Марганцевого агломерата

В целях проверки пригодности двухступенчатого плавильного агрегата для термической переработки других тугоплавких негорючих материалов, а также материалов с более грубым помолом были проведены опыты по расплавлению чистого железорудного концентрата и марганцевых концентратов.

Расплавление марганцевых концентратов, характеризуемых более грубым помолом, чем железорудный концентрат и мартеновская шихта, проводились при режимных параметрах, близких к параметрам опытов с расплавлением мартеновских шлаков.

условного топлива. Значительная часть этого газа используется путем сжигания в котлах. Разрабатываются методы использования газа от ферросплавных печей для предварительного восстановления марганцевых концентратов перед электропечной плавкой.

Одновременно ведутся работы по окатыванию и брикетированию марганцевых руд. В 1976 г. на ЗЗФ введена в эксплуатацию брикетировочная фабрика для получения брикетов из марганцевой руды и моношихтовых брикетов для выплавки углеродистого ферромарганца и силикомарганца по технологии ГПИ им. В. И. Ленина (А. Т. Хвичия, С. М. Мазмишвили). В работе [41] показано, что путем термобрикетирования можно получать удовлетворительные по физико-механическим, химическим и металлургическим свойствам термобрикеты из мелких марганцевых концентратов и отдельных видов малофосфористых торфов. В составе шихты было 60—70 % концентрата и 40—30 % торфа. Прочность на сжатие составляла 10—15 кН/на брикет.

А. И. Хвичия с сотрудниками разработал способы подготовки марганцевой руды к плавке методом получения моношихты и брикетов моношихты из марганцевых концентратов и угля [35, с. 69]. Опубликованы работы, посвященные изучению состава, обогащению и оценке качества хромовых руд, используемых при выплавке ферросплавов [40]. Растет и доля порошковых руд в общей добыче их. В настоящее время масштабы промышленного обогащения хромитовых руд еще невелики. Доля хромитовых концентратов всех сортов в экспорте хромовых руд не превышает 8—10 %. Однако с каждым годом она увеличивается и имеет тенденцию к быстрому росту в связи с истощением запасов богатых кусковых хромитовых руд. В настоящее время все более острой становится проблема получения концентратов этих сортов из бедных хромитовых руд путем их обогащения и последующего окомкования или брикетирования полученных концентратов. В промышленной практике применяют гравитационные методы обогащения (отсадку, обогащение в тяжелых суспензиях, концентрацию на столах и на винтовых сепараторах), флотацию и сухую магнитную сепарацию в сильном магнитном поле. Для улучшения работы печей при использовании порошковых хромовых руд практикуется ряд способов подготовки руды: 1) получение и обжиг окатышей из тонкоизмельченных руды и угля при 1300 °С во вращающейся трубчатой печи и подача горячих окатышей в электропечь; 2) агломерация руды в присутствии флюсов на машинах конвейерного типа; 3) использование сырых окатышей и брикетов; 4) совместный обжиг ру-Ды и известняка в трубчатых вращающихся печах и т. д. Эффективность предварительной подготовки хромовой руды путем брикетирования шихты при производстве феррохрома показана в работе [42].

Таблица 38. Химический состав марганцевых руд и концентратов

марганцевых концентратов ТУ 14-9-160—78.

Трудности удаления фосфора объясняются тесной связью фосфора с марганцевыми минералами руды. На рис. 22 приведены данные М. И. Гасика по распределению фосфора, марганца, кальция и кремния между минеральными составляющими марганцевой руды. Как видно из рис. 22, высокому содержанию (интенсивности излучения) марганца в минерале соответствует и повышенная концентрация (интенсивность излучения) фосфора [25, с. 50—53]. Вопросу обогащения и дефосфо-рации марганцевых руд посвящено много работ [1, с. 5, 29, 40 и др.]. Трудности дефосфорации марганцевых руд при их обогащении требу-Юг организации селективной добычи и обогащения руд с пониженным содержанием фосфора и легко обогатимых руд, разработки новых методов дефосфорации марганцевых руд, а также подготовки марганцевого сырья к плавке. Большое число разработанных химических методов дефосфорации марганцевых концентратов объясняется большим разнообразием как видов руд, так и форм содержания в них фосфора. При дитионатном методе через суспензию из шлама и раствора дитио-ната кальция (Т:Ж=1:4) пропускают газ, содержащий SO2 и SO3. Растворяясь в воде, эти газы образуют сернистую и серную кислоты. " сернистой кислоте интенсивно растворяются оксиды марганца с

