5 Ферросиликомарганец электротермиясы

Ферросиликомарганецті рафинадталған ферромарганец пен металдық марганец өндірісінде жартылай өнім ретінде (CMн25, CMн22), сонымен қатар болат балқытуда легірлеуші қоспа және эффективті кешенді қышқылсыздандырғыш (СМн17) ретінде қолданылады. Силикомарганец маркаларының белгіленуі мен химиялық құрамы 7.10 кестеде келтірілген.

Украина мен Грузияда силикомарганецті балқытқанда марганец шикізаты ретінде марганецті кен мен фасфорсыз марганецті қож қоспасы қолданылады. Шикіқұрамда қожды қолдану кендер құрамында фасфор мөлшерінің жоғары болуымен түсіндіріледі.

Қазахстанда силикомарганец Ақсу ферроқорту зауытында (Тұр, Шығыс Қамыс, Үшқатын III) және (Бұғаш), «Химпром» АҚ-да (Тараз қ.) балқытылады. Шикіқұрам материалдары ретінде марганец концентраттарының қоспасы, кварцит, доломит, Қытай коксы, Екібастұз көмірі және арнайы кокс қолданылады.

Силикомарганец үздіксіз көімтегітермиялық әдіспен балқытады. Ферросиликомарганецті көміртегітермиялық әдіспен балқыту технологиясы марганец пен кремнийдің шикіқұрам материалдарынан тотықсыздандырғыш көміртегісімен тотықсыздануына негізделген. Силикомарганец құрамында көміртегі мөлшері кремний концентрациясына тәуелді: кремний неғұрлым көп болса, соғұрлым көміртегі төмен болады.

Кесте 10 – ГОСТ 4756-91 бойынша ферросиликомарганецтің химиялық құрамы

Марка	Si	Mn	C	P			S
				А	Б
		артық	кем
MнC25	>25	60	0,5	0,05	0,25	0,02
MнC22	20-25	65	1,0	0,10	0,35	0,02
MнC17	15-20	65	2,5	0,10	0,60	0,02
MнC12	10-15	65	3,5	0,10	0,60	0,02

Кесте 11 – ГОСТ 4756-91 бойынша ферросиликомарганецтің химиялық құрамы

Марка	Si	Mn	C	P	S
			кем
FeMnSi12	10-15	60-75	3,5	0,35	0,03
FeMnSi18 FeMnSi18LP	15-20	60-75	2,5	0,35 0,15	0,03
FeMnSi22HP FeMnSi22MP FeMnSi22LP	20-25	60-75	1,6	0,30 0,15 0,10	0,03
FeMnSi23HP FeMnSi23MP FeMnSi23LP	20-25	65-75	1,0	0,30 0,15 0,10	0,03
FeMnSi28 FeMnSi28LP	25-30	65-75	0,5	0,20 0,10	0,03
FeMnSi30HP FeMnSi30LP FeMnSi30ЕLP	28-35	57-67	0,1	0,20 0,10 0,05	0,03

Силикомарганецтің түзілу үрдісі келесі сатылардан құралады:

1) үрдіс басында марганецтің жоғарғы оксидтері MnO₂, Mn₂O₃ және Mn₃O₄ CO-ның қатысумен MnO-ға дейін тотықсызданады;

2) MnO тура тотықсыздану реакциясы бойынша карбидке дейін тотықсызданады

MnO + (1+х)C→MnC_x + CO

3) жоғары тампературалар аймағында кремнезем тотықсызданады. Кремний негізінен кремнеземге қанаққан қож балқамасы мен көміртекті тотықсыздандырғыш фазалар бөліну бетінде

(SiO₂) + 2C = [Si]_Mn,Fe+2CO

қатты көміртегімен, сонымен қатар, пештің жоғарғы горизонттарында түзілген металл тамшыларында еріген көміртегімен тотықсызданады

[MnC_x] + (SiO₂) = [MnSiC_x-2] + 2{CO}.

Ферросиликомарганецті балқыту барысында қож құрамынан бір уақытта MnO негізді оксид пен SiO₂ қышқылды оксидті тотықсыздандыру қажет болғандықтан, бұл үрдіс өте күрделі болып саналады. Сондықтан кремний мен марганецтің мүмкіндігінше көп түсімін қамтамасыз ететін қождың оңтайлы негізділігін тандау маңызды роль атқарады.

Қож негізділігі жоғары болғанда марганецтің түсімі жоғары, ал кремнийдің түсімі төмендейді, ал негізділік төмен болғанда керісінше кремнийдің түсімі жоғары, ал марганецтің түсімі төмендейді.

Кесте 12 – Ферросиликомарганецті балқытудың техника-экономикалық көрсеткіштері

Көрсеткіштер	Ақсу	Никополь
Шекіқұрам материалдарының меншікті шығыны, кг/т
Марганец концентраты (48%)	1748	1843
Әктас	-	100
Кварцит	150	285
Доломит	100	-
Тотықсыздандырғыштар барлығы	590	415
Кокс	192	415
Арнайы кокс	140	-
Екібастұз көмірі	550	-
Электродтық масса	38	28,5
Эл. энергияның меншікті шығыны, кВт·сағ/т	4700	4191
Марганец түсімі, % Кремнийдің түсімі, %	80,4 59,6	75,3 50
Қож құрамы,%
MnO	11-14	16-20
CaO	8-11	12-13
SiO2	40-44	40-47
Al2O3	19-22	5-7
MgO	4-5	2,9-3,1
CaO+MgO/SiO2	0,3-0,35	0,3-0,4
Mеталл құрамы, %
Mn	66-70	70-75
Si	17-19	17-18
P	0,13-0,17	0,2-0,6

Қазақстандық жоғары кремнеземді кендерден ферросиликомарганецті балқатқанда CaO+MgO/SiO₂=0,30-0,35 негізділігі оңтайлы деп саналады. Қождың құрамын оқтайландыру үшін оның құрамына MgO (доломит түрінде) және Al₂O₃ (Екібастұз, Бөрілі жоғары күлді көмірлері түрінде) еңгізіледі. Олар қождың электр кедергісін жоғарылатып, тотықсыздану үрдістерінің толық жүруін қамтамасыз ететін жылудың көп мөлшерде бөлінуіне ықпал етеді. Сонымен қатар, олар MnO және SiO₂ оксидтерінің белсенділігін арттырып, тотықсыздану үрдістеріне оң ықпал етеді. Нәтижесінде марганец түсімі 80%-ға, ал кремний түсімі 60%-ға жетеді.

Ферросиликомарганецті балқытудың техника-экономикалық көрсеткіштері 7.12 кестеде келтірілген.