[RU]

1. Способ производства феррохромного сплава, включающий операции: а) получение шихты для производства окатышей, где шихта для производства окатышей содержит хромитовую руду и карбид кремния в качестве единственного углеродсодержащего материала и единственного восстановителя; б) гранулирование шихты для производства окатышей с получением окатышей; в) спекание окатышей; г) смешивание спеченных окатышей с внешним восстановителем с получением шихты для плавки; д) плавка этой шихты для плавки.

2. Способ по п.1, в котором шихта для производства окатышей дополнительно содержит крепитель.

3. Способ по п.1 или 2, в котором шихта для производства окатышей дополнительно содержит 4-20 мас.% карбида кремния.

4. Способ по одному или более из пп.1-3, в котором хромитовая руда является единственной присутствующей металлической рудой.

5. Способ по одному или более из пп.1-4, в котором хромитовая руда и карбид кремния в шихте для производства окатышей имеют распределение размеров частиц с размером ниже 200 меш в количестве 60-90%.

6. Способ по одному или более из пп.1-5, в котором окатыши имеют размер частиц 8-16 мм.

7. Способ по одному или нескольким из пп.1-6, в котором окатыши представляют собой зеленые окатыши.

8. Способ по п.7, в котором содержание влаги у зеленых окатышей составляет 7-16 мас.%.

9. Способ по п.7 или 8, в котором прочность на сжатие зеленых окатышей составляет 1-3 кг/окатыш.

10. Способ по одному или более из пп.1-9, в котором остаточное содержание углерода у спеченных окатышей составляет ≥10%.

11. Способ по одному или более из пп.1-10, в котором остаточное содержание карбида кремния у спеченных окатышей составляет ≥10%.

12. Способ по одному или более из пп.1-11, в котором полная пористость спеченных окатышей составляет 15-55% по объему.

13. Способ по одному или нескольким из пп.1-12, в котором прочность на сжатие спеченных окатышей составляет ≥200 кг/окатыш, рассчитанная как F _12mm .

14. Способ по одному или более из пп.1-13, в котором спеченные окатыши характеризуются величиной металлизации хрома <5%.

(57) Реферат / Формула:

1. Способ производства феррохромного сплава, включающий операции: а) получение шихты для производства окатышей, где шихта для производства окатышей содержит хромитовую руду и карбид кремния в качестве единственного углеродсодержащего материала и единственного восстановителя; б) гранулирование шихты для производства окатышей с получением окатышей; в) спекание окатышей; г) смешивание спеченных окатышей с внешним восстановителем с получением шихты для плавки; д) плавка этой шихты для плавки.

2. Способ по п.1, в котором шихта для производства окатышей дополнительно содержит крепитель.

3. Способ по п.1 или 2, в котором шихта для производства окатышей дополнительно содержит 4-20 мас.% карбида кремния.

4. Способ по одному или более из пп.1-3, в котором хромитовая руда является единственной присутствующей металлической рудой.

5. Способ по одному или более из пп.1-4, в котором хромитовая руда и карбид кремния в шихте для производства окатышей имеют распределение размеров частиц с размером ниже 200 меш в количестве 60-90%.

6. Способ по одному или более из пп.1-5, в котором окатыши имеют размер частиц 8-16 мм.

7. Способ по одному или нескольким из пп.1-6, в котором окатыши представляют собой зеленые окатыши.

8. Способ по п.7, в котором содержание влаги у зеленых окатышей составляет 7-16 мас.%.

9. Способ по п.7 или 8, в котором прочность на сжатие зеленых окатышей составляет 1-3 кг/окатыш.

10. Способ по одному или более из пп.1-9, в котором остаточное содержание углерода у спеченных окатышей составляет ≥10%.

11. Способ по одному или более из пп.1-10, в котором остаточное содержание карбида кремния у спеченных окатышей составляет ≥10%.

12. Способ по одному или более из пп.1-11, в котором полная пористость спеченных окатышей составляет 15-55% по объему.

13. Способ по одному или нескольким из пп.1-12, в котором прочность на сжатие спеченных окатышей составляет ≥200 кг/окатыш, рассчитанная как F _12mm .

14. Способ по одному или более из пп.1-13, в котором спеченные окатыши характеризуются величиной металлизации хрома <5%.

