RU2347835C2 - Charge for melting of high carbon ferromanganese - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention refers to metallurgy, particularly to processing of manganese raw material by melting in ore reducing furnaces. Charge contains manganese raw material, carbon reducer and flux. As manganese raw material there is used mixture of concentrate of rare phosphorous manganese ore with ratio P/Mn=0.0052-0.042 and high grade manganese ore with ratio P/Mn≤0.0021 at following ratio of components, wt %: carbon reducer 12-18, flux 8-20, concentrate of rare phosphorous manganese ore with ratio P/Mn=0.0052-0.042 5-40, high grade manganese ore with ratio P/Mn≤0.0021- the rest. The invention facilitates processing low grade native manganese containing materials.

EFFECT: producing carbon ferromanganese with contents of phosphorus less 0,35% without using low-phosphorous manganese slag.

2 tbl

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к переработке марганцеворудного сырья плавкой в рудовосстановительных электропечах, и может быть использовано для переработки бедных фосфористых марганцевых руд с использованием высококачественного марганцевого минерального сырья.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to the processing of manganese ore by smelting in ore-reducing electric furnaces, and can be used for processing poor phosphorous manganese ores using high-quality manganese mineral raw materials.

В настоящее время российские предприятия, производящие высокоуглеродистый ферромарганец, работают в сложных условиях, связанных с отсутствием качественного отечественного марганцевого сырья. Большая часть марганцевых руд России имеет относительно невысокое содержание марганца (19-35% Mn) и отношение Р/Mn=0,0052-0,042, что делает невозможным получение сплавов с содержанием фосфора менее 0,35%. Сплавы с содержанием фосфора более 0,35% значительно дешевле на рынке и не пользуются спросом за рубежом.Currently, Russian enterprises producing high-carbon ferromanganese operate in difficult conditions associated with the lack of high-quality domestic manganese raw materials. Most of the manganese ores in Russia have a relatively low manganese content (19-35% Mn) and the ratio P / Mn = 0.0052-0.042, which makes it impossible to obtain alloys with a phosphorus content of less than 0.35%. Alloys with a phosphorus content of more than 0.35% are much cheaper on the market and are not in demand abroad.

Высококачественные марганцевые руды Габона, ЮАР, Индии, Австралии и некоторых других стран характеризуются высоким содержанием марганца (~50%) и отношением Р/Mn≤0,0021. Они пригодны для производства востребованных на рынке низкофосфористых сплавов. В то же время эти материалы обладают достаточно высокой стоимостью и требуют дополнительных расходов на доставку, а отечественные бедные фосфористые руды являются более дешевым и доступным сырьем.High-quality manganese ores of Gabon, South Africa, India, Australia and some other countries are characterized by a high manganese content (~ 50%) and a P / Mn ratio of ≤0.0021. They are suitable for the production of low phosphorus alloys in demand on the market. At the same time, these materials are quite expensive and require additional shipping costs, and domestic poor phosphorous ores are cheaper and more affordable raw materials.

Известна шихта для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца, состоящая из марганцевого сырья, известняка, металлодобавки, отходов производства и углеродистого восстановителя [Авторское свидетельство СССР №1296619, кл. С22С 33/04, 1987], недостатком которой является получение сплава с высоким содержанием фосфора (>0,55%). Ниже приведен типовой состав колоши, мас.%:Known mixture for the smelting of high-carbon ferromanganese, consisting of manganese raw materials, limestone, metal additives, industrial waste and carbon reducing agent [USSR Author's Certificate No. 1296619, class. C22C 33/04, 1987], the disadvantage of which is to obtain an alloy with a high phosphorus content (> 0.55%). Below is a typical composition of the ears, wt.%:

Углеродистый восстановительCarbon Reducer 12-1612-16 ИзвестнякLimestone 0,1-100,1-10 МеталлодобавкаMetal Additive 2,0-4,02.0-4.0 Отходы производстваWaste production 0,1-5,00.1-5.0 Марганцевый агломерат с отношениемManganese sinter with ratio  