Таблица 40. Требования к качеству марганцевых концентратов чиатурского бассейна по ТУ 14-9-157—78 (взамен ТУ 14-9-50—73)

Таблица 41. Требования к качеству оксидных и окисленных (О), карбонатных (К) и карбонатно-оксидиых (КО) марганцевых концентратов Марганецкого ГОКа Никопольского бассейна по ТУ 14-9-172—79

метод основан на использовании различия химического сродства марганца и фосфора к кислороду. При внедрении новых экономичных способов дефосфорации марганцевых концентратов может быть получен большой экономический эффект [85]. Применение мелких и влажных концентратов в плавке снижает технико-экономические показатели и небезопасно для обслуживающего персонала, поэтому при подготовке марганцевых концентратов к электроплавке их сушат. На рис. 23 показана печь для сушки марганцевых концентратов в слое на газовой подушке. Такая печь на НЗФ имеет производительность 61,5 т/ч при расходе природного газа 7,6 м3 на Л т влажного концентрата (15,4 % влаги).

Экономия применительно к предприятию мощностью 450 тыс. т/год марганцевого агломерата при замене последнего рудноторфяными термобрикетами только по подготовке сырья может составлять -~ 5 млн. руб/год.

Полученный агломерат содержит 40—50 % М° и <0,9 % С, крупность его 5—200 мм. При получении агломератов из смеси никопольских концентратов 1-го и 2-го сортов и концентратов 2-го и 3-го сорта Д. А. Кисейным было установлено, что содержание возврата в шихте должно быть —25 % и влажность концентрата не должна превышать 9—10%. Существует оптимальное содержание углерода в шихте. При увеличении содержания углерода до 8 % происходит оплавление верхних слоев шихты, вследствие чего ухудшается газопроницаемость и нижние слои шихты остаются непропеченными. Снижение его до 5 % ухудшает прочность агломерата вследствие недостаточного количества жидкой фазы. Необходимость усреднения марганцевых концентратов очевидна. Важной задачей является освоение производства агломерата из карбонатных руд. При этом следует отметить предпочтительность использования в электроплавке углеродистого ферромарганца офлюсованного марганцевого агломерата. Однако его получение по проектной технологии не дает удовлетворительных результатов, так как агломерат с основностью 1,4 самопроизвольно рассыпается на воздухе в течение нескольких суток, и, что хуже, такой свежий агломерат полностью разрушается уже в загрузочных воронках электропечи. Улучшение стойкости офлюсованного агломерата добиваются добавками плавикового шпата [87, с. 35—41], железорудного концентрата, доломита и др. [25]. Успешно освоена агломерация с использованием в шихте в качестве флюсующей добавки гранулированного шлака от производства углеродистого ферромарганца следующего состава, %: SiO2 34,6; FeO 0,3; А12О3 3,8; СаО 37,9; MgO 2,1; Мп 14,64; Р 0,007. Использование при выплавке силико-марганца марки СМн17 такого агломерата на НЗФ обеспечило экономию 338 тыс. руб в год.