---

(19)
Евразийское
патентное
ведомство
025858 (13) B1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации
и выдачи патента: 2017.02.28
(21) Номер заявки:
(22) Дата подачи:
(51) Int. Cl. C22B1/24 (2006.01) C22B 5/06 (2006.01) C21C 5/52 (2006.01)
(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОХРОМА
(31) 2014.11.28
(32) PCT/EP2011/070133
(33) WO 2013/071955 2013.05.23
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ОТОТЕК ОЮЙ (FI)
(72) Изобретатель:
Крогерус Хельге, Мякеля Паси (FI)
(74) Представитель:
Поликарпов А.В. (RU)
(56) EP-B1-1274870 US-A-4576637
ABDULABEKOV E.E. ET AL.: "PRODUCTION OF CHROMITE PELLETS FOR SMELTING HIGH-CARBON
FERROCHROMIUM", STEEL IN TRANSLATION, ALLERTON PRESS,
NEW YORK, NY, US, vol. 33, no. 5, 1 January 2003 (2003-01-01), pages 25-28, XP001211624, ISSN: 0967-0912, the whole document
(57) Способ производства феррохромного сплава, включающий операции получения шихты для производства окатышей, где шихта для производства окатышей содержит хромитовую руду и карбид кремния в качестве единственного углеродсодержащего материала и единственного восстановителя; окомкования шихты для производства окатышей с получением окатышей; спекания окатышей с получением спеченных окатышей; смешивания спеченных окатышей с внешним восстановителем с получением шихты для плавки; плавки шихты для плавки.
Изобретение относится к способу производства феррохромного сплава.
Карбид кремния часто используют как восстановитель, который можно применять в металлургических процессах, таких как плавка.
ЕР 1274870 В1 относится к способу плавки, в котором феррохромный сплав производят, добавляя к материалу, содержащему хром и железо в виде оксидов, карбид.
US 4576637 относится к способу приготовления сплавов из окатышей. Окатыши содержат оксид, углеродсодержащий восстановитель и/или карбиды.
Целью настоящего изобретения является разработка усовершенствованного способа производства феррохромного сплава, отличающегося высоким восстановлением железа и хрома.
Неожиданным образом было обнаружено, что наличие карбида кремния в зеленых/сырых окатышах (шихте для спекания) благоприятно для производства спеченных окатышей (процесс спекания) и производства соответствующих сплавов (процесс плавки).
Во время спекания незначительное окисление карбида кремния вызывает выделение тепла внутри окатышей (экзотермические реакции: С -- СО2 и Si -- SiO2), и, следовательно, для процесса спекания не требуется добавления углерода. Другими словами, при использовании карбида кремния для окатышей не требуется дополнительного углерода. Благодаря протеканию упомянутых экзотермических реакций количество топлива (например, бутана), используемого для спекания, намного снижается. Кроме того, металлизация железа является низкой (обычно менее 4%), и, в частности, восстановление хрома во время спекания является незначительным. В связи с этим хромитовая руда используется более эффективно, а энергопотребление снижается, что способствует сохранению природных ресурсов, таких как руда, органическое топливо и энергия. Также следует принять во внимание то, что прочность на сжатие спеченных окатышей была в среднем выше, чем у окатышей без карбида кремния. Еще одно дополнительное свойство: малый расход карбида кремния в течение процесса спекания. Так, карбид кремния еще остается в спеченных окатышах; данный неизрасходованный карбид кремния поддерживает процессы восстановления во время плавки.
При использовании карбида кремния получают спеченные окатыши высокого качества, которые обладают хорошими показателями плавки. Содержание хрома в шлаке при плавке спеченных окатышей без карбида кремния намного выше по сравнению с плавкой спеченных окатышей с карбидом кремния. Таким образом, присутствие карбида кремния в спеченных окатышах уменьшает содержание хрома в шлаке. Кроме этого, восстановление хрома и железа происходило значительно интенсивнее, когда использовались окатыши, содержащие карбид кремния. Как отмечено в данном изобретении выше, окисление карбида кремния является экзотермическим (высвобождается тепловая энергия). Следовательно, для плавки требуется меньше внешнего восстановителя, такого как кокс или металлургический кокс. Таким образом, потребность в органическом топливе снижается, и потребление природных ресурсов сокращается. Дополнительно, наличие карбида кремния увеличивает электрическое сопротивление плавильной шихты, и это влечет за собой снижение потребления электрической энергии, что, в свою очередь, способствует экономии сырьевых материалов.
В рамках данного описания термины "феррохромный сплав" и "карбид кремния" обозначены сокращенно как "FeCr" и "SiC" соответственно.
В первом аспекте изобретение относится к способу производства феррохромного сплава, включающему операции:
a) получение шихты для производства окатышей, при этом шихта для производства окатышей содержит
хромитовую руду и
карбид кремния в качестве единственного углеродсодержащего материала и единственного восстановителя;
b) окомкование шихты для производства окатышей с получением окатышей;
c) спекание окатышей с получением спеченных окатышей;
d) смешивание спеченных окатышей с внешним восстановителем с получением плавильной шихты;
e) плавка плавильной шихты.
Предпочтительно шихта для производства окатышей содержит хромитовую руду в качестве единственной металлической руды и
карбид кремния в качестве единственного углеродсодержащего материала и единственного восстановителя.
В рамках данного описания термин "карбид кремния в качестве единственного углеродсодержаще-го материала" означает, что шихта для производства окатышей содержит карбид кремния в качестве единственного источника углерода; другими словами, шихта для производства окатышей не содержит никакого другого углеродсодержащего материала, кроме карбида кремния. Аналогично, термин "карбид кремния в качестве единственного восстановителя" означает, что карбид кремния является единственным восстановителем в шихте для производства окатышей; другими словами, шихта для производства окатышей не содержит никакого другого восстановителя, кроме карбида кремния. Далее, термин "угле-родсодержащий материал" принят для обозначения любого соединения, служащего источником элемен
тарного углерода, которое может подвергнуться окислению и образовать диоксид углерода в металлургических процессах, таких как плавка. Типичными примерами углеродсодержащего материала являются карбиды, полукокс, уголь и антрацит. В рамках данного описания термин "хромитовая руда в качестве единственной металлической руды" означает, что хромитовая руда является единственной металлической рудой в шихте для производства окатышей; другими словами, шихта для производства окатышей не содержит никакой другой металлической руды, кроме хромитовой. Далее, под термином "шихта для производства окатышей" понимают предпочтительно смесь в твердом состоянии, которая служит исходным материалом (сырьевым материалом) для производства окатышей на гранулирующей линии; полученные окатыши после этого обрабатывают в агломерационной установке для изготовления спеченных окатышей, которые, в свою очередь, служат исходным материалом для процесса плавки и получения
FeCr.
Предпочтительно шихта для производства окатышей состоит из хромитовой руды в качестве единственной металлической руды,
карбида кремния в качестве единственного углеродсодержащего материала и единственного восстановителя,
крепителя.
Применительно к шихте для производства окатышей термин "состоит из" означает, что шихта для производства окатышей состоит только из упомянутых компонентов, и, следовательно, присутствие любого другого компонента исключено. Другими словами, процентное содержание компонентов: хромито-вой руды, карбида кремния и крепителя в сумме составляет 100%.
