnace. Fig. 8 is a somewhat simplified vertical sectional view of an example embodiment of a furnace 28 according to the present invention. Furnace 28 includes a chamber 28A into which raw materials are fed and in which an exothermic reaction takes place, resulting in the reduction of chromium oxide and iron oxide in chromite by the action of aluminum and magnesium in aluminum IBN. Chamber 28A is filled with an inert gas, such as nitrogen, at a positive pressure of at least 0.5 inches of water (124.4 Pa) above atmospheric pressure to prevent oxygen from entering the furnace. The exothermic reaction in the chamber produces molten low carbon ferrochrome 10 in a bath at the bottom of the chamber 28A and molten slag 12 floating on top of the molten low carbon ferrochrome 10. The function of the plasma flame is to control the temperature of the furnace and slag within the desired range (e.g., 1650 to 1850°C ) to maintain a very fluid layer of slag into which reactants enter and interact. The nitrogen atmosphere maintained inside the furnace ensures that the aluminum reactant does not interact with oxygen gas prior to entering the slag layer, and that the chromium oxide in any fumes from the furnace does not oxidize to form chromium VI.

Камера 28А включает нижний выход или летку 28В, из которой при открывании вытекает расплавленный низкоуглеродистый феррохром 10, и верхний выход или летку 28С, из которой при открывании вытекает расплавленный шлак 12. Плазменно-дуговая печь также имеет выходное отверстие 28D, через которое из печи выходят газообразный азот и отходящие с дымовым газом частицы пыли, образовавшиеся во время работы печи. Эту пыль собирают в пылеуловительной камере 30, из которой указанную пыль перемещают и собирают в мусорном контейнере 42.Chamber 28A includes a bottom exit or taphole 28B from which molten low-carbon ferrochrome 10 flows out when opened, and an upper exit or taphole 28C from which molten slag 12 flows when opened. The plasma arc furnace also has an outlet 28D through which nitrogen gas and flue gas dust particles formed during the operation of the furnace. This dust is collected in the dust chamber 30, from which said dust is transferred and collected in a waste container 42.

Согласно одному предпочтительному аспекту системы согласно настоящему изобретению, как лучше всего видно на фиг. 8 и 9, дуговая печь 28 содержит три графитовых катодных электрода плазменной дуги прямого действия 28Е и шесть анодных электродов 28F (хотя можно применять и меньшее число анодных электродов). Катодные электроды проходят через верхнюю часть или крышу 28N печи в камеру 28А. Катодные электроды 28Е расположены по кругу на равном расстоянии друг от друга, т.е. на 120°. Каждый из катодных электродов 28Е получает энергию от отдельно регулируемого источника постоянного тока ИТ. Электроды 28Е могут представлять собой графитовые стержни круглого сечения с резьбовым соединением, благодаря которому можно присоединить дополнительные электродные стержни к графитовым стержням, если концы графитовых стержней израсходованы в результате действия весьма высокой температуры пламени электрической плазмы. Охлаждающую воду обеспечивают для оболочки и крыши печи из устройства для водяного охлаждения печи, такого как теплообменник с воздушным охлаждением или градирня (не показаны). Анодные электроды 28F проходят вертикально через кирпичи 28Р на дне печи и в дно камеры 28А, которая образует ванну, в которой получают расплав из расплавленного низкоуглеродистого феррохрома 10 и расплавленного шлака 12. Анодные электроды 28F также расположены по кругу на равном расстоянии друг от друга, на 60°. Как будет подробнее описано ниже, электроды 28Е и 28F действуют для обеспечения эффективного перемешивания расплавленного низкоуглеродистого феррохрома и расплавленного шлака.According to one preferred aspect of the system according to the present invention, as best seen in FIG. 8 and 9, the arc furnace 28 comprises three graphite direct plasma arc cathode electrodes 28E and six anode electrodes 28F (although fewer anode electrodes may be used). The cathode electrodes pass through the top or roof 28N of the furnace into chamber 28A. The cathode electrodes 28E are arranged in a circle at an equal distance from each other, i. e. by 120°. Each of the cathode electrodes 28E is powered by a separately controlled DC power source IT. The electrodes 28E may be circular graphite rods with a threaded connection that allows additional electrode rods to be attached to the graphite rods if the ends of the graphite rods are consumed by the very high temperature of the electric plasma flame. Cooling water is provided to the furnace shell and roof from a furnace water cooling device such as an air-cooled heat exchanger or cooling tower (not shown). The anode electrodes 28F extend vertically through the bricks 28P at the bottom of the furnace and into the bottom of the chamber 28A, which forms a bath in which the molten low-carbon ferrochrome 10 and molten slag 12 are melted. 60°. As will be described in more detail below, electrodes 28E and 28F function to provide efficient mixing of the molten low carbon ferrochrome and the molten slag.

Как известно, составы шлака с агрессивным составом оказывают сильное вредное воздействие на огнеупорные материалы, составляющие дуговую печь. Даже в условиях неподвижного шлака скорость эрозии высока и скоро возникает катастрофический отказ. Комбинация агрессивного шлака и движения шлака к выходу (например, к летке) из печи создает крайне сложные условия для огнеупорного материала. Эту проблему обычно решают путем применения заменяемого блока летки или предпочтительно путем применения охлаждаемого водой отводящего желоба для шлака с огнеупорной облицовкой. У охлаждаемого водой отводящего желоба имеется два недостатка. Во-первых, затруднено начало потока шлака даже по существу с верхом из жидкого шлака. Во-вторых, трудно поддерживать адекватный поток шлака, когда верх шлака уменьшается.As is known, slag compositions with an aggressive composition have a strong detrimental effect on the refractory materials constituting the arc furnace. Even in immobile slag conditions, the erosion rate is high and catastrophic failure soon occurs. The combination of aggressive slag and movement of the slag towards the exit (eg tap hole) from the furnace creates extremely difficult conditions for the refractory material. This problem is usually solved by using a replaceable taphole block or preferably by using a water-cooled slag trough with a refractory lining. The water-cooled discharge trough has two disadvantages. First, it is difficult to start the flow of slag, even essentially with a top of liquid slag. Secondly, it is difficult to maintain an adequate slag flow when the top of the slag is reduced.

Один предпочтительный аспект настоящего изобретения включает непрерывное извлечение расплавленного шлака из плазменно-дуговой печи через трубку из карбида кремния, образующую часть летки для шлака, и приложение дополнительного тепла к расплавленному шлаку внутри указанной трубки в летке для шлака 28С. Для этого печь 28 включает узел летки для шлака 28G, лучше всего показанный на фиг. 7. Фиг. 7 представляет собой увеличенный вертикальный вид в разрезе части плазменнодуговой печи возле верхнего выхода или цилиндрической летки 28С, через которую расплавленный шлак 12 выходит из печи. Работа узла летки для шлака 28G обеспечивает возможность непрерывногоOne preferred aspect of the present invention involves continuously withdrawing molten slag from a plasma arc furnace through a silicon carbide tube forming part of a slag tap hole and applying additional heat to the molten slag within said tube in a 28C slag tap hole. To this end, furnace 28 includes a slag taphole assembly 28G, best shown in FIG. 7. FIG. 7 is an enlarged vertical sectional view of a portion of a plasma arc furnace near the top outlet or cylindrical tap hole 28C through which molten slag 12 exits the furnace. The operation of the 28G slag tap hole ensures continuous

- 5 042981 вытекания шлака 12 из печи для поддержания постоянной глубины слоя шлака в печи.- 5 042981 flow of slag 12 from the furnace to maintain a constant depth of the slag layer in the furnace.

