CC BY
57
^3, 2007 г._- _45
УДК 669.168.3
ОСВОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЫПЛАВКИ СИЛИКОМАРГАНЦА С ПРИМЕНЕНИЕМ В ШИХТЕ МАРГАНЦЕВЫХ АГЛОМЕРАТОВ
m
А.К. Жунусов, Ж.О. Нурмагамбетов, Л.Б.Толымбекова, А.Г. Калиакпаров
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова,
Экибастузский инженерно-технический институт
им.К.Сатпаева,
Аксуский завод ферросплавов
Мацалада феррокррытпа endipiciude силикомарганецт1 балцытуды бейнелеуге арналады.
Статья посвященаописанию выплавки силикомарганца на ферросплавном производстве.
The article is devoted to the description of silicon manganese smelting in ferroalloy manufacture.
В данное время ферросплавное производство требует внедрения мощных, высокомеханизированных и автоматизированных закрытых электропечей, обеспечивающих хорошие технико-экономические показатели производства и условий труда обслуживающего персонала. Для нормальной работы закрытых электропечей требуется кусковой материал [1].
В данное время в мире добывается около 6-7 млн.т. марганцевых руд. Около 60 % общей добычи приходится на высокосортные руды с содержанием марганца 37-52 %, 40 % приходится на руды с содержанием марганца 25-35 %. Высокосортные руды добываются в ЮАР, Габоне, Австралии, Бразилии. Низкосортные в России, Украине, Грузии, Казахстане, Китае и Индии [2]. На долю Казахстана по данным [2] среди продуцентов марганцевого сырья приходится 3%, из общей добычи.
В СНГ марганцевые руды сосредоточены на Украине (Никопольское и Большетокмакское месторождение), в Грузии (Чиатурское месторождение), в России в Кемеровской области (Усинское месторождение) [3].
В марганцевых рудах Украины и Грузии концентрация оксидов железа невелика и не препятствует использованию этих руд для производства марганцевых сплавов, однако при производстве металлического марганца считаются непригодными [3].
За последние десятилетие Казахстан наращивает объемы по добыче марганцевых руд. Запасы марганецсодержащих руд од^местно с разведенными месторождениями в Казахстане составляют около 700 млн.т. Разведанные запасы марганцевых руд Казахстана сосредоточены преимущественно в Джезказганской области. Они объединены в три группы месторождений: Джездинсю-Улугаускую, Атасуйскую и Ушкатынскую [4]. Мар ганцевые руды Джездинско-Улутауской группы характеризуются низким содержанием марганца (15-17%), высоким содержанием кремнезема (40-49%), удовлетворительным значением отношения Р:Мп и Mn:Fe [4]. Джездинские руды плотные, крепкие, труднообогатимые (объемная масса 2,4-2,6 т/м3). Концентраты с содержанием марганца более 45 % могут быть получены только при тонком измелшении (до 0,15 мм) и при применении сложных схем обогащения. Однако выход концентрата по данным [4] не превышает 10%.
Марганец содержится почти, во всех марках стали и как легирующий элемент является одним из дешевых, так как на территории СНГ имеются значительные запасы марганцевых руд. При производстве стали, марганец применяют в виде двух сплавов ферромарганца и силикомарганца. Производство ферромарганца и силикомарганца включает следующую технологическую схему: добыча, обогащение, окускование и выплавку в руднотермических печах [1].
В Казахстане известны марганцевые месторождения, расположенные в Карагандинской области, преимущественно в Атасуйском и Жезды-Улы-тауском рудных районах. Крупными месторождениями являются Кара-жал и Ушкатын III. По данным [2] Разрабатывается 7 месторождений, из них в 2000 году работы по добычи проводились на 4-х: Ушкатын III, Восточный Камыс, Тур и Богач.
В связи с ограниченностью запасов высококачественных марганцевых руд все большее значение приобретает использование бедных руд
а производстве марганцевых сплавов. Поэтому широко внедряется как
- СНГ так и в Казахстане различные методы обогащения, удаление фос-: : та и обескремнивание руд. Для окускования мелочи, пылеватых руд и ^- иентратов применяют методы агломерации, брикетирования и окатывания.
