Способ выплавки высокоуглеродистого феррохрома

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА Изобретение относится к производству ферросплавов, а именно к способам получения высокоуглеродистого феррохрома в рудовосстановительной электропечи. Достигаемым техническим результатом является вовлечение в производственный процесс некондиционных по крупности материалов - хромовой руды и углеродсодержащего восстановителя, улучшение экологической ситуации. Для достижения указанного результата фракцию хромовой руды с размерами кусков менее 10 мм (отсев руды) и фракцию углеродсодержащего восстановителя(фракцию менее 5 мм) смешивают в соотношении 1: (0,3-0,5) и далее подают в брикетный пресс. Брикеты получают при давлении 25-50 МПа. Используют хромовую руду, содержащую, мас.%:Cr2O3 44,0-56,0; SiO2 4,0-12,0 и углеродсодержащий восстановитель, содержащий 86% твердого углерода. Полученные брикеты далее загружают в бункер, из которого эти брикеты поступают в электропечь. Туда же подают кварцит с таким расчетом, чтобы соотношение брикетов и кварцита составляло, мас.%: Шадиев Фазыл Каюмович,Избембетов Джубатхан Джумаханович, Толымбеков Манат Жаксыбергенович (KZ) Алчимбаева Р.Т. (KZ) 016426 Изобретение относится к производству ферросплавов, а именно к способам получения высокоуглеродистого феррохрома в рудовосстановительной электропечи. В настоящее время известен способ получения высокоуглеродистого феррохрома в рудовосстановительных печах, в котором шихту готовят из хромовой руды, углеродистого восстановителя и кремнеземсодержащего флюса. При этом используют руду с размерами кусков 10-80 мм и углеродсодержащий восстановитель фракции более 5 мм. Шихту периодически загружают на колошник и выпускают из печи полученный металл и шлак. После отделения от шлака металл разливают в изложницы (Рысс М.А. Производство ферросплавов. - М.: Металлургия, 1985, с. 199-212). Для данного способа характерно следующее: низкая скорость процесса восстановления хрома при выплавке высокоуглеродистого феррохрома,вследствие того, что в кремнеземистой хромовой руде содержится 30-35% Cr2O3 и 10-20% SiO2. Оксид кремния при температуре расплавления образует на поверхности кусков хромовой руды вязкую пленку,которая препятствует взаимодействию оксидов хрома с углеродистым восстановителем и газообразным монооксидом углерода. Кремнеземистый флюс усиливает действие кремнезема хромовой руды, так как препятствует контакту хромшпинелидов руды с углеродистым восстановителем и газообразным CO. Хром в тугоплавких хромшпинелидах хромовой руды не образует с кремнеземом жидкой фазы, из которой может происходить восстановление хрома. В результате замедления восстановительных реакций из хромшпинелидов хром не восстанавливается в верхних горизонтах ванны печи. Твердые частицы руды в большом количестве поступают в нижние горизонты и выносятся из печи с жидким шлаком. Механизм восстановления хрома из хромовой руды заключается в том, что твердый углерод кокса в местах контакта с кусковой хромовой рудой взаимодействует с оксидами железа и хрома, входящими в состав руды. В процессе нагрева происходит диффузия углерода в объем хромшпинелида с образованием газообразного CO, карбидов хрома и железа. Одновременно с этим зона контакта кокса с хромовой рудой обогащается тугоплавкими оксидами пустой породы (SiO2, MgO, Al2O3) преимущественно SiO2, которые создают, так называемый, шлакометаллический барьер между коксом и хромшпинелидами, при этом скорость процесса восстановления хрома резко снижается. Низкая скорость процесса восстановления хрома из кремнеземистой хромовой руды в шихте с кремнеземсодержащим флюсом в ходе выплавки феррохрома в рудовосстановительных печах приводит к увеличению продолжительности процесса плавки и повышению удельного расхода электроэнергии на выплавку феррохрома, увеличению выхода шлака. Известен способ выплавки феррохрома, при котором используют в качестве компонентов шихты хромовую руду фракции 10-80 мм, углеродистый восстановитель фракции более 5 мм и кремнеземсодержащий флюс в виде шлакометаллического отхода собственного производства. Шихту плавят в электропечи с получением феррохрома и шлака (Рысс М. А. Производство ферросплавов. - М.: Металлургия,1985, с. 199-212). Для данного способа характерно следующее: высокое содержание оксида хрома в отвальном шлаке, так как при получении высокоуглеродистого феррохрома шихта, состоящая из хромовой руды, углеродистого восстановителя и флюса, обладает низкой скоростью взаимодействия хромитов с восстановителем из-за ошлаковывания хромитов кремнеземистым флюсом и кремнеземом пустой породы хромовой руды в процессе плавки в рудовосстановительных печах. При использовании кремнеземистых хромовых руд на частицах хромшпинелидов в верхних горизонтах ванны печи образуется шлаковый изолирующий барьер. Кроме того, хромшпинелиды обладают высокой температурой плавления и низкой скоростью взаимодействия с кремнеземом, поэтому при нагреве хромовой руды с кремнеземистым флюсом затрудняется образование жидкой фазы, из которой может происходить восстановление хрома. Низкая скорость процесса восстановления хрома из кремнеземистой хромовой руды, содержащей 30-33% хрома и 10-20% SiO2, в ходе выплавки феррохрома в рудовосстановительных печах приводит к повышению продолжительности плавки и увеличению удельного расхода электроэнергии для получения феррохрома. Этому способствует то обстоятельство, что в процессе выплавки высокоуглеродистого феррохрома частицы хромовой руды становятся непроницаемы для CO, который образуется в нижних горизонтах ванны печи. Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ выплавки высокоуглеродистого ферросплава (патент РФ 2115627, МПК C01G 37/00, C22B 1/00, C 22B 1/16, 1998). Этот способ включает загрузку в электропечь кусков хромовой руды размерами 10-80 мм, углеродсодержащий восстановитель фракции более 5 мм, шлакометаллический отход производства высокоуглеродистого феррохрома и шлак низкоуглеродистого феррохрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:-1 016426 Шихту загружают в электрическую рудовосстановительную печь, поддерживая в ванне печи слой высотой 1,5-2,5 м. В состав шихты входит хромовая руда, содержащая, мас.%: 31-33 - Cr2O3; 15-17 - SiO2; коксик с содержанием углерода 86%, флюс - шлакометаллический отход производства высокоуглеродистого феррохрома, содержащий мас.%: 50 - SiO2; 20 - MgO; 10 - Al2O3; 20 - металлических включений высокоуглеродистого феррохрома, шлак низкоуглеродистого феррохрома, с содержанием, мас.%: 40-50CaO; 25-30 SiO2; 5-15 Cr2O3; 4-5 Al2O3; 8-12 MgO; 1-3 FeO. Компоненты шихты подают в бункеры электропечи. Шихту периодически загружают на колошник печи, преимущественно после выпуска расплавов и оседания шихты на колошнике. В печи шихта за счет тепла электроэнергии расплавляется с образованием металла и шлака. Последние периодически выпускают из печи. Для данного способа характерны: необходимость предварительного отсева мелких фракций и использование только крупных кусков компонентов шихты, что приводит к образованию на территории заводов больших скоплений указанных мелких фракций, к ухудшению экологической ситуации. Кроме того, использование бедных хромовых руд, содержащих около 30% Cr2O3, приводит к увеличению выхода шлака, снижению удельной производительности печи. Решаемой задачей является вовлечение в производственный процесс некондиционных по крупности материалов - хромовой руды с размерами кусков менее 10 мм и углеродсодержащего восстановителя фракции менее 5 мм. Достигаемым техническим результатом является вовлечение в производственный процесс некондиционных по крупности материалов - хромовой руды и углеродсодержащего восстановителя, улучшение экологической ситуации. Для достижения указанного результата фракцию хромовой руды с размерами кусков менее 10 мм(отсев руды) и фракцию углеродсодержащего восстановителя (фракцию менее 5 мм) смешивают в соотношении 1: (0,3-0,5) и далее подают в брикетный пресс. Брикеты получают при давлении 25-50 МПа. Используют отсев хромовой руды, содержащий, мас.%: 44,0-56,0 - Cr2O3; 4,0-12,0 - SiO2 и углеродсодержащий восстановитель, содержащий 86% твердого углерода. Полученные брикеты далее загружают в бункер, из которого эти брикеты поступают в электропечь. Туда же подают кварцит с таким расчетом, чтобы соотношение брикетов и кварцита составляло, мас. %: что в сумме равно 100%. Смесь, составленную из брикетов и кварцита, плавят с получением феррохрома и шлака. Совместное присутствие в брикетах хромовой руды и углеродистого восстановителя способствует более эффективному использованию последнего, так как процесс восстановления железа и хрома протекает внутри этих брикетов при многократно развитой поверхности реагирования фаз. Пример 1. Используют отсев хромовой руды с размерами частиц менее 10 мм, содержащий, мас.%: 44,0 Cr2O3; 4,0 - SiO2. Эту руду смешивают с углеродистым восстановителем фракции 0-5 мм, в котором присутствует 86% твердого углерода. Смесь увлажняют и прессуют из нее брикеты при давлении 25-50 МПа. Компоненты смеси берут в соотношении 1:0,3. Брикеты загружают в электропечь совместно с кварцитом в количестве, мас.%: Смесь плавят с получением феррохрома и шлака. Пример 2. Используют хромовую руду (фракцию 0-10 мм), содержащую, мас.%: 56 - Cr2O3; 12,0 - SiO2. Эту руду смешивают с углеродистым восстановителем фракции 0-5 мм, в котором находится 86% твердого углерода. Смесь увлажняют и прессуют из нее брикеты при давлении 25-50 МПа. Компоненты смеси берут в соотношении 1:0,5. Готовые брикеты загружают в электропечь совместно с кварцитом в количестве, мас.%: Смесь плавят с получением феррохрома и шлака. Таким образом, использование предлагаемого способа улучшает технико-экономические показатели процесса выплавки и решает проблему улучшения экологической ситуации. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ выплавки высокоуглеродистого феррохрома, включающий загрузку в электропечь компонентов шихты - хромовой руды, восстановителя и кварцсодержащего материала, плавление шихты,выпуск шлака и металла, отделение металла от шлака и разливку металла, отличающийся тем, что используют фракцию хромовой руды с размерами частиц менее 10 мм и углеродсодержащий восстановитель с размерами частиц менее 5 мм, которые смешивают в соотношении 1:(0,3-0,5) и далее из смеси го-2 016426 товят брикеты, а в качестве флюса применяют кварцит. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в печь подают компоненты шихты при следующем их соотношении, мас.%