Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Розенцвейг Я.Д. Краткий справочник ферросплавщика (для рабочих)

.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
10.18 Mб
Скачать

Рис. 40. Схема производства ферромарганца в электрических печах

9*

131

 

Основные

реакции

процесса

Т а б л и ц а 50

 

 

 

 

 

Температура

Теплота реакции

 

 

начала ре­

Реакции

 

акции

Л //298° К

 

 

°с

°к

ккол

кдж

2МпОа = Мп„0, + >/. О, . .

-180

753

19 700

S2 4 8 0

ЗМп.Оз = п30 4 -h'V.O, . .

930

-—1203

24 800

103 830

Мп.,6 , = ЗМпО + ’/-О.,' . . .

1172

U45

55 250

231 320

M nO + С = Мп + СО

.

rwl 4 20

~1693

65 650

274 860

МпО + V3C = VsMiljC + СО

~ I 223

~ W9G

64 450

279 840

V.P.Oj = V»P + 2СО .

~ 765

~1038

05 200

398 580

Мп.Ъ, + = ЗМп + -ICO .

 

 

252 200

1 055 910

Мп30 , + = Mn3C + 4СО .

 

 

213 600

1 040 S40

ферромарганец раз-отвагот либо в плоские чугунные под­ доны, смазанные известковым «молоком», либо на разли­ вочной машине конвейерного тина.

Основные отклонения от нормального хода печи при выплавке углеродистого ферромарганца и способы их устранения показаны в табл. 51.

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 51

 

Нарушения

нормального

хода

процесса

 

при

выплавке углеродистого

ферромарганца

 

Внешние

Изменение

Изменение

Причина

Способ

признаки

состава

состава

устранения

металла

шлака

 

 

Излишне

Низкое

Повышен-

Недостаток

Проверить

глубокая

содержа-

ное со-

восстанови-

состав ма-

посадка элек-

ние крем-

держание

теля или

терпалов

тродов, енн-

ння,

вы-

МпО

изменение

и шихтовку

женне пронз-

сокое

 

 

габаритов

Увеличить

водительностн

содержа­

 

 

шихты

навеску

печи

ние

 

 

 

 

восстанови­

Мелкая по-

фосфора

 

 

Избыток

теля

Повышен-

 

 

Уменьшить

садка

ное со-

 

 

восстанови-

навеску

электродов,

держание

 

 

теля,

очень

восстало-

свищи, по­

кремния

 

 

сухая руда

вптеля

вышенный

 

 

 

 

 

 

 

улет марган­

 

 

 

 

 

 

 

ца

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е ч а н и е .

Изменение

глубины посадки электродов может

быть обусловлено изменением

напряжения

в питающей сети, и это

обязательно должно учитываться при принятии того или другого тех­ нологического решения.

132

РАСЧЕТ ШИХТЫ

ДЛЯ ВЫПЛАВКИ

УГЛЕРОДИСТОГО

Ф ЕРРО М АРГА Н Ц А

БЕС Ф Л Ю С О ВЫ М

М ЕТОДОМ

 

Состав (исходных

материалов

л сплава

приведен

в табл.

52.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

52

 

 

 

Материал

 

 

 

 

 

 

 

Состав, %

 

 

 

 

 

 

 

 

Мп

S i

 

С

Fe

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сплав

........................................

 

 

 

 

 

78

1 .5

6,5

14

0,35

Марганцевая р у д а

 

 

 

 

50

SiO,

 

 

0 , 15

..................

 

 

 

11,0

Кокснк

........................................

 

 

 

 

 

 

80

 

Железная струж ка..................

 

 

 

 

95

 

 

Распределение элементов между металлом и шлаком, а также

улет элементов показаны

 

в табл. 53.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

53

 

 

Элемент

 

 

 

Переходит, %

Улет, %

 

 

 

 

 

в сплав

 

в

шлак

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М п .................................

 

 

 

 

62

 

 

 

28

 

10

 

Fe

................................

 

' . . . .

 

95

 

 

 

5

 

 

S i ..................

 

 

10

 

 

 

90

 

 

р

................................