Узел летки для шлака 28G в основном включает стальную коробку контейнера 28Н, огнеупорную облицовку 28I, индукционную катушку с водяным охлаждением 28J, трубку из карбида кремния 28K и концевые соединения (не показаны) для соответствующей подачи охлаждающей воды и электрического тока высокой частоты в индукционную катушку с водяным охлаждением 28J. Электрический ток высокой частоты обеспечивают при помощи источника тока (не показан). Индукционная катушка с водяным охлаждением представляет собой трубчатый спиральный элемент, выполненный из электропроводящего материала, например, меди, через который пропускают охлаждающую воду. Индукционная катушка 28J окружает трубку из карбида кремния 28K. Трубка из карбида кремния 28K действует как токоприемник для электромагнитного поля, создаваемого током высокой частоты, обеспечиваемым источником тока высокой частоты. Как известно, термин токоприемник в индукционном нагреве обозначает электропроводящий материал, помещенный между индукционной нагревающей катушкой и нагреваемым материалом, в данном случае шлаком 12. Применение токоприемника обеспечивает эффективное средство нагревания нетокопроводящих материалов, таких как шлак. Токоприемник нагревают электромагнитным полем, создаваемым индукционной катушкой, так что шлак нагревается главным образом за счет излучения и теплопроводимости от нагретой трубки токоприемника. Материал карбид кремния, применяемый в качестве трубки токоприемника, весьма стоек к химическому и абразивному воздействию расплавленного шлака и имеет температуру плавления 2730°С и температуру диссоциации свыше 2000°С. Трубка токоприемника 28K может быть изготовлена при помощи различных способов, включая связанный нитридом нитрид кремния. Медная катушка 28J вмонтирована в литой огнеупорный материал по существу по всей длине летки 28С. Дополнительное тепло применяют к шлаку внутри трубки при помощи источника высокочастотного переменного электрического тока, соединенного с медной индукционной электрической катушкой с водяным охлаждением 28J. Электроэнергию для питания индукционной нагревательной катушки регулируют путем изменения частоты связанного источника тока. Протекание переменного электрического тока по индукционной катушке создает магнитное поле, выделяющее тепло в трубке токоприемника, через которую протекает шлак из печи для выгрузки в желоб (не показан), подающий расплавленный шлак в сухой гранулятор шлака 46.The 28G slag taphole assembly mainly includes a 28H container steel box, a 28I refractory lining, a 28J water-cooled induction coil, a 28K silicon carbide tube, and end connections (not shown) to properly supply cooling water and high frequency electric current to the induction coil with water cooled 28J. High frequency electrical current is provided by a current source (not shown). A water-cooled induction coil is a tubular spiral element made of an electrically conductive material, such as copper, through which cooling water is passed. A 28J induction coil surrounds a 28K silicon carbide tube. The 28K silicon carbide tube acts as a current collector for the electromagnetic field generated by the high frequency current provided by the high frequency current source. As is known, the term current collector in induction heating refers to an electrically conductive material placed between an induction heating coil and the material to be heated, in this case slag 12. The use of a current collector provides an effective means of heating non-conductive materials such as slag. The current collector is heated by the electromagnetic field generated by the induction coil, so that the slag is heated mainly by radiation and heat conduction from the heated tube of the current collector. The silicon carbide material used as the current collector tube is highly resistant to the chemical and abrasive effects of molten slag and has a melting point of 2730°C and a dissociation temperature of over 2000°C. The 28K current collector tube can be made using a variety of methods, including nitride bonded silicon nitride. The copper coil 28J is embedded in cast refractory material along substantially the entire length of tap hole 28C. Supplemental heat is applied to the slag inside the tube by a high frequency alternating electric current source connected to a 28J water-cooled copper induction electric coil. The electrical power to power the induction heating coil is controlled by changing the frequency of the associated current source. The flow of an alternating electric current through the induction coil creates a magnetic field that generates heat in a current collector tube through which slag flows from the discharge furnace to a chute (not shown) that feeds molten slag to the dry slag granulator 46.

Дополнительное тепло, обеспечиваемое шлаку от индукционно нагреваемой трубки токоприемника, можно регулировать для управления температурой и вследствие этого вязкостью шлака, непрерывно вытекающего из плазменной печи, и для обеспечения того, чтобы шлак не затвердел внутри летки. Дополнительное тепло можно также применять для расплавления шлака, застывшего в летке в случае прекращения подачи в печь или потери электроснабжения плазменной печи.The additional heat provided to the slag from the inductively heated pantograph tube can be controlled to control the temperature and therefore the viscosity of the slag continuously flowing out of the plasma furnace and to ensure that the slag does not solidify inside the tap hole. Additional heat can also be used to melt slag solidified in the tap hole in the event of a power outage to the furnace or loss of power to the plasma furnace.

В случае поломки любой из составных частей, узел летки для шлака выполнен с возможностью удаления из оболочки печи целого узла, состоящего из стальной коробки контейнера, огнеупорной облицовки, медной индукционной катушки, трубки токоприемника из карбида кремния и концевых соединений для подачи охлаждающе воды и электрического тока высокой частоты в медную индукционную катушку, из замены на аналогичный узел летки для шлака. Для этого стальная коробка контейнера 28Н с внутренними компонентами присоединена или смонтирована с возможностью отсоединения в печи в месте летки 28С при помощи фланца 28L, соединенного с оболочкой печи 28М.In the event of a failure of any of the components, the slag taphole assembly is designed to remove the whole assembly from the furnace shell, consisting of a steel container box, a refractory lining, a copper induction coil, a silicon carbide pantograph tube and end connections for supplying cooling water and electric current high frequency into a copper induction coil, from replacement with a similar tap hole for slag. To do this, the steel box of the container 28H with internal components is attached or mounted with the possibility of detachment in the furnace at the tap hole 28C using a flange 28L connected to the shell of the furnace 28M.

Другим важным признаком плазменно-дуговой печи 28 является то, что проход для шлака через узел летки для шлака 28G, т.е. летка для шлака 28С, направлен вверх под острым углом, например, приблизительно 25°, как показано на фиг. 7. Направление летки 28С вверх под острым углом выполняет важную функцию. В частности, если в шлаке находятся частицы расплавленного низкоуглеродистого феррохрома, когда шлак течет вверх по летке 28С к выходу из летки, расплавленный низкоуглеродистый феррохром (металл) будет падать или стекать вниз по направленной под углом летке, поскольку он имеет почти вдвое большую плотность, чем шлак. Таким образом, расплавленный металлический низкоуглеродистый феррохром будет возвращаться внутрь печи из летки 28С и, в свою очередь, будет выходить из летки 28В, то время как сам шлак будет вытекать из летки 28С.Another important feature of the plasma arc furnace 28 is that the slag passage through the slag taphole assembly 28G, i.e. slag taphole 28C, directed upward at a sharp angle, eg, approximately 25°, as shown in FIG. 7. The direction of the notch 28C upwards at an acute angle performs an important function. In particular, if there are particles of molten low-carbon ferrochrome in the slag, when the slag flows up the taphole 28C to the taphole exit, the molten low-carbon ferrochrome (metal) will fall or flow down the angled taphole, since it has almost twice the density of slag. Thus, the molten low-carbon ferrochrome metal will return to the inside of the furnace from the 28C taphole and, in turn, will exit the 28B taphole, while the slag itself will flow out of the 28C taphole.

Как отмечено выше, в плазменно-дуговой печи 28 применяют три катодных электрода 28Е и до шести анодных электродов 28F. Эти электроды сконструированы и действуют в соответствии с другим аспектом способа согласно настоящему изобретению, в результате чего обеспечивается выгодное перемешивание ванны из расплавленного материала в печи. Этот эффект перемешивания обеспечивает и поддерживает хорошо перемешанный, весьма текучий слой шлака по всей поверхности ванны в печи, так что материал сырья быстро поглощается расплавленным слоем, в котором протекают алюмотермическая и магниетермическая реакции восстановлении хромитной руды. Благодаря работе печи в не содержащей кислорода атмосфере алюминий и магний не вступают в реакцию до поступления в слой расплавленного шлака. Экзотермические реакции алюминия и магния с хромитной рудой в слое шлака, таким образом, нагревают слои шлака и металла. Задачей плазменного нагревания является подъем и поддержание температуры слоя шлака, образованного шлакообразующими оксидами в хромитной шпинели и флюсах извести и кремнезема, вводимых в смесь сырья. Дополнительной задачей плазменного нагревания является подъем и поддержание температуры слоя шлака для снижения вязкости шлака, так чтобы шлак легко иAs noted above, the plasma arc furnace 28 uses three cathode electrodes 28E and up to six anode electrodes 28F. These electrodes are designed and operated in accordance with another aspect of the method of the present invention, resulting in beneficial agitation of the bath of molten material in the furnace. This mixing effect provides and maintains a well-mixed, highly fluid layer of slag over the entire surface of the furnace bath, so that the raw material is quickly absorbed by the molten layer in which the aluminothermic and magnesium-thermal reactions take place to reduce the chromite ore. Due to the operation of the furnace in an oxygen-free atmosphere, aluminum and magnesium do not react before entering the molten slag layer. The exothermic reactions of aluminum and magnesium with chromite ore in the slag layer thus heat the slag and metal layers. The task of plasma heating is to raise and maintain the temperature of the slag layer formed by slag-forming oxides in chromite spinel and lime and silica fluxes introduced into the raw material mixture. An additional task of plasma heating is to raise and maintain the temperature of the slag layer to reduce the viscosity of the slag, so that the slag is easily and

- 6 042981 непрерывно вытекал через летку для шлака 28С. Нагревание плазменными дугами также компенсирует потери тепла через огнеупорные кирпичи и системы водяного охлаждения, составляющие часть плазменной печи.- 6 042981 continuously flowed out through the tap-hole for slag 28C. Plasma arc heating also compensates for heat loss through the refractory bricks and water cooling systems that form part of the plasma furnace.