Предпочтительно шихта для производства окатышей является смесью в твердом состоянии, такой как измельченный порошок.
Шихта для производства окатышей содержит предпочтительно 4-20 мас.% SiC, более предпочтительно 4-15 мас.% SiC, еще более предпочтительно 4-7 мас.% SiC, наиболее предпочтительно 4-6,5 мас.% SiC и в частности 6±0,5 мас.% SiC. Как правило, шихта для производства окатышей содержит 6 мас.% SiC.
Шихта для производства окатышей может содержать флюсующие добавки, такие как известняк, доломит, кварц, кварцит, кальцит, волластонит (силикат кальция) или любую их смесь. Предпочтительно используют такие флюсующие добавки, как кварцит или кальцит или их смесь в любом соотношении. В предпочтительном воплощении шихта для производства окатышей не содержит никакой флюсующей добавки и, следовательно, окатыши и спеченные окатыши тоже не содержат никакой флюсующей добавки. В этом случае подходящие флюсующие добавки можно добавить позднее соответственно для получения плавильной шихты.
Предпочтительно шихта для производства окатышей содержит крепитель. В качестве крепителя предпочтителен бентонит, в частности активированный бентонит, такой как активированный натрием кальциевый бентонит.
Шихта для производства окатышей содержит предпочтительно 0,5-3 мас.%, более предпочтительно 0,75-2,5 мас.%, еще более предпочтительно 1-2 мас.%, наиболее предпочтительно 1,2±0,3 мас.% и, в частности, 1,2 мас.% крепителя, такого как бентонит или активированный натрием кальциевый бентонит.
Водопоглощающая способность бентонита, такого как активированный натрием кальциевый бентонит, предпочтительно составляет 500-750%, более предпочтительно 550-700% и еще более предпочтительно 600-650%.
Средний размер частиц бентонита, такого как активированный натрием кальциевый бентонит, предпочтительно составляет 2,5-5 мкм (d50%), более предпочтительно 3-4 мкм (d50%), еще более предпочтительно 3,7±0,5 мкм (d50%) и наиболее предпочтительно 3,7 мкм (d50%).
Удельная площадь поверхности бентонита, такого как активированный натрием бентонит, предпочтительно составляет 20-30 м2/г, более предпочтительно 24-27 м2/г, еще более предпочтительно 26±0,3 м2/г и наиболее предпочтительно 25,9 м2/г.
Для крепителя, такого как бентонит или активированный натрием кальциевый бентонит, потери при прокаливании предпочтительно составляют 7-13%, более предпочтительно 10-11,5% и еще более предпочтительно 10,8%.
Для хромита и SiC предпочтительное распределение размеров частиц 60-90% ниже 200 меш, более предпочтительно 75-85% ниже 200 меш и еще более предпочтительно 80% ниже 200 меш.
Для SiC предпочтительное распределение размеров частиц составляет 70-80% ниже 74 мкм, более предпочтительное 75±2% ниже 74 мкм и еще более предпочтительное 75% ниже 74 мкм. В другом предпочтительном изобретении SiC имеет предпочтительное распределение размеров частиц 70-80% ниже 74 мкм и 40-60% ниже 37 мкм, более предпочтительное 75±2% ниже 74 мкм и 45-55% ниже 37 мкм и еще более предпочтительное 75% ниже 74 мкм и 50% ниже 37 мкм.
Для хромита распределение размеров частиц предпочтительно составляет 70-90% ниже 74 мкм, более предпочтительно 75-90% ниже 74 мкм, еще более предпочтительно 79-85% ниже 74 мкм. В другом предпочтительном воплощении хромит имеет предпочтительное распределение частиц по крупности 70
90% ниже 74 мкм и 40-60% ниже 37 мкм, более предпочтительное 75-90% ниже 74 мкм и 45-55% ниже 37 мкм и еще более предпочтительное 79-85% ниже 74 мкм и 47-54% ниже 37 мкм.
Шихта для производства окатышей может быть изготовлена согласно способу, включающему операции
обеспечения хромита, карбида кремния и крепителя, смешивания указанных компонентов.
Предпочтительно, чтобы хромит присутствовал в виде концентрата хромита с обогатительной фабрики. В предпочтительном воплощении хромит является единственной металлической рудой, которую используют в процессе, т.е. к шихте для производства окатышей не добавляют никакой другой металлической руды. В другом предпочтительном воплощении единственным углеродсодержащим материалом и единственным восстановителем, который добавляют к шихте для производства окатышей, является карбид кремния, т.е. никакой другой углеродсодержащий материал, такой как уголь, полукокс или антрацит, не добавляют в шихту для производства окатышей.
Предпочтительно каждый компонент, т.е. карбид кремния, крепитель, хромит, добавляют индивидуально, чтобы достичь оптимальной гомогенизации смесей, участвующих в процессе.
В предпочтительном воплощении смешивание компонентов происходит до, во время и после операции измельчения.
Предпочтительно карбид кремния дозируют относительно хромита или концентрата хромита. Как правило, карбид кремния добавляют к хромиту перед измельчением, так что предпочтительно хромит и карбид кремния измельчают вместе. Добавление карбида кремния перед измельчением является эффективным для процесса спекания, поскольку при этом карбид кремния равномерно распределен в изготовленных окатышах. Однако раздельное измельчение отдельных компонентов также возможно, и в этом случае раздельно измельченные компоненты предпочтительно смешивают друг с другом после операции измельчения. Также возможно производить измельчение любой смеси компонентов и/или отдельного компонента раздельно, и тогда раздельно измельченные смеси и/или отдельные компоненты предпочтительно смешивают друг с другом после измельчения.
В зависимости от распределения размеров частиц в крепителе такой крепитель, как бентонит или активированный натрием кальциевый бентонит, добавляют в обрабатываемую смесь либо до, либо после измельчения. В случае, когда его добавляют после измельчения, обрабатываемую смесь можно гомогенизировать при помощи смесителя, предпочтительно двухкорпусного смесителя.
Предпочтительно крепитель, такой как бентонит или активированный натрием кальциевый бентонит, добавляют в шихту для производства окатышей в количестве 7-12 кг на 1 т концентрата хромита.
В цикле измельчения обрабатываемую смесь предпочтительно подвергают мокрому дроблению. Мокрое дробление предпочтительно осуществляют в шаровой мельнице, более предпочтительно - в шаровой мельнице с открытым циклом (без рецикла). Целью измельчения является перемалывание шихты для производства окатышей до такого состояния, когда частицы достигнут необходимого размера и будет получено определенное распределение размеров частиц, пригодное для осуществления окомкования и спекания.
Предпочтительно обрабатываемую смесь измельчают до тех пор, пока не будет получено следующее распределение размеров частиц:
Показатель размера частиц
Базовое значение
200 меш (74 мкм)
80-82%
300 меш (53 мкм)
65-72%
400 меш (37 мкм)
50-58%
< 1 мкм
< 2%, предпочтительно < 1 %
Предпочтительной является шаровая мельница сливного типа. Предпочтительно, чтобы плотность шлама во время процесса измельчения/размола поддерживалась на постоянном уровне. Плотность шлама предпочтительно составляет 2,15-2,25 кг/дм3, что соответствует содержанию твёрдых частиц 70-72 мас.%. Предпочтительно во время процесса измельчения измерять мощность мельницы. Обычно каждая разновидность обрабатываемой смеси имеет свою величину потребной энергии для измельчения (обычно выраженную в кВт-ч/т), которая влияет на скорость подачи смеси и мощность мельницы. Предпочтительно добавлять в мельницу помольные шары определенного размера для получения потребной вводимой мощности и желаемого распределения размеров частиц шихты для производства окатышей. Параметры можно оптимизировать, регулируя скорость подачи материалов, подлежащих измельчению. Предпочтительно фракции с превышением размера > 2 мм отфильтровывают после измельчения.