фракции сплавов целесообразно брикетировать [90]. Отмечено, что растворение брикетов и усвоение из них марганца сталью выше, чем при использовании кусковых ферросплавов. Важнейшее значение имеет правильное использование отвальных шлаков, в которых теряется 22,2 % Мп из общих потерь его 28,1 % [91]. Основное количество шлака в настоящее время используют в строительной индустрии и это ведет к безвозвратным потерям марганца. Для снижения этих потерь следует снижать кратность шлака и содержание в нем марганца, а также увеличивать использование шлаков в металлургических переделах, например, при производстве силикомарганца в виде шлакоугольных брикетов. О. В. Курнушко [92] показал возможность использования шлаков от производства высокоуглеродистого ферромарганца в доменном производстве. Значительный интерес представляет разработанный в Канаде способ переплава шлака в плазменно-дуговом реакторе с удлиненной дугой косвенного нагрева. Полученный ферромарганец содержал 70— 90 % Mn, <0,01 %P, <0,01 S и от 0,3 до 8 % Si в зависимости от назначения сплава. Извлечение марганца из шлака составляло >75 %. Освоена технология производства марганцевого агломерата, офлюсованного таким гранулированным шлаком, что позволило уменьшить расход марганцевого сырья и коксовой мелочи. При этом снизилась стоимость 1 т агломерата на 0,83 руб, а использование такого шлака для производства СМн17 в условиях НЗФ дало экономию 338 тыс. руб/год.

Шлак имеет следующий состав, %: МпО 62,0—66,0; SiO2 25—27; FeO 0,2—0,6; CaO 3,5—5,0; А12О3 2,0—4,0; MgO 1,0—2,0; Р 0,01—0,017. В. С. Зельдин рекомендует поддерживать основность (CaO + MgO)/SiO2=s:0,15-:-0,20i Повышение основности шлака нежелательно, так как способствует увеличению восстановления марганца в попутный сплав и ухудшает условия дефосфорации шлака. Выпуск шлака производится два—три раза в смену в стальные нефутерованные ковши и один раз в двое суток выпускают в ошлакованный ковш образующийся железомарганцевый сплав («попутный металл»), содержащий 52—62% Мщ •28—37 % Fe, 3,0—6,0 % С, 0,5-2,7 % Si и 2,5—4,0 % Р, который находит применение при выплавке автоматной стали; количество его невелико: 50—70 кг на 1 т шлака. Полезное использование марганца составляет 94 %. Расход материалов и электроэнергии на 1 баз. т бесфосфористого шлака (полученного описанным способом) были приведены в табл. 45. Непрерывным процессом плавку шлака ведут в печи РКЗ-16,5 при плотности тока на самоспекающихся электродах 5 А/см2 и рабочем напряжении 170—185 В, В шихту на 100 кг марганцевого неофлюсованного агломерата с 44 % Мп вводят 6,25 кг коксика. Добавка 4—5 кг чугунной стружки снижает удельный расход агломерата на 15—18%, кокса — на 25—30% и электроэнергии — на 7,5— 8 %• При этом содержание фосфора в шлаке не превышает 0,02 %. Давление газа под сводом печи должно составлять 2—5 Па и температура 100—300 °С. Состав газа, %: Н2^ ^6, СО 70—80, О2<<2. Распределение элементов приведено в табл. 50. Улучшение производства достигнуто введением в шихту щелочей в виде 7,7 кг пегматита на 100 кг марганцевого агломерата; при этом увеличилось на 6,5 % извлечение марганца в шлак, снизился на 576 МДж (160 кВт-ч) удельный расход электроэнергии, повысилась производительность печи на 10 % и выход шлака марки А на 21 %. Примерный состав полученного шлака следующий, %: МпО 55,5, (Мп 43); SiO2 27,8; Р2О5 0,057; (Р 0,025); А12О3 4,1; СаО 5,1; MgO 1,7; Fe 2,8; FeO 0,3; 1,1 п. п. п.