Следует отметить, что такое положение, при котором конструкция электродов в печи, связанных с ними электрических компонентов и их режим работы обеспечивают выгодное перемешивание, не ограничено получением низкоуглеродистого феррохрома в плазменно-дуговой печи. Так, конструкцию и способ применения электродов для перемешивания слоев шлака и металла в плазменно-дуговой печи можно применять для выгодного получения различных других типов металлов и сплавов в плазменнодуговой печи.It should be noted that such a situation, in which the design of the electrodes in the furnace, the electrical components associated with them, and their mode of operation provide favorable mixing, is not limited to the production of low-carbon ferrochromium in a plasma arc furnace. Thus, the design and method of using electrodes for mixing slag and metal layers in a plasma arc furnace can be used to advantageously produce various other types of metals and alloys in a plasma arc furnace.

Обратимся к фиг. 8 и 9, на которых можно видеть, что три отдельных и электрически изолированных графитовых электрода постоянного тока дуги прямого действия 28Е проходят вертикально через крышу 28N плазменной печи 28. Каждый электрод 28Е снабжен независимой регулировкой по высоте, благодаря чему можно регулировать положение каждого из электродных стержней над ванной из расплавленного материала. Для этого печь обеспечивают тремя соответствующими вертикальными опорными колоннами 28O, каждая из которых включает подвижную горизонтальную балку, включающую электрически изолированный фиксирующий механизм для удержания и изменения вертикального положения связанного катодного электрода 28Е и соединительный зажим для подачи электричества к связанному катодному электроду. Каждый катодный электрод обеспечивают электричеством из соответствующего отдельно регулируемого источника постоянного тока плазменной дуги ИТ. Балка, механизм зажима электрода и зажим для подачи электрического тока каждой из опорных колонн 28O выполнены с возможностью перемещения в вертикальном направлении для подъема или спуска связанного катодного электрода для регулирования длины дуги и для учета абляции и эрозии графита под действием электрической дуги от конца электрода до расплава. Как отмечено ранее, электродные стержни выточены с внутренней и внешней резьбой на концах, благодаря чему к ним можно присоединить дополнительные графитовые стержни, когда концы графитовых стержней расходуются под действием высоких температур пламени плазменной дуги. Эта особенность обеспечивает возможность непрерывной работы электродов. Дополнительные стержни могут быть присоединены к электродам при помощи подвижного узла крана с поворотной стрелой.Let us turn to Fig. 8 and 9 in which it can be seen that three separate and electrically insulated graphite DC direct arc electrodes 28E run vertically through the roof 28N of the plasma furnace 28. Each electrode 28E is provided with independent height adjustment, whereby the position of each of the electrode rods can be adjusted. over a bath of molten material. To this end, the furnace is provided with three respective vertical support columns 28O, each of which includes a movable horizontal beam including an electrically isolated locking mechanism for holding and repositioning the associated cathode electrode 28E and a connection clamp for supplying electricity to the associated cathode electrode. Each cathode electrode is supplied with electricity from a respective, individually controlled direct current source of the IT plasma arc. The beam, electrode clamp mechanism, and electrical current clamp of each of the 28O support columns are movable in a vertical direction to raise or lower the associated cathode electrode to control the arc length and to account for the ablation and erosion of graphite by the electric arc from the end of the electrode to the melt . As noted earlier, the electrode rods are machined with internal and external threads at the ends, so that additional graphite rods can be attached to them when the ends of the graphite rods are consumed by the high temperatures of the plasma arc flame. This feature ensures the continuous operation of the electrodes. Additional rods can be attached to the electrodes using a movable jib crane assembly.

Каждый из трех источников постоянного тока для плазменной дуги ИТ для трех катодных электродов 28Е обеспечивает регулируемую и поддающуюся регулировке постоянную подачу тока, при этом напряжение можно варьировать в зависимости от дугового сопротивления. Дуговое сопротивление представляет собой сумму сопротивления открытой дуги и сопротивления в расплавленной ванне до анодного возврата. Источники тока ИТ соединены как единая положительная общая точка с возвратными электродами (анодами) 28F. Возвратные анодные электроды могут быть изготовлены из термостойкой стали и смонтированы так, чтобы проходить вертикально вверх через огнеупорное основание печи для обеспечения контакта со слоем металла, например, расплавленным феррохромом, в ванне, и таким образом замыкать электрический ток через слои металла и шлака в ванне до трех графитовых катодных электродов 28Е. Точки присоединения возвратных анодных электродов охлаждают водой для предотвращения перегрева.Each of the three direct current sources for the plasma arc IT for three cathode electrodes 28E provides a regulated and adjustable constant current supply, while the voltage can be varied depending on the arc resistance. Arc resistance is the sum of open arc resistance and molten bath resistance before anode return. IT current sources are connected as a single positive common point with return electrodes (anodes) 28F. The anode return electrodes may be made of heat-resistant steel and mounted so as to pass vertically upward through the refractory base of the furnace to contact a layer of metal, such as molten ferrochrome, in the bath, and thus complete the electrical current through the layers of metal and slag in the bath to three graphite cathode electrodes 28E. The connection points of the return anode electrodes are cooled with water to prevent overheating.

Инициирование плазменной дуги можно осуществлять по меньшей мере двумя путями согласно способу согласно настоящему изобретению. Оба способа начинаются аналогично, т.е. с подачи энергии от источников тока ИТ и затем опускания катодных электродов 28Е внутрь печи до контакта с возвратным электродом в ванне, образованным слоем металла низкоуглеродистого феррохрома 10, находящимся в контакте или покрывающим возвратные анодные электроды 28F. Чтобы обеспечить наличие слоя металла низкоуглеродистого феррохрома, находящегося в контакте или покрывающего возвратные анодные электроды 28F, до начала инициирования можно поместить кусочки низкоуглеродистого феррохрома на дно печи, благодаря чему плазменная дуга будет образовывать слой расплавленного металла в контакте с верхней частью анодных электродов 28F. Один из путей инициирования плазменной дуги включает выбор настройки Стартовый ток и настройки Включить плазму на источниках тока доля плазмы ИТ. За поджигом дуг (протекание тока показано) следует подъем электродов до установления соответствующего напряжения. Другой путь инициирования плазменных дуг осуществляют путем выбора настроек Стартовый ток и Включить плазму на источниках тока для плазмы, но при отсутствии протекания тока, с последующим опусканием электродов в печь до контакта с возвратным электродом в ванне или покрывающим слоем металла. За поджигом дуг (протекание тока показано) следует подъем электродов до установления соответствующего напряжения. В любом случае, когда в ванне печи наблюдают лужу жидкости, следует запустить процесс перемешивания.The initiation of the plasma arc can be carried out in at least two ways according to the method according to the present invention. Both methods start in the same way, i.e. by supplying energy from the IT current sources and then lowering the cathode electrodes 28E into the interior of the furnace to contact with the return electrode in the bath formed by the low carbon ferrochromium metal layer 10 in contact with or covering the return anode electrodes 28F. To ensure that there is a layer of low carbon ferrochrome metal in contact with or covering the return anode electrodes 28F, pieces of low carbon ferrochrome can be placed on the bottom of the furnace prior to initiation, whereby the plasma arc will form a layer of molten metal in contact with the top of the anode electrodes 28F. One way to initiate a plasma arc involves selecting the Start current setting and the Turn on plasma setting on the IT plasma fraction power sources. The ignition of the arcs (current flow shown) is followed by the rise of the electrodes until the appropriate voltage is established. Another way of initiating plasma arcs is by selecting the Start current and Turn on plasma settings on the plasma power sources, but with no current flow, and then lowering the electrodes into the furnace until they come into contact with the return electrode in the bath or the metal overlay. The ignition of the arcs (current flow shown) is followed by the rise of the electrodes until the appropriate voltage is established. In any case, when a puddle of liquid is observed in the furnace bath, the mixing process should be started.