Измельченную шихту для производства окатышей обычно производят в форме шлама, который после прохождения процесса измельчения обезвоживают.
В предпочтительном воплощении для обезвоживания шихты используют керамические фильтры, такие, как капиллярные дисковые фильтры, с помощью которых получают фильтр-кек. Содержание влаги в фильтр-кеке предпочтительно составляет 7-16 мас.%, более предпочтительно 7-11 мас.%, еще более
предпочтительно 8-10 мас.%, наиболее более предпочтительно 8,5-9,7 мас.% и, в частности, 9,3-9,7 мас.%.
Как правило, производительность каждого фильтра зависит от параметров концентрата, обрабатываемой смеси и шлама (например, распределения размеров частиц и температуры) и от внешних условий, таких, как высота. Предпочтительный режим работы фильтров - полунепрерывный. Перед началом процесса фильтрации обрабатываемую смесь предпочтительно загружают в резервуар для перемешивания шлама. Как правило, резервуар для перемешивания шлама выполняет функцию промежуточного накопительного резервуара между мельницей и фил; он может обеспечить точно сбалансированную загрузку мельницы и ее выработку, а также тщательное перемешивание шлама. Гомогенность шлама является важным условием для процессов окомкования и спекания (агломерации). Предпочтительный расход энергии, необходимой для перемешивания шлама в резервуаре, чтобы шлам находился в виде соответствующей взвеси, составляет примерно 1 кВт/м3. Предпочтительно, чтобы перемешивающее устройство резервуара работало в таком режиме, чтобы даже тяжелые частицы хромита размером 0,3 мм так же, как и более легкие частицы, находились в виде однородной взвеси даже в заполненном резервуаре. Перемешивающее устройство предпочтительно снабжено приводом с регулируемой скоростью, чтобы обеспечить возможность управления энергоснабжением для перемешивания в зависимости от уровня шлама в резервуаре.
Предпочтительно после фильтрования обрабатываемой смеси к фильтр-кеку добавляют крепитель, такой как бентонит или активированный натрием кальциевый бентонит, обладающий подходящим распределением размеров частиц.
Предпочтительно фильтр-кек, крепитель (такой, как бентонит или активированный натрием кальциевый бентонит) и возможный флюсующий компонент хранят в дозирующих бункерах. Дозирующие бункеры для фильтр-кека предпочтительно снабжены дисковыми питателями для измерения и регулирования подачи материала для процесса перемешивания. Обычно все питатели используют во время нормального режима эксплуатации, чтобы обеспечить непрерывную подачу материала в дозирующие бункеры. Предпочтительно для бентонита используют шнековые питатели с весовыми дозаторами или весовые питатели непрерывного действия. Как правило, каждый подаваемый материал (фильтр-кек, бентонит и возможный флюсующий компонент) дозируют по отдельности. Возможный флюсующий компонент можно подавать пропорционально основному потоку фильтр-кека.
Обычно материалы в соответствующих пропорциях (фильтр-кек, бентонит и возможный флюсующий компонент) подают в миксер и хорошо перемешивают перед окомкованием. Миксер предпочтительно содержит вращающийся смесительный барабан, который, как правило, оснащен двумя высокоскоростными роторами. Предпочтительно уровень загрузки миксера поддерживают постоянным путем управления открыванием разгрузочного затвора. Для эффективного перемешивания предпочтительно, чтобы миксер был заполнен до практически максимально достижимого уровня (степень заполнения примерно 80%). Обычно количество требуемого крепителя (например, бентонита или активированного натрием кальциевого бентонита) зависит от мощности миксера.
В предпочтительном воплощении хромит является единственной имеющейся в наличии металлической рудой; это означает, что во время процессов перемешивания и/или измельчения не добавляют никакой другой металлической руды. В другом предпочтительном воплощении единственным имеющимся в наличии углеродсодержащим материалом и восстановителем является карбид кремния; это означает, что во время процессов перемешивания и/или измельчения не добавляют никакой другой восстановитель и углеродсодержащий материал, такой как уголь, полукокс или антрацит.
Полученная смесь (шихта для производства окатышей) предпочтительно поступает в барабанный окомкователь, где происходит формирование окатышей.
Как отмечено в данном описании, шихту для производства окатышей используют для получения шихты для спекания, и она имеет форму окатышей.
Применительно к контексту данного описания, термин "шихта для спекания" относится к окатышам, предпочтительно зеленым окатышам (сырым окатышам), образующим исходный материал (сырье) для производства спеченных окатышей, которое происходит на пеллетирующей линии; спеченные окатыши, в свою очередь, служат исходным материалом (шихтой для плавки) для процесса плавки и получения FeCr.
Окатыши (шихта для спекания) предпочтительно содержат хромит как единственную металлическую руду; т.е. шихта для спекания не содержит никакой другой металлической руды, кроме хромитовой руды. В другом предпочтительном воплощении окатыши содержат карбид кремния как единственный углеродсодержащий материал и единственный восстановитель; т.е. окатыши не содержат никакого другого углеродсодержащего материала и восстановителя, кроме карбида кремния.
SiC содержится в окатышах (шихте для спекания), поскольку упомянутый SiC является компонентом шихты для производства окатышей, из которой получают окатыши. SiC, содержащийся в окатышах, также обозначен в данном описании как "внутренний восстановитель".
В предпочтительном воплощении окатыши, предпочтительно зеленые окатыши (сырые окатыши), состоят из шихты для производства окатышей согласно изобретению.
Применительно к окатышам термин "состоит из" означает, что шихта для спекания состоит из одной шихты для производства окатышей, и, следовательно, присутствие любого дополнительного компонента исключено. Другими словами, шихта для производства окатышей составляет 100%. Таким образом, окатыши содержат SiC в качестве единственного углеродсодержащего материала и единственного восстановителя.
Окатыши имеют размер гранул предпочтительно 8-16 мм, более предпочтительно 10-14 мм, еще более предпочтительно 12±1 мм и наиболее предпочтительно 12 мм.
Предпочтительная форма окатышей - зеленые окатыши (сырые окатыши). Применимы также сухие окатыши или окатыши в виде любой смеси, содержащей зеленые окатыши (сырые окатыши) и сухие окатыши. Однако для шихты для производства окатышей характерна форма зеленых окатышей (сырых окатышей).
Содержание влаги в сырых окатышах (зеленых окатышах) предпочтительно составляет 7-16 мас.%, более предпочтительно 7-11 мас.%, еще более предпочтительно 7-10 мас.%, наиболее предпочтительно 8-10 мас.% и, в частности, 9-10 мас.%.
Прочность на сжатие сырых окатышей предпочтительно составляет 1-3 кг/окатыш, более предпочтительно 1,2-2,8 кг/окатыш и еще более предпочтительно 1,2-2,1 кг/окатыш.
Прочность на сжатие сухих окатышей предпочтительно составляет 5-15 кг/окатыш, более предпочтительно 5,5-14 кг/окатыш и еще более предпочтительно 7-14 кг/окатыш. Как правило, сухие окатыши получают высушиванием зеленых окатышей до постоянного веса в сушильном шкафу, предпочтительно при повышенной температуре (например, 100-150°С) и атмосферном давлении, давлении ниже атмосферного или в вакууме.
Плотность сухих окатышей предпочтительно равна 3±1 г/см3, более предпочтительно 2,8-3,4 г/см3, еще более предпочтительно 3-3,3 г/см3 и наиболее предпочтительно 3-3,25 г/см3.