и

, равными 0,20-0,35

and

equal to 0.20-0.35 остальноеrest

Известна шихта для выплавки углеродистого ферромарганца флюсовым способом с содержанием фосфора до 0,35% (Технологическая инструкция на выплавку высокоуглеродистого ферромарганца. ТИ 146-Ф-107-99. Никополь. 1999 г.), состоящая из агломерата, малофосфористого шлака (МФШ), кокса, известняка и железорудных окатышей. Ниже приведен типовой состав колоши, кг (мас.%):Known mixture for smelting carbon ferromanganese flux method with a phosphorus content of up to 0.35% (Technological instructions for smelting high carbon ferromanganese. TI 146-F-107-99. Nikopol. 1999), consisting of agglomerate, low-phosphorus slag (MFS), coke, limestone and iron ore pellets. Below is a typical composition of ears, kg (wt.%):

Агломерат АМНВ-1АAgglomerate AMNV-1A 750 (35,5)750 (35.5) МФШIFS 860 (40,7)860 (40.7) КоксCoke 260 (12,3)260 (12.3) ИзвестнякLimestone 180 (8,5)180 (8.5) ОкатышиPellets 65 (3)65 (3)

К преимуществам данного состава шихты относится возможность использования фосфористого марганцевого сырья, в том числе частично переработанного в малофосфористый шлак.The advantages of this mixture composition include the possibility of using phosphorous manganese raw materials, including partially processed into low phosphorus slag.

Недостатком данной шихты является необходимость использования малофосфористого марганцевого шлака (МФШ) для обеспечения заданного содержания фосфора в сплаве, что требует дополнительной технологической стадии в условиях производства и может быть реализовано лишь на предприятиях, обладающих соответствующими свободными дополнительными мощностями. При этом снижается производительность, повышается удельный расход электроэнергии, снижается извлечение марганца и увеличивается стоимость сырья.The disadvantage of this charge is the need to use low-phosphorous manganese slag (MFS) to provide a given phosphorus content in the alloy, which requires an additional technological stage in the production environment and can only be implemented at enterprises with corresponding free additional capacities. At the same time, productivity decreases, specific energy consumption increases, manganese extraction decreases, and the cost of raw materials increases.

В качестве прототипа взята шихта [Патент № RU 2048581 С1, кл. С22С 33/04, 20.07.1992], позволяющая получать ферромарганец с пониженным содержанием фосфора (<0,5), включающая, мас.%: углеродистый восстановитель 12-15; флюс 10-20; марганецсодержащие отходы 0,1-8,0; железосодержащий материал 1,0-5,0; и марганцевый агломерат с отношением фосфора к марганцу, равным 0,0035-0,0043, остальное. Ниже приведен состав типовой колоши, масс.%:The mixture was taken as a prototype [Patent No. RU 2048581 C1, cl. C22C 33/04, 07.20.1992], which allows to obtain ferromanganese with a low phosphorus content (<0.5), including, wt.%: Carbon reducing agent 12-15; flux 10-20; Manganese-containing waste 0.1-8.0; iron-containing material 1.0-5.0; and manganese agglomerate with a ratio of phosphorus to manganese equal to 0.0035-0.0043, the rest. Below is the composition of a typical spike, wt.%:

Углеродистый восстановительCarbon Reducer 12-1512-15 ФлюсFlux 10-2010-20 Марганецсодержащие отходыManganese-containing waste 0,1-8,00.1-8.0 Железосодержащий материалIron material 1,0-5,01.0-5.0 Марганцевый агломерат с отношениемManganese sinter with ratio   фосфора к марганцу, равным 0,0035-0,0043,phosphorus to manganese equal to 0.0035-0.0043, остальноеrest

К преимуществам шихты относится использование марганецсодержащих отходов.The advantages of the charge include the use of manganese-containing waste.