Ток, протекающий от плазменной электрической дуги через расплавленную ванну, обеспечивает джоулев нагрев за счет сопротивления шлака протеканию тока через слой шлака в непосредственной близости от попадания пламени дуги от каждого плазменного катодного электрода. Это увеличение температуры в результате джоулева нагрева изменяет вязкость шлака на отдельном участке. Этот эффект в сочетании с вызванным магнитным полем эффектом буравчика вызывает вращательное движение объема шлака с меньшей вязкостью в непосредственной близости от попадания пламени дуги, создаваемогоThe current flowing from the plasma electric arc through the molten bath provides Joule heating due to the resistance of the slag to current flow through the slag layer in the immediate vicinity of the arc flame from each plasma cathode electrode. This increase in temperature due to Joule heating changes the viscosity of the slag in a particular area. This effect, combined with the magnetic field-induced gimlet effect, causes a rotational movement of the lower viscosity slag volume in the immediate vicinity of the arc flame produced by

- 7 042981 протеканием электрического тока через резистивный слой шлака. Такой непрерывно движущийся слой шлака содержит взаимодействующие и восстановленные частицы металла алюминия и феррохрома. Кроме того, в слое металла в ванне наблюдается локальное магнитное перемешивающее действие буравчика. Тот факт, что шесть анодных электродов смещены относительно трех катодных электродов, как четко показано на Фиг. 9, подчеркивает перемешивающее действие и вызывает локальное волновое действие или перемешивающее движение во всей ванне из расплавленного материала.- 7 042981 flow of electric current through the resistive layer of slag. Such a continuously moving layer of slag contains interacting and reduced metal particles of aluminum and ferrochromium. In addition, a local magnetic mixing action of the gimlet is observed in the metal layer in the bath. The fact that the six anode electrodes are offset from the three cathode electrodes, as clearly shown in FIG. 9 emphasizes the mixing action and induces a local ripple action or a mixing movement throughout the molten bath.

Согласно настоящему изобретению применяют три катодных электрода 28Е для достижения указанного действия по всей ванне. В частности, при удержании электродов на фиксированной высоте выходной постоянный ток каждого из источников тока для плазмы варьируют в режиме синусоидальной или квадратной волны в заданном диапазоне, чтобы способствовать локальному эффекту перемешивания шлака и металла при сохранении общей температуры ванны выше 1750°С. Напряжение дуг будет варьироваться в зависимости от общего сопротивления электрического пути, состоящего из длины дуг в атмосфере азота над ванной, сопротивления слоя шлака и сопротивления слоя ванны металла. Выходной ток каждого источника тока можно варьировать со сдвигом во времени на 120° для обеспечения локального перемешивающего эффекта, окружающего каждый электрод во всей ванне для усиления перемешивающего движения, нагревания и перемешивания материала сырья, поступающего в слой расплавленного шлака. Перемешивающий эффект схематически проиллюстрирован на фиг. 10. Следует отметить, что слой шлака также протекает по направлению к летке и вытекает из печи через летку для шлака 28С, обеспечивая непрерывное движение шлака.According to the present invention, three cathode electrodes 28E are used to achieve this effect throughout the bath. In particular, while holding the electrodes at a fixed height, the direct current output of each of the plasma power sources is varied in a sine or square wave mode over a given range to promote a local slag and metal mixing effect while maintaining the overall bath temperature above 1750°C. The voltage of the arcs will vary depending on the total resistance of the electrical path, consisting of the length of the arcs in the nitrogen atmosphere above the bath, the resistance of the slag layer, and the resistance of the metal bath layer. The output current of each current source can be varied with a time shift of 120° to provide a local mixing effect surrounding each electrode in the entire bath to enhance the mixing movement, heating and mixing of the raw material entering the molten slag layer. The mixing effect is schematically illustrated in FIG. 10. It should be noted that the slag layer also flows towards the taphole and flows out of the furnace through the 28C slag taphole, ensuring continuous movement of the slag.

Материалы сырья вводят в камеру печи 28А через загрузочное окно печи 28Q. Хотя и не обязательно, предпочтительно применять необязательный предварительный нагреватель 26 для предварительного нагревания смешанных материалов сырья из питающего бункера 24 перед введением смешанных материалов сырья в печь 28. Благодаря этому требуется меньше энергии в печи для доведения смеси материалов сырья до диапазона рабочих температур (например, от 1650 до 1850°С).Raw materials are introduced into the furnace chamber 28A through the furnace inlet 28Q. Although not required, it is preferable to use an optional preheater 26 to preheat the mixed feed materials from the feed hopper 24 prior to introducing the mixed feed materials to the furnace 28. This reduces the energy required in the furnace to bring the feed mixture up to an operating temperature range (e.g., from 1650 to 1850°C).

Поворотный ковш 32 представляет собой традиционное устройство (например, такое, как доступно от TeeMark Manufacturing, Inc. под торговым знаком D&E Foundry Ladles) и выполнен с возможностью получения расплавленного низкоуглеродистого феррохрома из печи через заданные интервалы, когда в печи накопится достаточно металла. Металл выпускают из печи в предварительно нагретый ковш путем открывания летки 28В, расположенной в огнеупорной кладке и выпуска металла в ковш через канал с огнеупорной облицовкой (не показан). После завершения выпуска металла из печи летку 28В запечатывают огнеупорной смесью, композиция которой разработана для указанной цели.The ladle 32 is a conventional device (eg, such as is available from TeeMark Manufacturing, Inc. under the trademark D&E Foundry Ladles) and is configured to produce molten low carbon ferrochromium from the furnace at predetermined intervals when sufficient metal has accumulated in the furnace. The metal is discharged from the furnace into a preheated ladle by opening taphole 28V located in the refractory masonry and discharging the metal into the ladle through a channel with a refractory lining (not shown). After completion of the tapping of the metal from the furnace, tap hole 28B is sealed with a refractory mixture, the composition of which is developed for this purpose.

Ковш действует периодически для перенесения загруженного в него расплавленного низкоуглеродистого феррохрома в желоб для металла 34 и для наклона и выливания указанного расплавленного низкоуглеродистого феррохрома в желоб для расплавленного металла. Желоб для расплавленного металла 34 представляет собой традиционное устройство (например, такое, как доступно от Economy Industrial, LLC) и выполнен с возможностью получения расплавленного низкоуглеродистого феррохрома, доставляемого при помощи поворотного ковша, для транспортировки расплавленного низкоуглеродистого феррохрома в разливное устройство (не показано), из которого расплавленный низкоуглеродистый феррохром подают, не разбрызгивая, в устройство для литья 36. Устройство для литья 36 представляет собой традиционное устройство для отливки слитков (например, такое, как доступно от Economy Industrial, LLC). Оно в основном включает множество чугунных или стальных форм 36А на ленточном конвейере 36В и выполнено с возможностью собирать расплавленный низкоуглеродистый феррохром в формы 36А на конвейере 36В для получения соответствующих слитков и охлаждать указанные слитки водой из источника воды 36С, благодаря чему слитки затвердевают. Затвердевшие слитки падают в дробильное устройство 38. Указанное устройство включает по меньшей мере одну щеку 38А, дробящую слиток с образованием раздробленных гранул, падающих на сито 40. Дробильное устройство 38 представляет собой традиционное устройство (например, такое как щековая дробилка с коленчатым рычагом и двумя распорными плитами Pennsylvania Crusher, доступное от TerraSource Global). Раздробленные гранулы, имеющие достаточный заранее заданный размер, например, приблизительно более 6 мм, образуют готовый продукт гранул низкоуглеродистого феррохрома согласно настоящему изобретению, т.е. продукт гранул феррохрома, и поступают в накопительный бункер 44. Бункер 44 представляет собой традиционное промышленное приспособление и выполнен с возможностью удержания продукта гранул феррохрома до тех пор, пока их не потребуется выгрузить или большими партиями в грузовики 60, или малыми партиями в мешки 62, которые можно транспортировать на металлургический комбинат или литейный завод, в зависимости от того, для чего будут применять продукт гранул феррохрома.The ladle operates intermittently to transfer the molten low carbon ferrochrome loaded therein into the metal chute 34 and to tilt and pour said molten low carbon ferrochrome into the molten metal chute. Molten metal chute 34 is a conventional device (eg, such as is available from Economy Industrial, LLC) and is configured to produce molten low carbon ferrochrome delivered by a turntable for transporting the molten low carbon ferrochrome to a pourer (not shown), from which molten low carbon ferrochromium is fed, without splashing, into the casting device 36. The casting device 36 is a conventional ingot casting device (eg, such as is available from Economy Industrial, LLC). It basically includes a plurality of cast iron or steel molds 36A on a conveyor belt 36B and is configured to collect molten low carbon ferrochrome into molds 36A on a conveyor 36B to obtain corresponding ingots and cool said ingots with water from a water source 36C, thereby solidifying the ingots. The solidified ingots fall into a crushing device 38. This device includes at least one jaw 38A, which crushes the ingot to form crushed granules falling onto a sieve 40. The crushing device 38 is a conventional device (for example, such as a jaw crusher with a toggle lever and two spacer Pennsylvania Crusher slabs, available from TerraSource Global). Crushed granules having a sufficient predetermined size, for example, greater than about 6 mm, form the finished product of low carbon ferrochromium granules according to the present invention, i. ferrochrome granule product and enter storage hopper 44. Hopper 44 is a conventional industrial fixture and is configured to hold product ferrochrome granules until they need to be unloaded either in large batches into trucks 60 or in small batches into bags 62, which can be transported to a smelter or foundry, depending on what the ferrochromium pellet product will be used for.