Как правило, окатыши получают, загружая шихту для производства окатышей в барабанный оком-кователь пеллетирующей линии.
Выгруженный из барабанного окомкователя продукт предпочтительно пропускают через барабанный грохот, расположенный под выходным отверстием барабанного окомкователя. Обычно слишком крупные фракции подвергают дроблению и возвращают с нижним продуктом грохочения обратно в барабанный окомкователь для переработки. Зеленые окатыши желаемого размера предпочтительно поступают на ленточный конвейер, соединенный с входным челночным питателем печи для спекания. Соотношения между производимыми зелеными окатышами и мелочью, поступающей во вторичную переработку, могут быть оценены взвешиванием. При нормальном функционировании вторично перерабатываемая мелочь в два с половиной раза превышает выход кондиционного продукта.
Как указывалось ранее, окатыши (шихта для спекания) используют как исходный материал для изготовления спеченных окатышей. Так, спеченные окатыши производят из окатышей, предпочтительно сырых/зеленых окатышей, как пояснялось выше.
Предпочтительно спеченные окатыши состоят из окатышей (шихты для спекания), как пояснялось выше; т.е. спеченные окатыши получены только из одних окатышей (шихты для спекания), и никаких других добавок там не присутствует; другими словами, именно количество зеленых окатышей (шихты для спекания) обеспечивает 100% спеченных окатышей.
Предпочтительно спеченные окатыши содержат хромитовую руду как единственную металлическую руду; т.е. шихта для спекания не содержит никакой другой металлической руды, кроме хромитовой руды. В другом предпочтительном воплощении спеченные окатыши содержат SiC как единственный углеродсодержащий материал и единственный восстановитель; т.е. шихта для спекания не содержат никакого другого углеродсодержащего материала и восстановителя, кроме SiC.
SiC содержится в спеченных окатышах, поскольку упомянутый SiC является компонентом окатышей (шихты для спекания), из которой получают спеченные окатыши. SiC, содержащийся в спеченных окатышах, также в данном описании носит название "внутренний восстановитель".
По условиям спекания компонент SiC может подвергаться окислению при спекании зеленых окатышей (шихты для спекания). Согласно изобретению после окончания процесса спекания спеченные окатыши все еще содержат SiC. Другими словами, SiC, имеющийся в составе зеленых окатышей (шихты для спекания), во время процесса спекания окисляется только частично.
Спеченные окатыши согласно изобретению содержат предпочтительно > 25%, более предпочтительно > 30%, еще более предпочтительно > 40%, наиболее предпочтительно > 50% и, в частности, > 60% остаточного углерода.
В другом предпочтительном воплощении спеченные окатыши содержат предпочтительно 10-100%, более предпочтительно 20-100%, еще более предпочтительно 30-100%, еще более предпочтительно 40100%, наиболее предпочтительно 50-100% и, в частности, 60-100% остаточного углерода. Спеченные окатыши могут также содержать 70-100%, 80-100%, 90-100% или даже 95-100% остаточного углерода.
В контексте данного описания термин "остаточный углерод" выражает процентное содержание способного к окислению углерода, оставшегося в спеченных окатышах, относительно первоначального
количества углерода, входившего в состав окатышей (шихты для спекания) или шихты для производства окатышей. Остаточный углерод можно вычислить по следующей формуле:
[C]R = [C]S/[C]FX100%,
где [C]R: остаточный углерод;
[C]S: количество [мас.%] углерода в спеченных окатышах;
[C]F: количество [мас.%] углерода в шихте для производства окатышей или шихте для спекания.
Спеченные окатыши содержат предпочтительно > 25%, более предпочтительно > 30%, еще более предпочтительно > 40%, наиболее предпочтительно > 50% и, в частности, > 60% остаточного SiC.
В другом предпочтительном воплощении спеченные окатыши содержат предпочтительно 10-100%, более предпочтительно 20-100%, еще более предпочтительно 30-100%, еще более предпочтительно 40100%, наиболее предпочтительно 50-100% и, в частности, 60-100% остаточного SiC. Спеченные окатыши могут также содержать 70-100%, 80-100%, 90-100% или даже 95-100% остаточного SiC.
В контексте данного описания термин "остаточный SiC" выражает процентное содержание SiC, оставшегося в спеченных окатышах, относительно первоначального количества SiC, входившего в состав окатышей (шихты для спекания) или шихты для производства окатышей. Остаточный SiC можно вычислить по следующей формуле:
[SiC]R = [SiC]S/[SiC]Fx100%,
где [SiC]R: остаточный SiC;
[SiC]S: количество [мас.%] SiC в спеченных окатышах;
[SiC]F: количество [мас.%] SiC в шихте для производства окатышей или шихте для спекания.
Полная пористость спеченных окатышей предпочтительно составляет 15-55% по объему, более предпочтительно 20-50% по объему, еще более предпочтительно 30-48% по объему, наиболее предпочтительно 34-45% по объему и, в частности, 35,5-41,5% по объему.
Спеченные окатыши имеют размер окатышей предпочтительно 8-16 мм, более предпочтительно 1014 мм, еще более предпочтительно 12±1 мм и наиболее предпочтительно 12 мм.
Прочность на сжатие спеченных окатышей составляет предпочтительно > 200 кг/окатыш, рассчитанная как F12mm. Прочность на сжатие F12mm может быть рассчитана по следующей формуле:
F12MM = (12/D)2xFD,
где D: измеренный диаметр окатыша [мм];
12: эталонный диаметр желаемого окатыша [мм];
FD: измеренная прочность на сжатие окатыша [кг/окатыш].
Износостойкость спеченных окатышей при истирании, измеренная через 8 мин, предпочтительно составляет 2-8% <5 мм и 2-8% <0,59 мм, более предпочтительно 3-7% <5 мм и 3-7% <0,59 мм, еще более предпочтительно 4-6% <5 мм и 4-6% <0,59 мм, наиболее предпочтительно 4,5-5,5% <5 мм и 4,5-5,5% <0,59 мм и, в частности, 4,9% <5 мм и 4,9% <0,59.
Износостойкость спеченных окатышей при истирании, измеренная через 32 мин, предпочтительно составляет 5-11% <5 мм и 5-11% <0,59 мм, более предпочтительно 6-10% <5 мм и 6-10% <0,59 мм, еще более предпочтительно 7-9% <5 мм и 7-9% <0,59 мм, наиболее предпочтительно 7,5-8,5% <5 мм и 7,58,5% <0,59 мм и, в частности, 7,8% <5 мм и 7,8% <0,59 мм.
Износостойкость спеченных окатышей при истирании, измеренная через 90 мин, предпочтительно составляет 10-16% <5 мм и 10-16% <0,59 мм, более предпочтительно 11-15% <5 мм и 11-15% <0,59 мм, еще более предпочтительно 12-14% <5 мм и 12-14% <0,59 мм, наиболее предпочтительно 12,5-13,5% <5 мм и 12,5-13,5% <0,59 мм и, в частности, 12,8% <5 мм и 12,8% <0,59 мм.
Износостойкость при истирании измеряют в соответствии с модифицированным методом барабанной пробы.
Истинное значение плотности спеченных окатышей предпочтительно составляет 3-5 г/см3, более предпочтительно 3,5-4,5 г/см3 и наиболее предпочтительно 3,8-4,1 г/см3.
Закрытая пористость спеченных окатышей предпочтительно составляет 7-10%, более предпочтительно 8-9% и наиболее предпочтительно 8,4%.
Насыпная масса спеченных окатышей согласно изобретению предпочтительно составляет 1-3 г/см3, более предпочтительно 1,4-2 г/см3 и наиболее предпочтительно 1,8 г/см3.
Откатный угол спеченных окатышей согласно изобретению предпочтительно составляет 20-40°, более предпочтительно 25-35°, еще более предпочтительно 28-32° и наиболее предпочтительно 29,5°.
Температура горячей загрузки спеченных окатышей предпочтительно составляет 1218°С Т-1%, 1263°С Т-2%, 1292°С Т-3%, 1313°С Т-4%, 1330°С Т-5%.
В предпочтительном воплощении величина усадки составила 5% в диапазоне от 1330 до 1350°С, что является оптимальной величиной для плавки.