Недостатком известной шихты является использование марганцевого агломерата с низким содержанием фосфора. Такого сырья в РФ очень мало и применение его в производстве ограничено.A disadvantage of the known mixture is the use of manganese sinter with a low phosphorus content. There are very few such raw materials in the Russian Federation and its use in production is limited.

Целью изобретения является вовлечение в производство низкокачественных марганецсодержащих материалов (концентратов, агломератов) и получение высокоуглеродистого ферромарганца с содержанием фосфора менее 0,35% без использования МФШ.The aim of the invention is the involvement in the production of low-quality manganese-containing materials (concentrates, agglomerates) and the production of high-carbon ferromanganese with a phosphorus content of less than 0.35% without the use of MFS.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая шихта для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца в рудовосстановительных электропечах, содержащая углеродистый восстановитель, флюс и марганецсодержащее сырье, согласно изобретению в качестве марганецсодержащего сырья содержит смесь богатой марганцевой руды с отношением Р/Mn≤0,0021 и концентрата бедной фосфористой марганцевой руды с отношением Р/Mn=0,0052-0,042, при следующем соотношении компонентов, мас.%:This goal is achieved by the fact that the proposed mixture for smelting high-carbon ferromanganese in ore-reducing electric furnaces containing carbonaceous reducing agent, flux and manganese-containing raw materials, according to the invention, as a manganese-containing raw material contains a mixture of rich manganese ore with a ratio of P / Mn≤0.0021 and concentrate of poor phosphorus phosphorus ore with a ratio of P / Mn = 0.0052-0.042, in the following ratio of components, wt.%:

Углеродистый восстановительCarbon Reducer 12-1812-18 ФлюсFlux 8-208-20 Концентрат бедной фосфористойPoor Phosphorous Concentrate   марганцевой руды с отношением Р/Mn=0,0052-0,042manganese ore with a ratio of P / Mn = 0.0052-0.042 5-405-40 Богатая марганцевая рудаRich manganese ore   с отношением Р/Mn≤0,0021with the ratio P / Mn≤0.0021 остальноеrest

Выбор граничных значений предложенных компонентов шихты обусловлен требованиями к составу ферромарганца по ГОСТ 4755 - 91, а также различием в стоимости марганцевых материалов.The choice of the boundary values of the proposed components of the charge is due to the requirements for the composition of ferromanganese according to GOST 4755 - 91, as well as the difference in the cost of manganese materials.

Проведенными исследованиями установлено, что при содержании в шихте более 40 мас.% концентрата бедной фосфористой отечественной марганцевой руды с отношением Р/Mn=0,0052-0,042 содержание фосфора в сплаве превышает 0,35%. С уменьшением доли концентрата бедной фосфористой марганцевой руды с отношением Р/Mn=0,0052-0,042 менее 5 мас.% возрастает стоимость продукции и снижается степень использования отечественного сырья. Соотношение этих шихтовых материалов определяется минимальным количеством присадки богатой марганцевой руды, обеспечивающей содержание в сплаве фосфора менее 0,35%.Studies have established that when the content in the charge is more than 40 wt.% Concentrate of poor phosphorous domestic manganese ore with a ratio of P / Mn = 0.0052-0.042, the phosphorus content in the alloy exceeds 0.35%. With a decrease in the proportion of concentrate of poor phosphorous manganese ore with a ratio of P / Mn = 0.0052-0.042 less than 5 wt.%, The cost of production increases and the degree of use of domestic raw materials decreases. The ratio of these charge materials is determined by the minimum amount of additive rich in manganese ore, providing a phosphorus content of less than 0.35%.