Важнейшей задачей в промышленности Казахстана является освое-
- е честного марганцевого минерального сырья в металлургии с организацией в Республике выплавки марганцевых сплавов, без которых эевозможно обеспечение народнохозяйственного комплекса качественными видами металлопродукции [2,3].
В данное время для производства ферросиликомарганца в качестве ос--: сгюго сырьевого продукта на Аксуском заводе ферросплавов исполь-г е-ся марганцевая руда месторождения «Тур». Руды Атасуйской группы, --овестно, характеризуются высоким содержанием железа от 6% до 1: и кремнезема 30-33 % (в мелкой фракции 0-10 мм), и низким содержанием марганца 17- 26% и считаются труднообогатимыми. Ценность наг -анцевых руд Казахстана заключается в низком содержании фосфора = среднем 0,03%)[4].
Силикомарганец на Аксуском заводе ферросплавов начали выпускать : I года в цехе №1 на печах мощностью РКЗ-ЗЗМВА, в результате : зеленной подготовительной работы печь №11 была переведена с
* -1 плавки ферросилиция на производство ферросиликомарганца [2].
В данное время производство силикомарганца сопровождается с не-сторыми трудностями, в частности использования неподготовленных пихтовых материалов. В электропечи подается марганцевая руда фрак-"-150мм. Количество мелкой фракции 0-10 мм достигает 30-35% в
- -те поставляемых на АЗФ, которое создает ряд нарушений в техноло-~ -егком режиме производства силикомарганца [2]. Шихта, подаваемая
• электропечи, значительно ухудшает равномерную работу печи и соот-псгзенно техн15Ш-экономические показатели электропечных агрегатов хл : м электродов, образавание свищей, нарушение газопроницаемости ко-■. _ и т. д.) Современные металлургические агрегаты приспособлены к
- - —^еншо кусаовых материалов и чтобы вовлечь в производство ферро-. мелочь тргшщютъ сырья необходимо окусковывать, одним из трех
~ ж агюмеря'^тей.. оюодсаганием или брикетированием.
Таким образом, для данного марганцевого сырья после проведенных исследований по окускованию материала является агломерация [7].
Агломераты были получены методом Спекания на полупромышленной агломерационной установке на экспериментально-промышленном участке цеха №2 АЗФ в количестве 10-12 тонн. Исследованиям по определению основных технологических параметров были подвергнуты отсевы марганцевых руд (крупностью 0-5 мм и 0-10 мм) месторождения «Тур». Спекание указанных материалов проведено на лабораторной агломерационной установке с диаметром чаши 410 мм по методике разработанной на АЗФ и ХМИ. В качестве агломерационного топлива использовалась коксовая мелочь крупностью 0-3 мм. Процесс спекания проходил интенсивно. При содержании топлива в шихте 8% удельная производительность аг-лоустановки достигает 0,86 т/м2час. При увеличении топлива в шихте до 9 % производительность падает до 0,82 т/м2час, но повышается прочность агломерата с 50,1 до 53%. В качестве возврата использовали мелочь агломерата предыдущего спекания крупностью 0-8 мм, при этом производился равный в процентом соотношении рассев возврата 0-Змм, 3-5 мм, 5-8 мм. Количество топлива в шихте довели до максимального 12%, при этом удельная производительность аглоустоновки снизилась до 0,34 т/м2час, но замечалось увеличение прочности агломерата до 62 %. При 10 % топлива производительность равнялось 0,74 т/м2час.
Увеличение количества собственного возврата в шихте позволило снизить количество топлива. При использовании 25 % возврата, топливо снизили до 8%, производительность установки повысился до 0,65 т/м^ас. При повышении возврата до 30 % наблюдалось снижение производительности аглоустановки до 0,63 т/м2час. При использовании 7 % топлива и 25 % возврата производительность увеличили до 0,69 т/м2час. Далее при увеличении возврата на 30 % производительность увеличилась до 0,70 т/м2час.