 

 

 

 

70

 

 

 

5

 

25

 

S

....................................

 

 

 

 

 

 

50

 

50

 

 

Расчет

ведется

на 100

 

кг

марганцевой

руды.

 

 

 

в

Из

100

кг руды

переходит

марганца:

 

 

 

 

 

сплав

 

100

0 ,5

-

0,62

= 31

кг;

 

 

 

в

улет

 

 

 

 

 

 

 

!00

0 Г5

0, 1 =

5

кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получается ферромарганца (78% Мп)

кг.

 

 

 

Сплав

содержит:

31 : 0 ,7 8 =: 39.74

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

углерода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39.74 • 0,065 = 2 ,5 8 кг;

кремния

39 .74 • 0,015 = 0,60 кг;

фосфора

39,74 • 0,0035 = 0,14 кг.

Требуется углерода для восстановления окислов руды: на вос­ становление 36 кг Мп по реакции МпО 4- С « Мп + СО (с учетом улета)

3 6 - 1 2

7,85

кг;

 

55

ill

на

восстановление

0,6

к г

Si

по

реакции

SiO- + 2С = Si + 2СО

 

 

 

0 ,6 •

24

= 0,51

кг;

 

 

 

 

2S

 

 

 

па

восстановление

0.14

кг

Р

по

реакции

Р20 5 + 5С = 2Р + 5СО

 

 

 

° - 1 4 ' 60 0 , !4 кг.

 

 

 

 

62

 

 

 

Всего требуется углерода с учетом 10% избытка (сгорает на ко­ лошнике)

(7,85 + 2,58 + 0,51 + 0, Н ) . 1,1 =* 12,1 кг,

пли сухого коксика

12. 1

15,1 кг.

 

0 . 8

 

 

 

 

Железа должно быть в сплаве

 

 

 

39.74

■0,14 =

5 ,5 6

кг.

Необходимо стружки

^

 

 

 

5,5 6

: 0, 95 =

5,8 5

кг.

Состав шихты, кг:

 

 

 

 

Марганцевая руда . . . .

100

Кокспк с у х о й ..................15,1 С т р у ж к а ............................ 5,85

ПРОИЗВОДСТВО

СИЛИКОМАРГАНЦА

Оиликомарганец с содержанием кремния 14—22% вы­

плавляют в печах мощностью 7500—

10 500 ква

(с угольной

футеровкой)

непрерывным процессом

с закрытым колошни­

ком; вторичное напряжение 440—-148 в.

руда*

(49—52%

Исходные

материалы; марганцевая

Мп, 0,18% Р), .марганцовистый шлак

(38—43% Мп,

0,015—0,030% Р), кварцит (;не менее 96% БЮг, не более 0,012% Р), коксик, железная стр'-ужка, доломит.

Руду и шлак применяют в кусках размером не более 50 мм, кварцит 40—60 мм, кокоик 5—20 мм.

При плавке силикомарганца колошник не нуждается в особом уходе, за исключением равномерной загрузки ших­ ты вокруг электродо!В. Шихта подается в .печь по трубам непосредственно из печных карманов. На 1000 кет . ч электроэнергии должно расходоваться 500 кг р.удношла­

ковой

смеси.

Высота

конусо.в у электродов

~2 5 0 —

300 мм\

посадка электродов 1 ,-2—1,4 м. 43

ходе

плавки

* Допускается

применение

руды, содержащей

до 30%

БЮг.

134

происходит

совместное

восстановление

окислов

марганца

н кремния

углеродам.

Содержание

углерода

в сплаве

зависит от

содержания кремния (рис.

41).

На 1

т оплава

получается

0,4—0,5 т отвального шлака

(20—28% МпО,

45—50% Si02, 6—12% СаО, 11—12% А120 3).