Шихтовка сырья для выплавки силикомарганца может чметь различные варианты. Примерный состав колоши пихты при выплавке СМн17 приведен в табл. 51. Тот или шой набор материалов определяется как стремлением максимально полно использовать шлаки других производств, гак и заданным составом сплава, прежде всего, по содер-канию фосфора. Применение при выплавке СМн17 в рудной части шихты неофлюсованного марганцевого агломерата позволило улучшить технико-экономические показатели процесса. Выплавку СМн17 в закрытой печи РПЗ-48 ведут при рабочем напряжении 198—218,5 В и токе 106—96 кА. Загрузка шихты непрерывная, нижний конец электрода должен находиться от подины на расстоянии 0,9—1,2 м (длина электрода ниже контактных щек 3—3,3 м). Нормальная работа печи характеризуется устойчивой посадкой электродов, равномерным сходом шихты; давление газа под сводом должно составлять 3—5 Па, температура ^750°С и состав <8% Н2, 70—80% СО и ==? 1 % О2. Количество отходящего газа—8000 м3/ч. Основность шлака 0,3—0,4 и содержание в нем марганца не более 15 %. Выпуск сплава производится четыре раза в смену в футерованный алюмо-силикатным кирпичом ковш, а шлака в стальные нефутерованные чаши вместимостью 11 м3. Продолжительность вы-[уска 20—40 мин. Сплав разливают на машине в чушки, а :лак направляют в цех шлакопереработки. Грануляцией от-.ального шлака может быть получена шлаковая пемза вы-окого качества. Примерный состав шлака следующий, %: In 74,9; Si 17,2; Р 0,28; Fe 6,22; С 1,6, состав отвального мака, %: SiO2 50,78; Р2О5 0,05; FeO 0,52; А12О3 10,66; СаО 12,48; MgO 3,65. Кратность шлака 0,65—0,75. В ходе плавки необходимо обеспечить полную токовую нагрузку. В случае падения тока вводят дополнительное количество коксика. Недопустима работа с высокой посадкой электродов (с избытком восстановителя) или с короткими электродами (выбросы и обвалы шихты), что приводит к захола-живанию горна печи и снижению производительности.

бесфосфористого шлака (48 % Мп) марганцевого агломерата (48 % Мп) ....... ... 895 775 396 1675

Перспективно использование для выплавки силикомарганца марганцевого агломерата, офлюсованного оксидом магния [1, с. 41—42],

Экономия применительно к предприятию мощностью 450 тыс. т/год марганцевого агломерата при замене последнего рудноторфяными термобрикетами только по подготовке сырья может составлять -~ 5 млн. руб/год.

Полученный агломерат содержит 40—50 % М° и <0,9 % С, крупность его 5—200 мм. При получении агломератов из смеси никопольских концентратов 1-го и 2-го сортов и концентратов 2-го и 3-го сорта Д. А. Кисейным было установлено, что содержание возврата в шихте должно быть ~25 % и влажность концентрата не должна превышать 9—10%. Существует оптимальное содержание углерода в шихте. При увеличении содержания углерода до 8 % происходит оплавление верхних слоев шихты, вследствие чего ухудшается газопроницаемость и нижние слои шихты остаются непропеченными. Снижение его до 5 % ухудшает прочность агломерата вследствие недостаточного количества жидкой фазы. Необходимость усреднения марганцевых концентратов очевидна. Важной задачей является освоение производства агломерата из карбонатных руд. При этом следует отметить предпочтительность использования в электроплавке углеродистого ферромарганца офлюсованного марганцевого агломерата. Однако его получение по проектной технологии не дает удовлетворительных результатов, так как агломерат с основностью 1,4 самопроизвольно рассыпается на воздухе в течение нескольких суток, и, что хуже, такой свежий агломерат полностью разрушается уже в загрузочных воронках электропечи. Улучшение стойкости офлюсованного агломерата добиваются добавками плавикового шпата [87, с. 35—41], железорудного концентрата, доломита и др. [25]. Успешно освоена агломерация с использованием в шихте в качестве флюсующей добавки гранулированного шлака от производства углеродистого ферромарганца следующего состава, %: SiO2 34,6; FeO 0,3; А12О3 3,8; СаО 37,9; MgO 2,1; Мп 14,64; Р 0,007. Использование при выплавке силико-марганца марки СМн17 такого агломерата на НЗФ обеспечило экономию 338 тыс. руб в год.