Раздробленные гранулы низкоуглеродистого феррохрома, выходящие из дробильного устройства 38, размер которых меньше 6 мм, здесь и далее называют мелочью. Мелочь падает через сито в мусорный контейнер 42, из которого ее повторно вводят в формы для слитков 36А перед добавлением расплавленного низкоуглеродистого феррохрома, благодаря чему она смешивается с расплавленным низкоуглеродистым феррохромом, который затем вводят в формы из желоба для расплавленного металла 34.Crushed granules of low-carbon ferrochromium leaving the crusher 38, the size of which is less than 6 mm, hereinafter referred to as fines. The fines fall through a sieve into a waste bin 42 from which they are reintroduced into the ingot molds 36A prior to the addition of the molten low carbon ferrochromium, thereby mixing with the molten low carbon ferrochromium which is then reintroduced into the molds from the molten metal chute 34.

Следует отметить, что хотя применение мелочи указанным способом предпочтительно, такжеIt should be noted that although it is preferable to use the change in this way, it is also

- 8 042981 включен вариант, в котором мелочь из мусорного контейнера можно рециркулировать с вторичными материалами 56 из материалов сырья в смеситель 22 для смешивания с другими материалами сырья для введения в печь 28. В этом случае мелочь при введении в печь падает через расплавленный шлак в расплавленный феррохром, где плавится и входит в состав расплавленного феррохрома. В обоих случаях мелочь вновь попадает в продукт гранул феррохрома.- 8 042981 includes a variant in which the fines from the waste container can be recycled with secondary materials 56 from raw materials into the mixer 22 for mixing with other raw materials for introduction into the furnace 28. In this case, the fines, when introduced into the furnace, fall through the molten slag into the molten ferrochromium, where it melts and becomes part of the molten ferrochrome. In both cases, fines again fall into the product of ferrochrome granules.

Следует отметить, что хотя продукт гранул феррохрома предпочтительно получают при помощи устройства для литья слитков 36 и дробильного устройства 38, как уже описано, включен также вариант, в котором его получают другими средствами, например, путем гранулирования потока расплавленного металла феррохрома в воде в резервуаре для гранулирования феррохрома (не показан) и связанной сушилке (не показана). Одна из таких систем гранулирования доступна от UHT, Kista, Швеция. В этом случае расплавленный низкоуглеродистый феррохром направляют посредством желоба для расплавленного металла 34 в резервуар для гранулирования феррохрома. Резервуар для гранулирования феррохрома выполнен с возможностью разбиения расплавленного низкоуглеродистого феррохрома на капельки и быстрого охлаждения этих капелек водой, обеспечиваемой источником поступления воды, при этом капельки затвердевают. Затвердевшие капельки транспортируют из резервуара для гранулирования феррохрома на сито 38. Гранулы феррохрома, размер которых превышает 6 мм, переносятся на сите 38 в сушилку (не показана), в которой тепло, обеспечиваемое внутри сушилки, удаляет любую влагу, оставшуюся на указанных гранулах после их охлаждения в резервуаре для гранулирования феррохрома. Сушилка представляет собой традиционное устройство (например, такое, как доступно от UHT, Kista, Швеция.). Высушенные гранулы низкоуглеродистого феррохрома, выходящие из сушилки, образуют продукт гранул феррохрома, который направляют в накопительный бункер 44.It should be noted that although the ferrochromium pellet product is preferably produced by the ingot casting apparatus 36 and the crushing apparatus 38 as already described, a variant is also included in which it is produced by other means, for example by granulating a stream of molten ferrochromium metal in water in a tank for ferrochromium granulation (not shown) and an associated dryer (not shown). One such granulation system is available from UHT, Kista, Sweden. In this case, the molten low-carbon ferrochrome is directed through the molten metal trough 34 to the ferrochrome granulation tank. The ferrochrome granulation tank is configured to break the molten low-carbon ferrochrome into droplets and quickly cool these droplets with water provided by the water supply source, while the droplets solidify. The solidified droplets are transported from the ferrochrome granulation tank to a 38 sieve. Ferrochrome granules larger than 6 mm are transferred on a 38 sieve to a dryer (not shown), in which the heat provided inside the dryer removes any moisture remaining on said granules after they have been cooling in a ferrochrome granulation tank. The dryer is a conventional device (eg as available from UHT, Kista, Sweden.). The dried low-carbon ferrochrome granules exiting the dryer form a ferrochrome granule product, which is sent to storage hopper 44.

Следует в этой связи отметить, что комплекс или завод, построенный в соответствии с этим примером системы 20 для осуществления способа согласно настоящему изобретению, предпочтительно является полностью обособленным или заключенным в здание. В частности, единственным материалом, получаемым в способе согласно настоящему изобретению, который покидает завод, являются два указанных выше продукта, а именно продукт гранул феррохрома и продукт гранул шлака. Все остальное, например, пыль из печи (которая может содержать оксиды хрома) и любые высыпки материалов в части системы 20, в которой происходит обращение с материалами, попадают обратно в смеситель 22 в качестве вторичных материалов 56. Это действие делает способ согласно настоящему изобретению не только экономичным, но и безопасным для окружающей среды.It should be noted in this regard that the complex or plant constructed in accordance with this example of the system 20 for carrying out the method according to the present invention is preferably completely detached or enclosed in a building. In particular, the only material produced in the process according to the present invention that leaves the plant are the two products mentioned above, namely the product of ferrochromium granules and the product of slag granules. Everything else, such as kiln dust (which may contain chromium oxides) and any spillage of materials in the material handling portion of the system 20, is returned to the mixer 22 as secondary materials 56. This action makes the method of the present invention not not only economical, but also environmentally friendly.

Как указано выше, из верхнего выходного отверстия или летки 28С печи 28 при открывании летки вытекает расплавленный шлак 12, получаемый в способе согласно настоящему изобретению, в частности, расплавленный шлак также обеспечивают во входное отверстие сухого гранулятора шлака 46. Сухой гранулятор шлака представляет собой традиционное устройство (например, такое, как доступно от CSIRO, Clayton Австралия или от держателя лицензии МССС, Китай) и выполнен с возможностью разбиения расплавленного шлака на капельки и быстрого охлаждения указанных капелек воздухом, обеспечиваемым источником подаваемого воздуха 46А. Это действие приводит к образованию гранул шлака. В частности, расплавленный шлак разбрызгивают или разделяют под действием центробежной силы, создаваемой вращающимся диском для получения капелек, которые затем охлаждают и отверждают под действием большого объема охлаждающего воздуха с низкой температурой из вентилятора или источника воздуха 46А. этим способом получают гранулы подходящего размера, например, в диапазоне приблизительно от 0,2 до 3 мм для применения при производстве цемента. Кроме того, и значительно, применение сухого гранулятора шлака обеспечивает возможность рекуперации избыточного тепла в виде горячего воздуха через отверстие 46В, который затем можно применять для непрямого нагрева при помощи предварительного нагревателя 26. По сравнению со способом водяного гранулирования сухое гранулирование обеспечивает экономически и экологически обоснованный подход благодаря экономии воды и рекуперации ценного избыточного тепла. Горячий воздух из сухого гранулятора шлака 46 можно также обеспечивать в сушилку хромитной руды 72 (будет описана далее).As mentioned above, from the upper outlet or taphole 28C of the furnace 28, when the taphole is opened, molten slag 12 produced by the method of the present invention flows out, in particular, molten slag is also provided to the inlet of the dry slag granulator 46. The dry slag granulator is a conventional device. (eg, such as is available from CSIRO, Clayton Australia or licensee MCCC, China) and is configured to break the molten slag into droplets and rapidly cool said droplets with air provided by air supply 46A. This action results in the formation of slag granules. In particular, the molten slag is sprayed or separated by centrifugal force generated by a rotating disc to form droplets which are then cooled and solidified by a large volume of low temperature cooling air from the fan or air source 46A. this method produces granules of a suitable size, for example in the range of about 0.2 to 3 mm, for use in the production of cement. In addition, and significantly, the use of a dry slag granulator allows excess heat to be recovered as hot air through port 46B, which can then be used for indirect heating by a preheater 26. Compared to the water granulation process, dry granulation provides an economically and environmentally sound approach. by saving water and recovering valuable excess heat. Hot air from the dry slag granulator 46 may also be provided to the chromite ore dryer 72 (to be described later).