Состав шлака следует тщательно контролировать. Ес­ ли содержание S i02 повышается, шлак становится вязким и плохо выходит из течи. Оплав и шлак выпуакают 4 ра­ за в смену в ковш, футерованный шамотным кирпичом; шлак переливается из ковша в шлаковшо. Оплав марки

0

4

5

12

16

20

2k

28

 

 

 

Содержание кремния. %

 

 

Рис. 41. Зависимость содержания углерода

в

снликомарганце

от содержания

кремния

Симн20 перед разливкой выдерживают в ковше не менее 20 мин с целью уменьшения содержания углерода вслед­

ствие всплывания графита. Из ковша сплав разливают в ребристые изложницы, обмазанные известковым «моло­ ком».

На некоторых заводах оплав разливают с помощью разливочной машины.

Возможные нарушения процесса, наблюдаемые при выплавке оиликомарганца, и способы их устранения при­ ведены в табл. 54.

РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ СИ Л И КО М АРГАН Ц А

В табл. 55 приведен состав сырых материалов.

Расчет ведется на 100 кг рудношлаковой смеси: 75 кг шлака и 25 кг руды. Переход марганца в сплав 82%, в улет 5%. Из 100 кг смеси переходит марганца:

в сплав

75 • 0,82 ■0,40 + 25 ■0,82 ■0,5 = 35,1 кг;

135

W

Т а б л и ц а 54

О

хода процесса при выплавке силикомарганца

Нарушения нормальногс

Нарушение

Причина

Внешние признаки

Накопление в пе­

Недостаток руды, коксика

Недостаточный сход шихты,

чи вязкого шлака

 

 

неустойчивая посадка элек­

 

 

 

тродов.

неустойчивая токовая

 

Повышенное

содержание

нагрузка

на электродах

 

 

 

 

SiO: в шлаках

 

 

 

Снижение

элек-

Форсированный, неравномер-

Мелкая посадка электродов.

тросопротнвлення

ный переплав отходов, избы­

рост токовой нагрузки

шихты

 

ток восстановителя или круп­

 

 

 

ная грануляция его, сухая

 

 

 

руда

 

Рост электросоп­

Недостаток восстановителя

Излишне глубокая посадка

ротивления

шихты

Недостаточное количество

электродов

Снижение содер­

 

жания кремния в

коксика или кварцита в шихте

 

сплаве

 

Избыток кварцита или кок­

 

Повышенное со­

 

держание кремния

сика в шихте

 

в сплаве

 

 

 

Способ исправления

Исправить шихтовку

Уменьшить навеску кварци­ та или увеличить навеску марганцевой руды. В отдель­ ных случаях допускается да­ ча извести или марганцевой РУДЫ

Уменьшить количество переплавляемых отходов

Уменьшить количество вос­ становителя или размер его кусков

Увеличить навеску восста­

новителя Соответственно увеличить

навеску кварцита и коксика

Задать в печь до 250 кг марганцевой руды. Если рост содержания кремния продол­ жается, увеличить навеску руды или снизить навеску кварцита и кокенка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

55

 

Материал

 

 

 

 

 

 

 

Состав, %

 

 

 

 

 

 

 

 

Мп

SiO.

С

Fe

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Марганцовистый ш л а к .........................

 

 

 

 

 

40

 

30

_

_

 

Марганцевая

р у д а

................................

'

 

 

 

 

 

50

 

12

 

Кокснк ......................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

80

 

С т р у ж к а ..................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

95

 

Кварцит ..................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

96

 

Силнкомарганец

 

 

 

 

 

 

 

68

 

Si

0,9

9 . 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 1

 

в улет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75 •

0 ,4

• 0,0 5

+

25 ■0,5 • 0,05 =

2, 13 кг.

 

 

Образуется

сплава

 

(68% Мп)

35,1 : 0,68 = 51,6

кг.

 

 

 

Сплав содержит:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

углерода

 

 

 

51 ,6

• 0,009 =

0,465

кг\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кремния

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

51 ,6

• 0,21 =

 

10,84

кг.

 

 

 

 

Требуется углерода:

 

кг

Мп

из МпО

 

 

 

 

 

на восстановление

37,23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37,23

 

12

=

8, 13 кг;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на восстановление

10,84

кг

Si

из SiO-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10,84

• 24

=

9,2 8

кг;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на науглероживание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,465

кг.