фракции сплавов целесообразно брикетировать [90]. Отмечено, что растворение брикетов и усвоение из них марганца сталью выше, чем при использовании кусковых ферросплавов. Важнейшее значение имеет правильное использование отвальных шлаков, в которых теряется 22,2 % Мп из общих потерь его 28,1 % [91]. Основное количество шлака в настоящее время используют в строительной индустрии и это ведет к безвозвратным потерям марганца. Для снижения этих потерь следует снижать кратность шлака и содержание в нем марганца, а также увеличивать использование шлаков в металлургических переделах, например, при производстве силикомарганца в виде шлакоугольных брикетов. О. В. Курнушко [92] показал возможность использования шлаков от производства высокоуглеродистого ферромарганца в доменном производстве. Значительный интерес представляет разработанный в Канаде способ переплава шлака в плазменно-дуговом реакторе с удлиненной дугой косвенного нагрева. Полученный ферромарганец содержал 70— 90 % Mn, <0,01 %P, <0,01 S и от 0,3 до 8 % Si в зависимости от назначения сплава. Извлечение марганца из шлака составляло >75 %. Освоена технология производства марганцевого агломерата, офлюсованного таким гранулированным шлаком, что позволило уменьшить расход марганцевого сырья и коксовой мелочи. При этом снизилась стоимость 1 т агломерата на 0,83 руб, а использование такого шлака для производства СМн17 в условиях НЗФ дало экономию 338 тыс. руб/год.

Шлак имеет следующий состав, %: МпО 62,0—66,0; SiO2 25—27; FeO 0,2—0,6; CaO 3,5—5,0; А12О3 2,0—4,0; MgO 1,0—2,0; Р 0,01—0,017. В. С. Зельдин рекомендует поддерживать основность (CaO + MgO)/SiO2^0,15-:-0,20i Повышение основности шлака нежелательно, так как способствует увеличению восстановления марганца в попутный сплав и ухудшает условия дефосфорации шлака. Выпуск шлака производится два—три раза в смену в стальные нефутерованные ковши и один раз в двое суток выпускают в ошлакованный ковш образующийся железомарганцевый сплав («попутный металл»), содержащий 52—62% Мщ '28—37 % Fe, 3,0—6,0 % С, 0,5-2,7 % Si и 2,5—4,0 % Р, который находит применение при выплавке автоматной стали; количество его невелико: 50—70 кг на 1 т шлака. Полезное использование марганца составляет 94 %. Расход материалов и электроэнергии на 1 баз. т бесфосфористого шлака (полученного описанным способом) были приведены в табл. 45. Непрерывным процессом плавку шлака ведут в печи РКЗ-16,5 при плотности тока на самоспекающихся электродах 5 А/см2 и рабочем напряжении 170—185 В, В шихту на 100 кг марганцевого неофлюсованного агломерата с 44 % Мп вводят 6,25 кг коксика. Добавка 4—5 кг чугунной стружки снижает удельный расход агломерата на 15—18%, кокса — на 25—30% и электроэнергии — на 7,5— 8 %. При этом содержание фосфора в шлаке не превышает 0,02 %. Давление газа под сводом печи должно составлять 2—5 Па и температура 100—300 °С. Состав газа, %: Н2^ ^6, СО 70—80, О2<2. Распределение элементов приведено в табл. 50. Улучшение производства достигнуто введением в шихту щелочей в виде 7,7 кг пегматита на 100 кг марганцевого агломерата; при этом увеличилось на 6,5 % извлечение марганца в шлак, снизился на 576 МДж (160 кВт-ч) удельный расход электроэнергии, повысилась производительность печи на 10 % и выход шлака марки А на 21 %. Примерный состав полученного шлака следующий, %• МпО 55,5, (Мп 43); SiO2 27,8; Р2О5 0,057; (Р 0,025); А12О3 4,1; СаО 5,1; MgO 1,7; Fe 2,8; FeO 0,3; 1,1 п. п. п.