Спеченный окатыш характеризуется величиной металлизации хрома предпочтительно <5%, более предпочтительно <4%, еще более предпочтительно <3%, еще более предпочтительно <2%, наиболее предпочтительно <1% и, в частности, <0,5% относительно первоначального общего количества хрома в хромитовой руде.
Спеченный окатыш содержит предпочтительно <1 мас.%, более предпочтительно <0,75 мас.%, еще более предпочтительно <0,5 мас.%, наиболее предпочтительно <0,25 и, в частности, <0,2 мас.% металлического хрома.
Спеченный окатыш характеризуется величиной металлизации железа предпочтительно <35%, более предпочтительно <30%, еще более предпочтительно <25%, наиболее предпочтительно <21% и, в частности, <15%.
Спеченный окатыш согласно изобретению содержит предпочтительно <10 мас.%, более предпочтительно <7,5 мас.%, еще более предпочтительно <5 мас.%, наиболее предпочтительно <4 мас.% и, в частности, <3,7 мас.% металлического железа.
Как правило, спеченные окатыши получают в агломерационной установке (печи для спекания) путем нагрева зеленых окатышей (шихты для спекания), чтобы произошло спекание. Предпочтительно окатыши движутся на стальной ленте конвейера через печь для спекания.
Стальную ленту предпочтительно используют как бесконечную ленту конвейера, чтобы транспортировать шихту для спекания через зоны печи для спекания. Этот процесс также известен как процесс спекания на стальной ленте Outotec SBS.
Окатыши (шихту для спекания) нагревают до максимальной температуры спекания, предпочтительно 1250-1500°С, более предпочтительно 1300-1450°С и наиболее предпочтительно 1350-1420°С.
Печь для спекания предпочтительно является многокамерной печью, куда зеленые окатыши поступают по перфорированной стальной ленте конвейера. Предпочтительно противоток охлаждающих газов уносит отработанное тепло от спеченных окатышей к тем, которые поступают на вход отделений, где происходят главные этапы процесса. Как правило, газы отводят и охлаждающий воздух вдувают через воздушные камеры, расположенные под лентой конвейера. Предпочтительно спеченные окатыши (габаритный продукт) используют в качестве нижнего слоя на стальной ленте для защиты от слишком высоких температур.
Подачу окатышей, формирующих нижний слой, на ленту конвейера можно производить из бункера-питателя нижнего слоя, расположенного на загрузочном конце печи для спекания. Толщина нижнего слоя предпочтительно составляет 180-250 мм; толщина, как правило, зависит от скорости подачи и опыта операторов. Толщина нижнего слоя может даже превышать 250 мм, например, при пусконаладочных работах или на этапе нагрева.
Предпочтительно осуществлять подачу зеленых окатышей в печь для спекания через систему подачи, состоящую из челночного питателя и роликового питателя, а также широкой загрузочной ленты. Роликовый питатель предпочтительно выгружает окатыши поверх нижнего слоя окатышей, и система предпочтительно работает так, что происходит формирования слоя зеленых окатышей (постели), поступающих в печь для спекания. Общая толщина постели, состоящей из нижнего слоя и слоя зеленых окатышей, предпочтительно установлена на уровне до 400-500 мм, более предпочтительно 450 мм. Толщина слоя зеленых окатышей может зависеть от соответствующего нижнего слоя. Номинальная толщина слоя сырых окатышей, таким образом, предпочтительно составляет примерно 250 мм. Предпочтительно лента конвейера (предпочтительно это стальная лента) перемещает окатыши, предназначенные для спекания, внутри печи для спекания, обеспечивая прохождение различных этапов процесса спекания в нижеследующем порядке.
Печь для спекания, как правило, имеет сушильное отделение, где проходит первый этап. В сушильном отделении горячим газом, который предпочтительно рециркулирует из третьей зоны охлаждения, можно продувать постель и, следовательно, слои постели начинают высушиваться. Температура сушильного газа предпочтительно составляет 320-400°С. Указанную температуру можно регулировать, управляя потоком охлаждающего воздуха третьей зоны охлаждения. Излишек газа рециркуляции, как правило, пускают в обход сушильного отделения. Предпочтительно для регулирования температуры используют шибер, расположенный в обводной линии.
Печь для спекания, как правило, еще содержит нагревательное отделение, где проходит второй этап процесса. В нагревательном отделении горячий газ, который предпочтительно рециркулирует из второй зоны охлаждения, обычно продувают через постель для повышения ее температуры. Постель предпочтительно нагревают до такой температуры, что углерод (источником которого выступает SiC) в постели слоя зеленых окатышей возгорается, благодаря чему начинаются реакции спекания. Температура нагревающего газа предпочтительно составляет 1050-1150°С. Предпочтительно нагрев обеспечивают сжиганием топливного газа в горелке, расположенной в воздуховоде циркулирующего газа.
Далее, печь для спекания, как правило, содержит спекательное отделение, где осуществляется третий этап получения спеченных окатышей. В спекательном отделении горячий газ, который предпочтительно циркулирует из первой зоны охлаждения, обычно продувают через постель. Температуру постели предпочтительно увеличивают до температуры спекания, которая в зависимости от минералогии может составлять 1250-1500°С. Температура газа спекания предпочтительно составляет 1250-1500°С, более предпочтительно 1300-1450°С и наиболее предпочтительно 1350-1420°С. Предпочтительно тепловую энергию, необходимую для этапа спекания, получают сжиганием топливного газа в горелке аналогично тому, как это происходит на этапе нагрева.
Предпочтительно газы, участвующие в процессе, отдельно выводят из каждой зоны, где происходят главные этапы процесса, для регулирования температуры спекания, давления и направления потоков газов в печи для спекания. Как правило, газы очищают в мокрых (например, каскадного типа) скрубберах. Газовые потоки можно регулировать путем управления (например, ручного управления) скоростью работы вытяжных вентиляторов.
В предпочтительном воплощении спеченные окатыши охлаждают на нескольких расположенных последовательно охладительных участках. Спеченные окатыши предпочтительно охлаждают путем продувания воздуха сквозь постель через дно конвейерной ленты. Предпочтительно печь для спекания содержит или имеет три зоны охлаждения. Охлаждающие газы можно подвести к отделениям, где происходят главные стадии процесса. Как правило, воздух подают отдельно к каждой воздушной камере в соответствии с задаваемым уровнем давления в отделениях, куда перемещается постель. Реакции спекания обычно все еще продолжаются, по меньшей мере частично, в зонах охлаждения для дополнительного упрочнения производимых окатышей.
Как правило, только что изготовленные "свежие" спеченные окатыши согласно изобретению выгружают вместе с окатышами нижнего слоя и предпочтительно транспортируют на конвейерной ленте (например, стальной ленте) на грохочение и в бункеры для окатышей. В случае возникновения нештатных условий окатыши можно выгружать через разделительные лотки наружу кучей до укладки в бункеры. Типичными случаями нештатных условий могут стать ситуации аварийного охлаждения во время запуска из-за дисбаланса в температурном режиме или в случаях разрушения постели или слишком большого количества горящего углерода в окатышах. Как правило, произведенные окатыши подвергают грохочению до максимального размера частиц 6 мм (т.е. их просеивают до +6 мм), и их отправляют для заполнения бункер для окатышей нижнего слоя на входном конце спекательной установки. Готовый продукт в виде окатышей (плавильная шихта), может быть подвергнут грохочению с максимальным размером частиц примерно 2 или 6 мм (т.е. его просеивают до размера частиц примерно +2/+6 мм), затем, как правило, его отправляют в плавильную печь.