 

 

 

 

 

Всего -8,13 +

9,28 +

0,465

= 17,875

кг

углерода, нлл кокснка с учетом

20% избытка на угар •

17,875

= 27,95 кг >= 28 кг.

 

 

 

Железа должно

 

 

0 ,8 0 ,8 0

 

 

4,65

кг.

 

 

 

быть в сплаве 51,6 ■ 0,09 =

 

 

 

Необходимо

стружки

4,65: 0,95 =

4,9 кг.

 

SiO -: Мп в шихте

Практика

работы

показала,

что

отношение

(не считая

золы

кокса )

должно

быть около

1. в"

шихте

40,5

кг

марганца, следовательно, кремнезема должно быть также 40,5-кг.

Шлак

и

руда вносят 25,5 кг; требуется

дополнительно 40,5—25,5 =

= 15

кг

SiOили 15 : 0,96 = 16,56 кг кварцита.

Состав колоши, кг:

 

 

 

Марганцевая руда . . . .

25

 

 

Ш л ак ....................................

75

 

 

К в а р ц и т .............................

16,56

 

 

Кокснк (сухой) ...............

2 8,0

 

 

Стружка ...................... ...

. 4 ,9

137

ПРОИЗВОДСТВО

РАФИНИРОВАННОГО

ФЕРРОМАРГАНЦА

Рафинированный ферромарганец выплавляют периоди­ ческим процессом с полным проплавлением шихты в пе­

чах

мощностью

1000—2500

ква при напряжении 120—

180

в. Футеровка

печи — магнезитовый

кирпич.

 

Шихтовые материалы:

марганцевая

руда (49—52%

Мп, 0,14—

0,16% Р), известь (не менее 90% СаО, размер

кусков до

80 льи), силикомарганец (содержание

углерода

при выплавке ферромарганца марки

Мн1

— 0,7—11,0%.

марки Мн2— до

1,5%; содержание

фосфора

0,10%;

раз­

мер кусков не более 30 мм).

плавку

зависит

от

Величина навески руды на одну

мощности печи

(при мощности 2500

ква ~ 4600 кг).

 

Окислы марганца руды восстанавливаются

кремнием

силикомарганца; окись кальция извести связывает обра­ зующийся кремнезем, мешая ему соединяться с закисью

марганца и задерживать

марганец в шлаке (табл. 56).

 

Т а б л и ц а 56

Осиооные

реакции процесса

Реакция

2Мп30„ + Si = 6MnO + SiO.................

2MnO + Si — 2Mn + Si<+ ..............

SiO„ + СаО — CaO SiO. ' .....................

Тепловой эффект

AH29S°

К

ккал

кдж

+ 9 9 250

+ 4 15 540

+ 25 650

+ 107 390

—2 1 500

— 90 020

Нагрузку набирают осторожно, опуская электроды на

остаток шлака и не допуская

соприкосновения

электро­

дов с оставшимся металлом,

затем заваливают

шихту.

Для облегчения службы футеровки часть извести загру­ жают ближе к бортам. Если проба показывает, что сплав стандартный (мелкозернистый матовый излом), его вы­ пускают в стальной ковш, заполненный шлаком предыду­ щего выпуска. Избыток шлака переливается во второй ковш, в который затем выпускают сплав следующего выпуска. Из асовша сплав разливают в чугунные излож­ ницы, покрытые тонким слоем известкового «.молока». На некоторых заводах применяют разливочные машины. Если в пробе сплава повышенное содержание кремния (излом

138

блестящий), нужно провести дополнительное рафинирова­ ние сплава, добавив в случае необходимости некоторое количество руды и извести.

Состав получаемого шлака: 26—32% МпО; 27—32% Si02; 33—45% СаО; кратность шлака 2,2—‘2,4; основность

СаО

1,2— 1,4.

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

SiO,

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТ

ШИХТЫ

 

 

 

 

 

 

ДЛЯ ВЫПЛАВКИ

РАФ И Н И РО В АН Н О ГО

 

 

 

 

Ф ЕРРО М АРГА Н Ц А

 

 

 

 

 

 

Расчет ведется

на 100 к г руды.