В процессе спекания пришли к выводу, что при спекании мелочи марганцевой руды целесообразно применять 7,5 % топлива с использованием возврата 20-25 % при высоте слоя шихты 300-330 мм, производительность аглоустановки равняется в пределах от 0,71 до 0,85 т/м2час.
Далее, при увеличении высоты слоя шихты до 350 мм производитель--: сть аглоустановки значительно возрастает до 0,99 т/м^ас, барабанная точность по ГОСТ 25471-82 равнялось 51 %, вертикальная скорость :"екания 18,4 мм/мин, при среднем разряжении под вакуумом 1400 мм зод.ст., выход годного 77,4%.
Марганцевые руды месторождения «Тур» считаются для рудовосста--:вительных процессов легкоплавкими, поэтому в агломерационную пихту вводили в качестве флюсов отсевы доломита и извести. Доломит 5 5: дили в навеске с5% до 10%. При этом особых изменении в химичес-íc у составе не произошло, также введение доломита не показало суще-.-5-енных изменении на производительность установки и прочностные -1:1хтеристики агломерата. При введении в шихту извести содержание ¡ерганца в агломерате увеличили с 16,10% до 18,4%, производительность сгэдювки увеличили до 1,10 т/м2час, так как при этом уменьшается вертикальная скорость спекания.
По результатам выполненных лабораторных исследовании разрабо-
- L-=л основные технологические параметры агломерации отсевов (0-5мм)
ганцевых руд месторождения «Тур»: при спекании мелочи марганце-5С руды (крупностью 0-5мм): высота слоя шихты 400 мм, расход топливе " >7,5 %, влажность шихты 10 %, вертикальная скорость спекания
- - 1-22,8 мм/мин, выход годного 68,9-77,4%. Получен агломерат ( Мп-:: .5 с. Fe-5,89%; Si02- 40%.).
На втором этапе исследовании были проведены опьггно-промышленные деть ггания по освоению технологии выплавки ферросиликомарганца с исполь->. aен* :ем марганцевых агломератов из мелочи и отсевов, марганцевых руд мес-тхеа«Тур» на Аксуском заводе ферросплавов АО «ТНК КАЗХРОМ».
lter .THO-промышленные испытания по выплавке марганцевого агло-*ес.атг проводились на экспериментально-промышленном участке цеха >il ~г л выплавке силикомарганца на печи ОКБ-1,2 с навеской 150 кг на вс - Вьшлавкусгандартньгхмароксиликомарганцапроводилинапечи л : _ к с стью 1200 кВА с магнезитовой футеровкой после освоения техно-1 получения углеродистого ферромарганца из руд месторождения ш 7 : л осте ленным переходом на производство силикомарганца.
Ь сгъггно-промышленном периоде навеска состояла из: марганцевой ^ ^ ч^оганцевого агломерата, кокса, извести, кварцита. Известняк и кокс
применяли тот же, что и при выплавке углеродистого ферромарганца. Кварцит применяли с 98% $102 крупностью 30-50 мм.
Первоначально на стадии опытно-промышленных испытании по выплавке силикомарганца с использованием агломератов получили отрицательные результаты. Процесс плавки по основным параметрам был неустойчив. Сход шихты, из-за низкой газопроницаемости колошника, происходил неравномерно. Колоша состояла из 400 кг рудыЗо кг кварцита, 110 кг кокса и 25 кг извести. Металл и шлак выпускали через каждые 3 часа (опыт работы цеха №1) в футерованную изложницу, заправленную песком. Продукты плавок после их остывания разбирали краном, вручную. Несмотря на все трудности в период опытно-промышленных испытаний был получен сплав с 65% содержанием марганца.
Далее постепенно в навеску включили агломерат в количестве 150 кг на колошу При использовании агломератов постепенно процесс плавки начал характеризоваться спокойным колошником, нормальной посадкой электродов и стабильным выходом металла и шлака. Но для этого необходимо было держать колошник закрытым. Поэтому в течении смены постоянно подкидывали шихту под электроды, образовывая в под электродами конус. Основность шлака составила 0,43 при кратности 0,58.