Продукт гранул шлака из сухого гранулятора шлака падает в накопительный бункер для шлака 48. Этот бункер представляет собой традиционное промышленное приспособление и выполнен с возможностью удерживания продукта гранул шлака до тех пор, пока их не выгружают большими партиями в грузовики 64.The slag pellet product from the dry slag granulator falls into a slag storage bin 48. This bin is a conventional industrial fixture and is designed to hold the slag pellet product until they are dumped in bulk onto trucks 64.

В связи с этим следует отметить, что химический состав шлака, образуемого в способе/процессе согласно настоящему изобретению критически важен для коммерческой целесообразности указанного способа/процесса. С этой точки зрения желательно минимизировать температуру плавления шлака и одновременно максимизировать его текучесть для обеспечения легкого вытекания из печи. То есть, способ согласно настоящему изобретению включает оптимизацию химического состава шлака для улучшения его текучести при рабочих температурах. Для этого количество жженого известняка регулируют исходя из количества оксида магния, оксида алюминия и диоксида хрома в минерале хромита. Например, если минерал хромит богат диоксидом кремния, способ будет требовать введения большего количества жженого известняка. Если хромитная руда имеет низкое содержание диоксида кремния, в способе будут применять меньше известняка. Температура плавления минералов хромита может составлять от 1700 доIn this regard, it should be noted that the chemical composition of the slag formed in the method/process according to the present invention is critical to the commercial viability of this method/process. From this point of view, it is desirable to minimize the melting point of the slag and at the same time maximize its fluidity to ensure easy flow out of the furnace. That is, the method of the present invention includes optimizing the chemical composition of the slag to improve its flowability at operating temperatures. To do this, the amount of burnt limestone is regulated based on the amount of magnesium oxide, aluminum oxide and chromium dioxide in the chromite mineral. For example, if the mineral chromite is rich in silica, the process will require the addition of more burnt limestone. If the chromite ore has a low silica content, less limestone will be used in the process. The melting point of chromite minerals can range from 1700 to

- 9 042981- 9 042981

2000°С. Способ/процесс согласно настоящему изобретению включает применение наименьшей возможной температуры плавления, которая будет приводить к максимальной текучести. Состав шлака не будет влиять на экзотермическую реакцию восстановления хромита до низкоуглеродистого феррохрома, но будет влиять на текучесть получаемого шлака.2000°С. The method/process according to the present invention involves the use of the lowest possible melting temperature, which will result in maximum fluidity. The composition of the slag will not affect the exothermic reaction of reducing chromite to low carbon ferrochromium, but will affect the fluidity of the resulting slag.

Оксид хрома и оксид железа в хромитной руде народятся в форме минерала шпинели. Экзотермическая реакция в стехиометрических условиях для восстановления кислорода в оксиде хрома и оксиде железа может не обеспечивать достаточно тепла для обеспечения превращения в жидкость всей массы материалов сырья. Для обеспечения оптимизации восстановления оксида хрома и оксида железа общепринятой практикой является применение большего количества алюминия, например 105-120%, чем теоретически требуется. Эту методику можно применять в способе/процессе согласно настоящему изобретению. Кроме того, тепло, обеспечиваемое в электрической плазменно-дуговой печи гарантирует, что тепла будет достаточно для расплавления всей массы материалов сырья с образованием сильно нагретой ванных из шлака и расплавленного металла.Chromium oxide and iron oxide in chromite ore occur in the form of the mineral spinel. An exothermic reaction under stoichiometric conditions to reduce oxygen in chromium oxide and iron oxide may not provide enough heat to ensure liquefaction of the entire mass of feedstock materials. In order to optimize the recovery of chromium oxide and iron oxide, it is common practice to use more aluminum, eg 105-120%, than theoretically required. This technique can be used in the method/process according to the present invention. In addition, the heat provided in the electric plasma arc furnace ensures that there is sufficient heat to melt the entire mass of raw materials into a highly heated pool of slag and molten metal.

Материал сырья хромита 50 хранят в питающем бункере комплекса или завода, в котором расположена система 20, и обеспечивают из исходного источника, например, шахты, как показано на фиг. 2. То есть, как можно видеть на фиг. 2, руду из шахты транспортируют на судне 66 (предполагается, что шахта расположена в месте, требующем транспортировки на судне), а затем перевозят на грузовиках 68 в штабель 70 в комплексе или заводе, где расположена система 20. Хромит высушивают в традиционной ротационной сушилке 72, а затем хранят высушенный хромит в комплексе в питающем бункере 74 до применения.Chromite raw material 50 is stored in the feed silo of the complex or plant in which system 20 is located and is provided from an original source such as a mine, as shown in FIG. 2. That is, as can be seen in FIG. 2, the ore from the mine is transported on a ship 66 (assuming the mine is located in a location requiring ship transport) and then transported by trucks 68 to a stack 70 in the complex or plant where the system 20 is located. The chromite is dried in a traditional rotary dryer 72 and then store the dried chromite in the complex in the feed hopper 74 until use.

Материал сырья жженого известняка 52 также хранят в питающем бункере комплекса или завода, в котором расположена система 20, и обеспечивают из исходного источника, например, перерабатывающего карьера, как показано на фиг. 3. То есть, как можно видеть на фиг. 3, жженую известь из перерабатывающего карьера транспортируют при помощи компрессорных автоцистерн 76 в питающий бункер 78 комплекса или завода, в котором расположена система 20 до применения.The burnt limestone raw material 52 is also stored in the feed silo of the complex or plant in which the system 20 is located and provided from an original source such as a processing quarry, as shown in FIG. 3. That is, as can be seen in FIG. 3, burnt lime from the processing pit is transported by compressor trucks 76 to a feed bin 78 of the complex or plant in which the system 20 is located prior to use.

Материал сырья песок 54 также поставляют и хранят в виде сухого материала в питающем бункере комплекса, в котором расположена система 20, и получают из исходного источника, например, перерабатывающего карьера, как показано на фиг. 4. Таким образом, как показано на фиг. 4, песок с перерабатывающего карьера транспортируют при помощи компрессорных автоцистерн 80 в питающий бункер 82 комплекса или завода, в котором расположена система 20 до применения.The raw material sand 54 is also supplied and stored as a dry material in the feed hopper of the complex in which the system 20 is located and is obtained from an original source, such as a processing quarry, as shown in FIG. 4. Thus, as shown in FIG. 4, sand from a processing quarry is transported by compressor trucks 80 to a feed hopper 82 of the complex or plant in which the system 20 is located prior to use.

Твердые вещества из способа 56 также хранят в питающем бункере комплекса или завода, в котором расположена система 20, и обеспечивают из пылеуловительной камеры 30 и из мусорного контейнера 40 в питающий бункер 86 комплекса или завода, в котором расположена система 20, до применения, как показано на фиг. 5.The solids from process 56 are also stored in the feed bin of the facility or plant in which system 20 is located and are provided from dust chamber 30 and from dumpster 40 to feed bin 86 of the facility or plant in which system 20 is located prior to use as shown. in fig. 5.