Состав сырых

материалов при­

веден в

табл. 57«

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

57

 

 

Состав сырых материалов, %

 

 

 

 

Материал

Мп

SiO„

СаО

 

Марганцевая р у д а ........................

50

 

I 1

_

 

Силнкомарганёц ...........................

70

23 (Si)

 

Известь ............. .............................

 

90

 

МпОг руды разлагается до Мп3Оц 48% Мп из руды восстанав­

ливается до металлического состояния, из

них

32%

переходит

в

сплав, 16% улетает; 52% общего количества марганца руды вос­ станавливается до МпО и переходит в шлак. Использование крем­

ния снликомарганца 76%; 24% окисляется кислородом воздуха. Из 100 к г руды восстановится марганца до МпО

100 0 ,5 ■0,5 2 =

26 к г\

до Мп

24 к г .

100 ■0 ,5 ■0 , 48 =

Необходимо кремния:

для восстановления Мп30< до МпО по реакции

2MnaOi -J- Si =

6МпО -j- SiOa

26 ■28.

2 ,2 !

кг;

330

 

 

для восстановления до Мп по реакции

 

МпаО /+ 2Si =

ЗМп + 2SiO,

2 4 -5 6 =

8,14

к г .

165

 

 

Необходимо всего кремния 8,14 + 2,21 = 10,35 кг, или снликомарганца

10,35

= 59,3 к г .

0,76 • 0,23

139

Образуется при

плавке $Ю2

из снлнкомарганца

 

 

 

 

 

 

59,3 - 0.23 - 60

29,4 кг;

 

 

 

 

 

 

28

 

 

 

 

вносится SiOs

рудой

 

 

 

 

 

 

 

100

- 0 , 1 1 = 1 1

кз.

 

 

 

 

Всего Si02

 

 

 

 

 

 

 

 

11 - Ь 29,4 =

40,4

к г

 

 

 

 

 

 

 

СаО

 

 

 

Для образования

шлака

с

основностью ------

1.4

 

 

необходимо извести

 

 

 

 

SiO.,

 

 

 

40,4

1,4 =

62,8 к г .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,9

 

 

 

 

 

 

Состал колоши, кг:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р у д а ......................................

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

Снлнкомарганец................

 

 

59,3

 

 

 

 

 

Известь.................................

 

 

 

 

62,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

58

 

Состав

рафинированного ферромарганца, %

 

 

Мп

 

 

 

Si

 

 

Р

 

С

 

92,7

 

 

1,69

 

0,22

 

1,17

 

92,0

 

 

2,02

 

0,23

 

1,0В

 

91,8

 

 

 

1.31

 

0,24

 

1,08

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

59

 

 

Примерный

расход

электроэнергии

 

 

и сырых

материалов при

производстве марганцевых

сплавов

 

 

 

 

( на

1

базовую тонну)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Углеро­

Силнко-

Средне-

Наименование

 

 

дистый

углеро­

 

 

Ферро­

марганец

дистый

 

 

 

 

 

 

марганец

(82% Мп)

ферромар­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ганец

 

Марганцевая

руда

(48%

Мп),

2600—

 

700

1450

 

к г ..................................................

 

 

 

 

 

 

 

Шлак бесфлюсового производ-

2700

 

 

 

 

 

 

 

1400

 

 

тва (40% Мп),

к г

....................

 

 

■160—ISO

 

Коксик сухой, к г ....................

 

 

 

450

 

Силикомаргаиец, к г . . . . . .

 

 

 

120

 

970

 

Стружка, к

г ..............................

 

 

 

 

 

 

Кварцит, к

г ..............................

 

 

 

 

 

450

 

Известь, к г

..............................

 

к г

 

 

 

450

 

Электродная масса, ..............

 

 

26

 

27

23

 

Электроэнергия, кот-ч . . . .

3000—

 

3000—

1650

 

Извлечение

марганца, %

 

 

3100

 

4200

61

 

 

.

58—60

 

74

 

140

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