Также было отмечено улучшение состояния колошника, газы выделялись равномерно, шихта сходило ровно без обвалов. В результате опыт-но-промышленного периода обеспечивалась эффективное использование (усвоение) углерода кокса в восстановительном процессе в начальном периоде плавки, а при повышении напряжения в третий период происходила интенсификация восстановления марганца и кремния из шлака, который к тому времени становился тугоплавким и менее электропроводным. Печь работала на 3 ступени. Выпуск металла происходил без особых осложнений. Химический состав металла соответствовал требованиям стандарта, в результате проведения процесса производства силикомарганца с применением марганцевого агломерата был получен стандартный силикомарганец марки СМн-10, СМн-12 (Таблица 2).
Химический состав силикомарганца
Марка сплава Si, % Mn, % С,% Р,%
СМн-10 10,2 65,3 3,02 0,152
. СМн-12 12.2 66 2,58 0,150
Применение марганцевого агломерата позволил исключить из навес-
0 <згрцит, сократить количество твердого восстановителя в навеске со
1 I <г на колошу до 80 кг. Технико-экономические показатели производ-гзг лиикомарганца в опытном периоде приведены в таблице 3.
Таблица 3 „
Технико-экономические показатели выплавки силикомарганца
Показатели Ед. нзм. Базовый Периоды работы
цех №1 на I период П период
печах РКЗ- На печи На печи
33 MBA ОКБ-1,2 ОКБ-1,2
Прсюводительность т/сут 2,9 3,6
Сдельный расход
материалов: Кг
•.5грганцевый концен-т 600 -
'.^¿эганцевая руда - 400 300
\(*рганцевый агломерат - - 150
Кварцит 20-40 50 -
Ков: 80-120 110 80
Известь - 25 50
Доломит 30
) цельный расход
длгегтроэнергии 5300 5600 5300
кВт*ч/ т
•Извлечение марганца % - 76,3 77,3
5 _елом проведенные испытания показали хорошее качество марган-жвс го агломерата полученного на полупромышленной агломерацион-1: становке из мелочи и отходов бедной марганцевой руды месторож-яве а Тур», и может быть рекомендован как способ окускования и реше-шз вопросов по использованию некондиционного сырья для производ-гза стандартных марок силикомарганца. Применение марганцевого аг-- грата позволил снизить в навеске восстановитель и кварцит. При : * -^едлагаемый способ несколько улучшает технико-экономические по-взгге.т.' производства силикомарганца. Производительность печи увели-Ь-^ге ; до 5% и достигается снижение расхода электроэнергии на 3-3,5%.
ЛИТЕРАТУРА
1. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов: Учебник для вузов / Гасик М.И., Лякишев Н.П. - М.: СП Интермет Инжиниринг, 1999. -764 с.
2. Святов Б. А, Толымбеков М.Ж., Байсанов С.О. Становление и развитие марганцевой отрасли Казахстана. - Алматы. Искандер, 2002. -416 с.
3. Толстогузов Н В. Теоретические основы и^вехнология плавки кремнистых и марганцевых сплавов. -М.: Металлургия, 1992. 239с.
4. ДруинскийМ.И., Жучков В.И. Получение.комплекс ных ферросплавов из минерального сырья Казахстана. -Алма-Ата: Наука, 1988. -208с
5. Калинин В.В. Железомарганцевые месторождения Каражал.-М, 1965.
6. Такенов Т., Толымбеков М., Байсанов С. и др. Развитие ферросплавной отрасли.//Промышленность Казахстана.-(19) 09.-2003.-№4, С 48-51.
7. Ким В , Акбердин А., Ли А. и др. Разработка и создание технологии производства марганцевого агломерата в Казахстане // Сб.трудов «Комплексная переработка минерального сырья»,- Алматы, 2002,- С.363-370.