ИБН 58 также хранят в питающем бункере комплекса или завода, в котором расположена система 20, и как показано на фиг. 6, получают из пункта приема металлолома в виде брикетов ИБН. Брикеты транспортируют на грузовиках 77 в комплекс, где их хранят в штабеле 90. Из штабеля брикеты разбивают и подают в традиционный шредер 92 для выделения неалюминиевого твердого вещества. Затем неалюминиевое твердое вещество отделяют и очищают. В частности, измельченные ИБН подают в традиционный магнитный сепаратор 94 для удаления любых магнитных частиц. Оттуда подают ИБН в традиционный промывочный барабан 96, включающий вращающееся сито для удаления любой грязи, жидкости и воды. Оттуда ИБН пропускают через вихревой сепаратор 98 для удаления любых не содержащих железо металлов, древесины и другого мусора. Оттуда подают ИБН в традиционный воздушный шабер 100 для удаления любой оставшейся воды, пластика и бумаги. Полученные очищенные и отделенные ИБН затем подают в традиционную печь для удаления покрытия 102 для удаления любых чернил, лака и других покрытий. ИБН с удаленным покрытием затем подают в традиционную плавилку 104, где они плавятся в инертной атмосфере или в атмосфере с низким содержанием кислорода для минимизации окисления поверхности расплавленного алюминия для получения расплавленных алюминиевых отходов. Затем расплавленные алюминиевые отходы подают в традиционный гранулятор 106, в котором расплавленные алюминиевые отходы из ИБН капают на диск для получения капелек расплавленного алюминия, которые охлаждают водой для отверждения капелек. Отвержденные капельки алюминия затем подают в традиционный шредер 108, который нарезает отвержденные капельки на алюминиевые гранулы в заданном диапазоне размеров, например, от 0,1 до 2,0 мм, наиболее подходящем для восстановления оксида хрома и оксида железа из хромита в плазменно-дуговой печи. Оттуда алюминиевые гранулы подают в питающий бункер 110 комплекса или завода, в котором расположена система 20, до применения. Как вариант, из расплавленного алюминия можно вытягивать проволоку, которую нарезают на кусочки выбранного желательного диапазона размеров.IBN 58 is also stored in the feed silo of the complex or plant in which the system 20 is located, and as shown in FIG. 6 are obtained from the scrap metal collection point in the form of IBN briquettes. The briquettes are transported on trucks 77 to the facility where they are stored in a stack 90. From the stack, the briquettes are broken up and fed into a traditional shredder 92 to recover the non-aluminum solid. The non-aluminum solid is then separated and purified. In particular, shredded IBN is fed into a traditional magnetic separator 94 to remove any magnetic particles. From there, the IBN is fed into a traditional 96 wash drum, which includes a rotating screen to remove any dirt, liquid, and water. From there, the IBN is passed through a vortex separator 98 to remove any non-ferrous metals, wood, and other debris. From there, the IBN is fed into a conventional air knife 100 to remove any remaining water, plastic, and paper. The resulting purified and separated IBNs are then fed into a conventional decoating oven 102 to remove any ink, lacquer and other coatings. The stripped IBN is then fed to a conventional melter 104 where it is melted in an inert or low oxygen atmosphere to minimize surface oxidation of the molten aluminum to produce molten aluminum waste. The molten aluminum waste is then fed to a conventional granulator 106 in which the molten aluminum waste from the IBN is dropped onto a disc to form molten aluminum droplets which are cooled with water to solidify the droplets. The solidified aluminum droplets are then fed into a conventional shredder 108, which cuts the solidified droplets into aluminum granules in a predetermined size range, for example, from 0.1 to 2.0 mm, most suitable for the reduction of chromium oxide and iron oxide from chromite in a plasma arc furnace. . From there, the aluminum granules are fed into the feed hopper 110 of the complex or plant in which the system 20 is located prior to use. Alternatively, the molten aluminum can be drawn into a wire that is cut into pieces of a selected desired range of sizes.

В связи с этим следует отметить, что система 20 и ее компоненты, описанные выше, составляют только один пример варианта реализации различных систем, которые могут быть построены согласно настоящему изобретению для осуществления способа или процесса согласно настоящему изобретению. Кроме того, описанный пример способа является только примером различных способов или процессов получения низкоуглеродистого феррохрома согласно настоящему изобретению. Так, например, тепло, получаемое в сухом грануляторе шлака,In this regard, it should be noted that the system 20 and its components described above constitute only one exemplary embodiment of various systems that can be built according to the present invention to carry out the method or process according to the present invention. In addition, the described example of the method is only an example of various methods or processes for producing low-carbon ferrochromium according to the present invention. So, for example, the heat obtained in a dry slag granulator,

- 10 042981 можно не рекуперировать для обеспечения предварительного нагревателя 26. Кроме того, мелочь феррохрома можно не использовать повторно, если ей можно найти другое коммерческое применение. Также частицы пыли из плазменной печи, собираемые в пылеуловительной камере, можно не рециркулировать в контейнер для мусора 40. Кроме того, можно применять другие типы дуговых печей, резервуаров для гранулирования и грануляторов вместо примеров печи 28, устройства для литья слитков 36, дробильного устройства 38 и сухого гранулятора шлака 46, соответственно. Другие части примера системы 20 и стадии примера способа/процесса, описанные выше, могут быть исключены, при желании, при условии, что система и способ/процесс обеспечивает применение алюминиевых банок для напитков, ИБН или неиспользованных алюминиевых банок для напитков, или их комбинации, в качестве экзотермического источника для восстановления оксида хрома и оксида железа в хромитной руде и для получения шлака, который имеет достаточную текучесть для обеспечения проведения получения низкоуглеродистого феррохрома в экономичном режиме, и который сам по себе легко поддается гранулированию с образованием гранул шлака для коммерческого применения.- 10 042981 may not be recovered to provide a preheater 26. In addition, fine ferrochrome may not be reused if it can be found in another commercial application. Also, dust particles from the plasma furnace collected in the dust chamber may not be recycled to the waste container 40. In addition, other types of arc furnaces, granulation tanks and granulators can be used instead of the examples of furnace 28, ingot casting device 36, crushing device 38 and dry slag granulator 46, respectively. Other parts of the exemplary system 20 and exemplary method/process steps described above may be omitted, if desired, so long as the system and method/process provides for the use of aluminum beverage cans, IBIs, or unused aluminum beverage cans, or a combination thereof, as an exothermic source for the reduction of chromium oxide and iron oxide in chromite ore and for the production of a slag which has sufficient fluidity to enable low carbon ferrochromium production to be carried out economically, and which itself is readily granular to form slag granules for commercial use.

Без дальнейших уточнений вышеизложенное настолько полно иллюстрирует настоящее изобретение, что другие могут, применяя текущие или будущие знания, адаптировать его для применения в различных условиях эксплуатации.Without further specification, the foregoing so fully illustrates the present invention that others may, by applying current or future knowledge, adapt it for use in various operating conditions.

Claims

1. Способ получения низкоуглеродистого феррохрома из хромитной руды, включающий подачу смеси материалов сырья, содержащей гранулы алюминиевых отходов, жженую известь, кремнеземный песок и хромитную руду, в плазменно-дуговую печь, причем указанная хромитная руда содержит оксид хрома и оксид железа, указанные материалы сырья находятся в стехиометрическом соотношении для восстановления указанных оксида хрома и оксида железа с образованием низкоуглеродистого феррохрома;1. A method for producing low-carbon ferrochromium from chromite ore, which includes feeding a mixture of raw materials containing aluminum waste granules, burnt lime, silica sand and chromite ore into a plasma-arc furnace, wherein said chromite ore contains chromium oxide and iron oxide, said raw materials are in a stoichiometric ratio to reduce the specified chromium oxide and iron oxide with the formation of low-carbon ferrochromium;

нагревание указанных материалов сырья в указанной плазменно-дуговой печи до температуры в диапазоне приблизительно от 1650 до 1850°С, при этом алюминий в указанных алюминиевых гранулах действует в качестве восстанавливающего агента для протекания экзотермической реакции восстановления указанных оксида хрома и оксида железа в указанной хромитной руде с образованием расплавленного низкоуглеродистого феррохрома с расплавленным шлаком, плавающим на поверхности указанного расплавленного низкоуглеродистого феррохрома; и извлечение указанного расплавленного низкоуглеродистого феррохрома из указанной плазменно-дуговой печи.heating said raw materials in said plasma arc furnace to a temperature in the range of about 1650 to 1850° C., wherein the aluminum in said aluminum granules acts as a reducing agent to carry out an exothermic reduction reaction of said chromium oxide and iron oxide in said chromite ore with forming molten low carbon ferrochrome with molten slag floating on the surface of said molten low carbon ferrochrome; and extracting said molten low carbon ferrochromium from said plasma arc furnace.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий извлечение указанного расплавленного шлака из указанной плазменно-дуговой печи и гранулирование указанного извлеченного расплавленного шлака с образованием сухих частиц гранулированного шлака.2. The method of claim 1 further comprising recovering said molten slag from said plasma arc furnace and granulating said recovered molten slag to form dry particles of granular slag.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная плазменно-дуговая печь включает по меньшей мере один электрод дуги прямого действия.3. The method according to claim 1, characterized in that said plasma-arc furnace includes at least one direct arc electrode.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная плазменно-дуговая печь включает до трех графитовых горелок.4. The method according to claim 1, characterized in that said plasma-arc furnace includes up to three graphite torches.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный способ является непрерывным.5. The method according to claim 1, characterized in that said method is continuous.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество алюминиевых гранул, применяемых в указанной смеси материалов сырья, эквивалентно приблизительно от 105 до 120% от стехиометрического количества алюминия, необходимого для взаимодействия с указанной хромитной рудой в указанной смеси материалов сырья.6. The method of claim 1, wherein the amount of aluminum granules used in said mixture of raw materials is equivalent to about 105 to 120% of the stoichiometric amount of aluminum required to react with said chromite ore in said mixture of raw materials.

7. Способ по п.1, дополнительно включающий извлечение расплавленного шлака из указанной плазменно-дуговой печи через летку, и приложение дополнительного тепла к указанному расплавленному шлаку в указанной летке.7. The method of claim 1 further comprising withdrawing molten slag from said plasma arc furnace through a taphole and applying additional heat to said molten slag in said taphole.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что указанное дополнительное тепло представляет собой индукционное нагревание.8. Method according to claim 7, characterized in that said additional heat is induction heating.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что указанное индукционное нагревание обеспечивают при помощи индукционной нагревательной спирали и трубки токоприемника из карбида кремния, расположенной в указанной летке.9. Method according to claim 8, characterized in that said induction heating is provided by means of an induction heating coil and a silicon carbide current collector tube located in said tap hole.