Содержание углеродистого восстановителя в шихте в количестве 12-18 мас.% определено из его стехиометрически необходимого количества на восстановление компонентов шихты с учетом отклонений для регулирования технологического процесса. Недостаток восстановителя (менее 12 мас.%) приводит к снижению степени извлечения марганца, что влечет за собой различного рода нарушения технологического процесса, связанные со шлаковым, электрическим режимами и ухудшением технико-экономических показателей. При избытке восстановителя (более 18 мас.%) происходит неоправданный перерасход восстановителя, увеличивается отношение проводящей и непроводящей частей шихты и, как следствие, нарушается нормальный ход плавки, уменьшается глубина посадки электродов в шихте из-за повышенной электропроводности. Пределы содержания восстановителя 12-18% связаны с соотношением богатой марганцевой руды и концентрата бедной фосфористой марганцевой руды с отношением Р/Mn 0,0052-0,042.The content of the carbonaceous reducing agent in the mixture in an amount of 12-18 wt.% Is determined from its stoichiometrically necessary amount for the recovery of the components of the mixture, taking into account deviations to control the process. The lack of a reducing agent (less than 12 wt.%) Leads to a decrease in the degree of extraction of manganese, which entails various kinds of violations of the process associated with slag, electrical conditions and the deterioration of technical and economic indicators. With an excess of reducing agent (more than 18 wt.%), An unjustified overconsumption of the reducing agent occurs, the ratio of the conductive and non-conductive parts of the charge increases and, as a result, the normal course of melting is violated, the depth of electrode landing in the charge is reduced due to increased electrical conductivity. The limits of the content of the reducing agent 12-18% are associated with the ratio of rich manganese ore and concentrate of poor phosphorous manganese ore with a ratio of P / Mn of 0.0052-0.042.

Пределы содержания флюса обусловлены особенностями карботермического процесса получения ферромарганца. Из опыта работы металлургических предприятий, а также многочисленных исследований было установлено, что оптимальная основность шихты для получения высокоуглеродистого ферромарганца флюсовым способом находится в пределах 1,1-1,3. При недостатке флюса (<8%) снижается степень извлечения марганца. При избытке флюса (>20%) ухудшаются технологические свойства шлака, повышается его кратность и возрастает удельный расход электроэнергии.Flux limits are due to the carbothermic process for producing ferromanganese. From the experience of the metallurgical enterprises, as well as numerous studies, it was found that the optimal basicity of the mixture to obtain high-carbon ferromanganese flux method is in the range of 1.1-1.3. With a lack of flux (<8%), the degree of extraction of manganese decreases. With an excess of flux (> 20%), the technological properties of the slag deteriorate, its multiplicity increases and the specific energy consumption increases.

Изобретение иллюстрируется опытными плавками, проведенными в высокотемпературной установке типа Таммана при температуре 1600°С.The invention is illustrated by experimental swimming trunks carried out in a high-temperature installation of the Tamman type at a temperature of 1600 ° C.

В качестве шихтовых материалов использовались: концентрат тыньинской фосфористой марганцевой руды (Северный Урал), австралийская марганцевая руда, коксик НТМК (86,1% С), известняк Самского месторождения. Химический состав материалов приведен в табл.1.The following materials were used as charge materials: Tyninsky phosphorous manganese ore concentrate (Northern Urals), Australian manganese ore, NTMK coke (86.1% С), limestone of the Samsky deposit. The chemical composition of the materials is given in table 1.

В табл.2 приведены составы шихт и результаты опытных плавок. Проведенные эксперименты показали, что предлагаемый состав шихты обеспечивает получение ферромарганца с содержанием фосфора до 0,35% при содержании марганца в сплаве 81-84% (вблизи верхнего предела по ГОСТ 4755-91).Table 2 shows the compositions of the blends and the results of the experimental melts. The experiments showed that the proposed composition of the charge provides ferromanganese with a phosphorus content of up to 0.35% with a manganese content in the alloy of 81-84% (near the upper limit according to GOST 4755-91).