Согласно изобретению спеченные окатыши смешивают с внешним восстановителем, чтобы получить плавильную шихту для плавки. Таким образом, спеченные окатыши используют как один исходный материал для производства феррохромного сплава.
В контексте данного описания термин "внешний восстановитель" означает любой восстановитель, который добавляют к спеченным окатышам, чтобы получить шихту для плавки. В отличие от "внутреннего восстановителя" SiC, который является компонентом спеченных окатышей, "внешний восстановитель" не является компонентом спеченных окатышей.
Внешний восстановитель предпочтительно является соединением, которое служит источником элементарного углерода. В другом предпочтительном воплощении внешним восстановителем является кокс (например, металлургический кокс), полукокс, антрацит или карбид или любая смесь вышеназванных материалов. В другом предпочтительном воплощении внешний восстановитель отбирают из группы, состоящей из кокса, полукокса и антрацита или из любой их смеси.
В предпочтительном воплощении внешний восстановитель имеет форму сыпучего твердого материала (например, плотного порошка). Таким образом, внешний восстановитель предпочтителен не в форме окатышей и не в любом другом спрессованном виде. Это гарантирует, что внешний восстановитель войдет в непосредственный контакт со спеченными окатышами, содержащими хромит и SiC (внешний восстановитель сможет охватить со всех сторон/окружить спеченные окатыши). Однако внешний восстановитель может быть и в виде смеси в твёрдом состоянии, содержащей дополнительные компоненты, например, флюсующую добавку (добавки).
Как правило, использование угля затруднительно, поскольку он может образовать смолу в печи предварительного нагрева и в закрытой плавильной печи. Та же самая проблема может возникнуть с антрацитом. Смола может засорить печь предварительного нагрева и газоподводящие линии. Следовательно, эффективность работы печи предварительного нагрева может быть выше, если не применять уголь или антрацит, а в качестве подходящих внешних восстановителей по сравнению с другими углеродсо-держащими материалами предпочтительно использовать кокс, или металлургический кокс или любую их смесь. Металлургический кокс предпочтителен, поскольку имеет высокий уровень связанного углерода.
В предпочтительном воплощении внешним восстановителем является кокс, такой, как металлургический кокс, и плавильная шихта не содержит никакого другого внешнего восстановителя, кроме кокса, такого как металлургический кокс.
Внешний восстановитель имеет предпочтительный размер частиц 100% <2,5-5 мм, более предпочтительный 100% <297 мкм.
Плавильная шихта содержит предпочтительно <220, более предпочтительно <210 и еще более предпочтительно 150-210, наиболее предпочтительно 160-210 и, в частности, 169-207 единиц внешнего восстановителя на 1000 единиц окатышей. Плавильная шихта содержит предпочтительно <220, более предпочтительно <210 и еще более предпочтительно 150-210, наиболее предпочтительно 160-210 и, в частности, 169-207 единиц кокса, предпочтительно металлургического кокса, на 1000 единиц окатышей.
В другом воплощении плавильная шихта согласно изобретению дополнительно содержит по мень
шей мере одну флюсующую добавку, как указано выше в данном описании. Предпочтительной флюсующей добавкой является кварцит или кальцит, или их смесь в любом соотношении. Также, в зависимости от величины содержания шлакообразующих компонентов в руде, можно применять другие флюсующие добавки, такие, как известняк, доломит, кварц или волластонит, или их смесь в любом соотношении.
Предпочтительным является высокое содержание кремнезема во флюсующей добавке, такой как кварцит. В предпочтительном воплощении она проявляет свойство не разрушаться при нагреве. Предпочтительно, чтобы плавка проходила с кислым шлаком. Для управления точностью протекающих химических процессов шлакообразования можно добавлять некоторое количество известняка или доломита.
Размер частиц кварцита и кальцита предпочтительно составляет <5 мм, более предпочтительно менее 2-5 мм.
Плавильная шихта содержит предпочтительно 20-80 единиц кварцита, более предпочтительно 3070, еще более предпочтительно 40-60 единиц кварцита, наиболее предпочтительно 45-55 единиц кварцита и, в частности, 49 единиц кварцита на 1000 единиц окатышей. Плавильная шихта содержит предпочтительно 41 единицу кальцита на 1000 единиц окатышей. В другом воплощении плавильная шихта содержит 49 единиц кварцита на 1000 единиц окатышей и 41 единицу кальцита на 1000 единиц окатышей.
Плавильная шихта согласно изобретению может дополнительно содержать кусковую руду, предпочтительно кусковую хромитовую руду. В предпочтительном воплощении, однако, плавильная шихта, согласно изобретению, не содержит никаких добавок кусковой руды.
Согласно изобретению, феррохромный сплав получают путем плавления плавильной шихты, описание которой приведено выше в данном изобретении.
Процесс плавки предпочтительно проводят в закрытой герметичной печи с погруженной дугой, используя спеченные окатыши, небольшие количества внешнего восстановителя; при этом возможными компонентами плавильной шихты являются флюсующие добавки и кусковая руда. Плавильную шихту предпочтительно подвергают предварительному нагреву в шахтной печи, расположенной над плавильной печью. Как правило, печной газ очищают в двух скрубберах с трубами Вентури и в СО-фильтрах. Угарный газ СО, образующийся во время процесса плавки, можно использовать в процессах как предварительного нагрева, так и спекания.
Технология крупносерийного производства феррохрома, описанная в данном изобретении, основана на применении в процессе плавки спеченных хромитовых окатышей, описанных в данном изобретении выше. Состав спеченного окатыша является эффективным для плавки благодаря содержанию SiC.
Предпочтительно сырьевыми материалами являются спеченные окатыши согласно изобретению, возможными исходными материалами являются кусковая руда, кокс в небольшом количестве в качестве внешнего восстановителя и кварцит для флюсования. Также, в зависимости от относительного содержания шлакообразующих компонентов в руде, можно применять другие флюсующие добавки.
Выбор в качестве внешнего восстановителя кокса высокого качества, такого как металлургический кокс, является предпочтительным.
Предпочтительным фактором является высокое содержание связанного углерода в металлургическом коксе. Как правило, уголь и антрацит не следует использовать в процессе плавки, поскольку в печи предварительного нагрева и в закрытой плавильной печи образуется смола, которая может засорить печь предварительного нагрева и линии подачи газа. Как правило, важна прочность кокса, чтобы его можно было загружать в печь предварительного нагрева и систему подачи без разрушения. Предпочтительно высушивать кокс перед дозированием, чтобы соблюсти точность дозирования.
В предпочтительном воплощении сырьевые материалы (например, спеченные окатыши, металлургический кокс, флюсующие добавки, такие, как кальцит и кварцит) загружают непосредственно в бункеры суточного запаса или хранят в закрытых хранилищах. Бункеры суточного запаса предпочтительно размещают снаружи от плавильного производства. Сырьевые материалы можно загружать при помощи автоматической дозирующей системы на приёмный конвейер и поднимать в расходный бункер печи. Как правило, дозирующая система принципиально важна для процесса плавки, так как управляет подачей плавильной шихты; она должна работать точно и надежно. Предпочтительно все корректировки подачи материалов для плавки производят на дозировочной установке перед предварительным нагревом. Как правило, после дозирования процесс происходит в закрытой системе. Принцип работы дозирующей системы основан на отмеривании загружаемых материалов согласно предписанной технологии: каждый компонент порции материалов взвешивают, и избыток или нехватку материала корректируют в следующей порции.