10. Способ по п.1, дополнительно включающий извлечение расплавленного шлака из указанной плазменно-дуговой печи через летку, причем указанная летка направлена вверх под острым углом, благодаря чему при попадании расплавленного низкоуглеродистого феррохрома в указанный шлак указанный расплавленный низкоуглеродистый феррохром будет падать или стекать вниз по указанной летке в указанную плазменно-дуговую печь по причине того, что указанный расплавленный низкоуглеродистый феррохром имеет большую плотность, чем указанный шлак.10. The method according to claim 1, further comprising extracting molten slag from said plasma-arc furnace through a taphole, wherein said taphole is directed upward at an acute angle, so that when molten low-carbon ferrochrome enters said slag, said molten low-carbon ferrochrome will fall or flow down through said taphole into said plasma-arc furnace due to the fact that said molten low-carbon ferrochrome has a higher density than said slag.

11. Способ по п.1, дополнительно включающий извлечение расплавленного шлака непрерывно из указанной плазменно-дуговой печи через трубку из карбида кремния, образующую часть летки, и приложение дополнительного тепла к указанному расплавленному шлаку внутри трубки в летке.11. The method of claim 1 further comprising withdrawing molten slag continuously from said plasma arc furnace through a silicon carbide tube forming part of the taphole and applying additional heat to said molten slag within the taphole tube.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что в указанную плазменно-дуговую печь подают азот под давлением выше атмосферного давления для предотвращения проникновения кислорода внутрь указан-12. The method according to claim 1, characterized in that nitrogen is supplied to the specified plasma-arc furnace at a pressure above atmospheric pressure to prevent the penetration of oxygen into the specified

- 11 042981 ной плазменно-дуговой печи.- 11 042981 plasma-arc furnace.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что указанный азот нагревают и указанное давление составляет по меньшей мере 0,5 дюйм водяного столба (124,4 Па) выше атмосферного давления.13. The method of claim 12, wherein said nitrogen is heated and said pressure is at least 0.5 inches of water (124.4 Pa) above atmospheric pressure.

14. Способ получения металла или сплава металлов из материалов сырья, находящихся в камере плазменно-дуговой печи, при этом указанный металл или сплав металлов содержит низкоуглеродистый феррохром, и указанный способ включает обеспечение трех отдельных электрически изолированных графитовых катодных дуговых электродов постоянного тока в указанной печи над указанными материалами сырья в указанной камере;14. A method for producing a metal or metal alloy from raw materials located in a plasma arc furnace chamber, wherein said metal or metal alloy contains low carbon ferrochromium, and said method includes providing three separate electrically insulated DC graphite cathode arc electrodes in said furnace above said raw materials in said chamber;

обеспечение регулируемого и поддающегося регулировке выхода постоянного тока к каждому из указанных электрически изолированных графитовых катодных дуговых электродов постоянного тока от источников тока плазмы для инициирования соответствующей плазменной дуги от каждого из указанных графитовых катодных дуговых электродов постоянного тока для нагревания указанных материалов сырья в указанной камере для получения ванны из расплавленного материала в указанной камере;providing a regulated and adjustable DC output to each of said electrically insulated DC graphite cathode arc electrodes from plasma current sources to initiate a respective plasma arc from each of said DC graphite cathode arc electrodes to heat said raw materials in said bath chamber from molten material in said chamber;

индивидуальную регулировку высоты каждого из указанных графитовых катодных дуговых электродов постоянного тока по отношению к указанным материалам сырья до достижения желаемого напряжения для получения ванны из расплавленного материала в указанной камере, указанное напряжение варьируется в зависимости от суммы сопротивления плазменной дуги над указанной расплавленной ванной и сопротивления плазменной дуги в указанной ванне из расплавленного материала; и перемешивание указанной ванны из расплавленного материала, причем указанное перемешивание получают в результате протекания тока через указанную ванну из расплавленного материала, что обеспечивает джоулев нагрев в сочетании с магнитным эффектом протекания тока через указанную ванну из расплавленного материала, результатом чего является волновое действие или перемешивающее движение в указанной ванне из расплавленного материала, где материалы сырья содержат гранулы алюминиевых отходов, жженую известь, кремнеземный песок и хромитную руду, причем указанная хромитная руда содержит оксид хрома и оксид железа, указанные материалы сырья находятся в стехиометрическом соотношении для восстановления указанных оксида хрома и оксида железа с образованием низкоуглеродистого феррохрома, и где нагревание указанных материалов сырья в указанной плазменно-дуговой печи до температуры в диапазоне приблизительно от 1650 до 1850°С, при этом алюминий в указанных алюминиевых гранулах действует в качестве восстанавливающего агента для протекания экзотермической реакции восстановления указанных оксида хрома и оксида железа в указанной хромитной руде с образованием расплавленного низкоуглеродистого феррохрома с расплавленным шлаком, плавающим на поверхности указанного расплавленного низкоуглеродистого феррохрома.individually adjusting the height of each of said DC graphite cathode arc electrodes with respect to said raw materials until the desired voltage is reached to produce a pool of molten material in said chamber, said voltage varies depending on the sum of the plasma arc resistance over said molten pool and the plasma arc resistance in said bath of molten material; and agitation of said molten material bath, said agitation being obtained by current flowing through said molten material bath providing Joule heating in combination with the magnetic effect of current flowing through said molten material bath resulting in a wave action or mixing motion in said molten material bath, wherein the raw materials contain waste aluminum granules, burnt lime, silica sand and chromite ore, wherein said chromite ore contains chromium oxide and iron oxide, said raw materials are in a stoichiometric ratio to reduce said chromium oxide and iron oxide with the formation of low carbon ferrochromium, and where the heating of these raw materials in the specified plasma-arc furnace to a temperature in the range from about 1650 to 1850°C, while the aluminum in the specified aluminum granules acts as a reducing agent for the occurrence of an exothermic reduction reaction of the specified chromium oxide and oxide iron in said chromite ore to form molten low carbon ferrochrome with molten slag floating on the surface of said molten low carbon ferrochrome.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что указанное инициирование указанных плазменных дуг осуществляют путем подачи энергии на указанные источники тока плазмы, опускания указанных графитовых катодных дуговых электродов постоянного тока до контакта со слоем указанного металла или сплава металлов, покрывающим возвратные анодные электроды, направленные вверх в указанную ванну из расплавленного материала, и выбора стартового тока для приложения указанными источниками тока плазмы, чтобы вызвать протекание тока, после чего указанные графитовые катодные дуговые электроды постоянного тока поднимают до достижения желаемого напряжения.15. The method according to claim 14, characterized in that said initiation of said plasma arcs is carried out by applying energy to said plasma current sources, lowering said DC graphite cathode arc electrodes until contact with a layer of said metal or metal alloy covering the return anode electrodes, directed upwards into said bath of molten material, and selecting a starting current to be applied by said plasma current sources to cause current to flow, after which said direct current graphite cathode arc electrodes are raised until the desired voltage is reached.

16. Способ по п.15, дополнительно включающий обеспечение кусочков указанного металла или сплава металлов в указанной камере, в которой находится указанная ванна из расплавленного материала, для создания слоя указанного металла или сплава металлов в контакте с указанными возвратными анодными электродами.16. The method of claim 15, further comprising providing pieces of said metal or metal alloy in said chamber containing said bath of molten material to form a layer of said metal or metal alloy in contact with said anode return electrodes.

17. Способ по п.14, дополнительно включающий поддержание указанных графитовых катодных дуговых электродов постоянного тока на заданной высоте и варьирование указанного выхода постоянного тока на каждом из указанных источников тока плазмы в режиме синусоидальной или квадратной волны в заданном диапазоне, чтобы содействовать перемешиванию и одновременному поддержанию температуры указанной ванны из расплавленного материала.17. The method of claim 14, further comprising maintaining said DC graphite cathode arc electrodes at a predetermined height and varying said DC output at each of said plasma current sources in a sine or square wave mode over a predetermined range to promote mixing and simultaneously maintain temperature of said bath of molten material.

18. Способ по п.14, дополнительно включающий регулирование указанного выхода постоянного тока на каждом из указанных источников тока плазмы так, чтобы наблюдался сдвиг во времени на 120° для распределения местного перемешивающего действия по всей ванне из расплавленного материала.18. The method of claim 14, further comprising adjusting said DC output on each of said plasma current sources such that a 120° time shift is observed to distribute local mixing action throughout the molten bath.