Экономический эффект от использования предложенного изобретения достигается в основном за счет применения относительно дешевого концентрата бедной фосфористой марганцевой руды с отношением Р/Mn=0,0052-0,042.The economic effect of using the proposed invention is achieved mainly through the use of a relatively cheap concentrate of poor phosphorous manganese ore with a ratio of P / Mn = 0.0052-0.042.

Таблица 1
Химический состав шихтовых материаловTable 1
The chemical composition of the charge materials МатериалMaterial Содержание элементов, мас.%The content of elements, wt.% P/MnP / mn MnMn FeFe SiO₂ SiO ₂ Al₂О₃ Al ₂ About ₃ CaOCaO MgOMgO PP Австралийская рудаAustralian ore 47,147.1 5,85.8 5,65,6 0,460.46 0,90.9 0,40.4 0,100.10 0,00210.0021 Концентрат Тыньинской рудыTyninsky ore concentrate 38,638.6 6,96.9 24,624.6 3,203.20 6,06.0 1,61,6 0,240.24 0,00930.0093 ИзвестнякLimestone -- -- -- -- 5555 0,40.4 -- --

Таблица 2
Состав шихт и результаты опытных лабораторных плавокtable 2
The composition of the charges and the results of experimental laboratory swimming trunks № п/пNo. p / p Материалы, мас.%Materials, wt.% Содержание в сплаве, мас.%The content in the alloy, wt.% ПримечаниеNote Австралийская марганцевая рудаAustralian Manganese Ore Концентрат Тыньинской рудыTyninsky ore concentrate КоксикCoke Известняк (55%СаО)Limestone (55% CaO) MnMn PP 1one 75,5375.53 -- 17,2717.27 7,197.19 84,584.5 0,1780.178 За пределами формулыBeyond the Formula 22 68,4268,42 5,955.95 16,8216.82 8,798.79 84,184.1 0,1990.199   33 58,1658.16 14,5414.54 16,1816.18 11,1011.10 83,483,4 0,2330.233   4four 49,9549.95 21,4021.40 15,6715.67 12,9512.95 82,982.9 0,2620.262   55 38,1938.19 31,2431.24 14,9514.95 15,6015.60 82,182.1 0,3060,306   66 34,4134.41 34,4134.41 14,7214.72 16,4516.45 81,881.8 0,3210.321   77 30,6930.69 37,5137.51 14,4914.49 17,2917.29 81,581.5 0,3370.337   88 27,0427.04 40,5740.57 14,2614.26 18,1118.11 81,281.2 0,3520.352 За пределами формулыBeyond the Formula 99 -- 63,2163.21 12,5812.58 24,2024.20 78,778.7 0,4850.485 За пределами формулыBeyond the Formula

Claims (1)

Шихта для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца в рудовосстановительных печах, содержащая марганецсодержащее сырье, углеродистый восстановитель и флюс, отличающаяся тем, что в качестве марганецсодержащего сырья используют смесь концентрата бедной фосфористой марганцевой руды с отношением Р/Mn=0,0052-0,042 и богатой марганцевой руды с отношением Р/Mn≤0,0021 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углеродистый восстановитель 12-18 флюс 8-20 концентрат бедной фосфористой   марганцевой руды с отношением Р/Mn=0,0052-0,042 5-40 богатая марганцевая руда   с отношением Р/Mn≤0,0021 остальное A mixture for smelting high-carbon ferromanganese in ore-reducing furnaces, containing manganese-containing raw materials, a carbon reducing agent and flux, characterized in that as a manganese-containing raw material, a mixture of a concentrate of poor phosphorous manganese ore with a ratio of P / Mn = 0.0052-0.042 and rich manganese is used P / Mn≤0.0021 in the following ratio of components, wt.%:
carbon reducing agent 12-18 flux 8-20 poor phosphorous concentrate manganese ore with a ratio of P / Mn = 0.0052-0.042 5-40 rich manganese ore with the ratio P / Mn≤0.0021 rest