Как правило, предварительный нагрев имеет цель устранить влагу из загруженной шихты, прокалить и нагреть ее перед плавкой до самой высокой, какой только возможно, температуры, но так, чтобы не произошло горения внутреннего (т.е. SiC) и внешнего восстановителя (например, кокса, такого как металлургический кокс). Реакции, связанные со "съеданием" углерода, в особенности, реакция Будуара C(s) + CO2(g) -- 203(g), обычно являются ограничивающим фактором. Температура предварительного нагрева в шахтной печи может локально доходить до максимума 650-700°С в зависимости от реакцион
ной способности восстановителей, но средняя температура горячего посада, как правило, примерно составляет 450-550°С. Тепловая мощность при предварительном нагреве в штатном режиме работы обычно составляет примерно 8-11 МВт-ч.
В целом, предварительный нагрев сокращает потребление электроэнергии во время процесса плавки, но он также увеличивает содержание СО в печном газе и стабилизирует стойкость колоши. Как правило, предварительный нагрев улучшает ход процесса, производительность и безопасность плавки.
Как правило, предварительный нагрев происходит в шахтной печи, предпочтительно в стальном силосе, расположенном над плавильной печью. Печь предпочтительно имеет огнеупорную футеровку. Нижняя часть силоса предпочтительно разделена на бункеры, из которых материал поступает в соответствующие загрузочные трубы. Газораспределительную систему внутри силоса, как правило, изготовляют из огнеупора. Топочная камера предпочтительно соединена с газораспределительной камерой. Плавильную шихту, согласно изобретению, предпочтительно подают из расходного бункера печи в печь предварительного нагрева в полунепрерывном режиме при помощи двух вибрационных питателей. Печь может быть оснащена вращающимся распределительным устройством, которое распределяет шихтовой материал по секциям. Каждая секция предпочтительно содержит индикатор уровня для контроля над уровнем материала в печи. Как правило, материал свободно движется по загрузочным трубам в плавильную печь. Материал в трубах и в силосе предпочтительно образует газонепроницаемое уплотнение между газовыми пространствами плавильной печи и печи предварительного нагрева.
Как правило, плавление производят в печи с погружённой дугой, предпочтительно оснащенной тремя электродами. Предварительно нагретая шихта обычно формирует колошу вокруг наконечников электродов. Как правило, внутренний и внешний восстановители восстанавливают хром и железо с образованием FeCr, а другие компоненты образуют шлак. Более тяжелый жидкий металл обычно осаждается на дне печи, а шлак, как правило, образует слой над металлом. Температуру плавки и вязкость шлака можно подкорректировать путем введения флюсующих добавок, таких, как кварцит и/или кальцит. Полученные FeCr и шлак периодически выпускают (предпочтительно каждые 2-2 1/2 часа) из печи через обычное выпускное отверстие.
Предпочтительно плавильная печь сверху закрыта плоским сводом. В состав конструкции свода могут входить охлаждаемые водой элементы и тугоплавкий материал. Как правило, печь герметически закрывают, чтобы не происходило горения газа внутри печи или его утечки наружу. Для того, чтобы держать под контролем давление в печи под сводом на уровне атмосферного во избежание утечки, можно использовать вентилятор для отвода СО.
Электродная система предпочтительно является разновидностью самоспекающихся электродов Со-дерберга. В отверстиях электродов, как правило, используют сухие уплотнители особого типа.
В предпочтительном воплощении для подачи электричества к электродам используют три однофазных печных трансформатора. Электроды соединены с трансформаторами посредством охлаждаемых водой медных труб. Трансформаторы предпочтительно снабжены переключателями ступеней, чтобы управлять вторичным напряжением для печи.
Обычно печь имеет огнеупорную футеровку и стальной кожух с открытым водоохлаждением. Под печи предпочтительно охлаждают воздушным вентилятором. Удельный расход энергии в плавке обычно зависит от качества сырьевого материала. Спеченные окатыши являются высококачественным компонентом плавильной шихты, который обеспечивает стабилизированные условия плавки и высокий выход годного продукта при небольших энергозатратах. Кусковая руда, которая может быть смешана со спеченными окатышами, также предпочтительно должна обладать высоким качеством. При повышении количества мелких фракций и пыли процесс становится неустойчивым, результатом этого является снижение мощности на входе и, соответственно, уменьшение объемов произведенного продукта. Спеченные окатыши, смешанные с высококачественной кусковой рудой, позволяют достичь высокой эффективности производства, благодаря чему возможно применение крупных промышленных установок.
Еще одно воплощение изобретения относится к феррохромному сплаву, получаемому способом согласно изобретению.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ производства феррохромного сплава, включающий операции:
а) получение шихты для производства окатышей, где шихта для производства окатышей содержит
хромитовую руду и
карбид кремния в качестве единственного углеродсодержащего материала и единственного восстановителя;
б) гранулирование шихты для производства окатышей с получением окатышей;
в) спекание окатышей;
г) смешивание спеченных окатышей с внешним восстановителем с получением шихты для плавки;
д) плавка этой шихты для плавки.
2. Способ по п.1, в котором шихта для производства окатышей дополнительно содержит крепитель.
3. Способ по п.1 или 2, в котором шихта для производства окатышей дополнительно содержит 4-20 мас.% карбида кремния.
4. Способ по одному или более из пп.1-3, в котором хромитовая руда является единственной присутствующей металлической рудой.
5. Способ по одному или более из пп.1-4, в котором хромитовая руда и карбид кремния в шихте для производства окатышей имеют распределение размеров частиц с размером ниже 200 меш в количестве
60-90%.
6. Способ по одному или более из пп.1-5, в котором окатыши имеют размер частиц 8-16 мм.
7. Способ по одному или нескольким из пп.1-6, в котором окатыши представляют собой зеленые окатыши.
8. Способ по п.7, в котором содержание влаги у зеленых окатышей составляет 7-16 мас.%.
9. Способ по п.7 или 8, в котором прочность на сжатие зеленых окатышей составляет 1-3 кг/окатыш.
10. Способ по одному или более из пп.1-9, в котором остаточное содержание углерода у спеченных окатышей составляет > 10%.
11. Способ по одному или более из пп.1-10, в котором остаточное содержание карбида кремния у спеченных окатышей составляет > 10%.
12. Способ по одному или более из пп.1-11, в котором полная пористость спеченных окатышей составляет 15-55% по объему.
13. Способ по одному или нескольким из пп.1-12, в котором прочность на сжатие спеченных окатышей составляет > 200 кг/окатыш, рассчитанная как F12mm.
14. Способ по одному или более из пп.1-13, в котором спеченные окатыши характеризуются величиной металлизации хрома <5%.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025858
- 1 -
025858
- 1 -
025858
- 1 -
025858
- 1 -
025858
- 1 -
025858
- 1 -
025858
- 1 -
025858
- 4 -