СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОСИЛИЦИЯ В ЗАКРЫТЫХ РУДНОТЕРМИЧЕСКИХ ПЕЧАХ
METHOD OF PRODUCING FERROSILICON IN CLOSED ORE-THERMAL FURNACES

Область техники
Изобретение относится к области металлургии, в частности к электротермическому способу получения ферросилиция.
Уровень техники
Ферросилиций в закрытых печах рудовосстановительных электрических печах получают восстановлением кварцита с помощью углеродистых восстановителей (Рожихина И.Д., Нохрина О.И. Основы теории и технологии производства ферросплавов, СибГИУ, Новокузнецк, 2017, С. 85-89). Недостатками данной технологии является недостаточная производительность печей.
Из уровня техники известен способ выплавки ферросилиция (патент RU 2112071, С22С 33/04, опубл. 1998.05.27), включающий непрерывную подачу в печь дозированной шихты, формируемой в виде конусов вокруг электродов, содержащей рудную часть и в качестве восстановителя кокс, проплавление шихты и периодический выпуск металла, отличающийся тем, что перед очередным выпуском металла проплавляют конус шихты и задают порциями кремнийсодержащие окатыши отработанной контактной массы химического производства за 10-15 мин до очередного выпуска металла. Недостатком
Известен способ выплавки сплавов ферросилиция (патент RU 2294977 С22С 33/04, опубл. 1997.03.10) с содержанием кремния 60-70% в трехфазной руднотермической электропечи с угольной футеровкой стен, включающий загрузку в печь исходных шихтовых материалов, содержащих кремнезем, стальную стружку и углеродистые восстановители, отличающийся тем, что шихту в печь загружают дифференцированно, при этом в три зоны колошника, расположенные радиально в областях, соответствующих минимальному зазору между электродами и футеровкой стен и шириной 0,7-1,2 диаметра электрода, подают шихту с содержанием кремнезема по массе 70-100%. Недостатком
Известен способ выплавки фекрросилиция (патент RU 2059013, С22С 33/04, опубл. 1996.04.27), включающий непрерывную загрузку вокруг электродов шихты, состоящей из кварцита, кокса, восстановителя и железной стружки, ее проплавление и периодический выпуск из печи сплава в ковш, отличающийся тем, что вокруг электродов загружают часть шихты, содержащей железной стружки 0,5 0,6 стехиометрического расхода и в 2 2,5 раза превышающей расход центральной зоны печи, а другую часть шихты, содержащей железную стружку в 2 3 раза больше стехиометрического расхода, загружают в центральную зону печи. Недостатком
Из уровня техники известен способ выплавки ферросилиция в закрытых руднотермических печах (патент RU 2059011, С22С 33/00, опубл. 1996.04.27), включающий загрузку в печь через свод шихты, состоящей из кварцита, кокса, железной стружки и восстановителя, вокруг электродов, ее непрерывное проплавление и выпуск сплава в ковш, при этом часть шихты загружают через свод в центральную зону печи при стехиометрическом соотношении расхода кварцита и кокса, содержит избыток железной стружки, а часть шихты, загружаемая вокруг электродов при стехиометрическом соотношении расхода кварцита и восстановителя, имеет недостаток железной стружки. При этом стехиометрическая шихта из кварцита и кокса, загружаемая вокруг электродов, содержит железной стружки 0,5 0,6 стехиометрического расхода, а загружаемая под свод в центральную зону печи шихта содержит 2-3-кратный избыток железной стружки от стехиометрического расхода; а расход шихты вокруг электродов по количеству в 2-4 раза превышает расход шихты, подаваемой непосредственно под свод в центральную зону печи.
По технической сущности, по наличию общих признаков, данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога заявленного
способа выплавки ферросилиция. Недостатком способа является недостаточно высокая степень извлечения кремния. Кроме того, увеличение производительности печи за счет реализации способа не решает проблемы закрытой печи, периодического спекания шихты и образования конденсата под сводом руднотермической печи. Образование конденсата происходит из-за того, что не вступивший во взаимодействие с углеродом шихты монооксид кремния диспропорционирует по реакции
2
2SiO=Si+SiO,
что и приводит к спеканию шихты на поверхности колошника под зонтом печи (Рысс М.А. Производство ферросплавов, М., Металлургия 1985, С. 75-77).
В основу изобретения поставлена задача повышение технологической устойчивости работы печи.
Техническим результатом является увеличение производительности печи.
Раскрытие изобретения
Технический результат достигается за счет того, под свод печи периодически загружают шихту, состоящая из кварцита, восстановителей и стальной стружки с восстановителем превышающим стехиометрическое количество на 2-8 масс. %; количество загруженной шихты в печь с повышенным избытком углерода составляет 4-10% от общего количества загружаемой шихты, с периодичностью разовой загрузки шихты с повышенным содержанием углерода 16-24 часа.
Осуществление изобретения
Испытания способа проводили в промышленной закрытой руднотермической печи мощностью 18 MB, работавшей на выплавке ферросилиция марки ФС 65. В процессе испытаний изменяли избыток углерода в шихте, дополнительно загружаемой под свод, количество шихты, периодически загружаемой под свод печи, периодичность загрузки дополнительной шихты по свод один раз за смену (8 часов). Дополнительная шихта загружалась в равных количества между электродами. Результаты испытаний сведены в таблицу 1.
По достигнутому лучшему показателю (пример 14) проводили загрузку шихты с повышенным избытком углерода с другой периодичностью: 12, 16, 24, 32 часа.
Опыт 1. Периодичность загрузки один раз в 12 часов: производили загрузку шихты с избытком углерода 6 мас. % в количестве 10% от стехиометрического состава шихты; производительность печи составила 2358 кг/час., удельный расход электроэнергии составил 7634 кВтч/т;
Опыт 2. Следующее испытания проводили с периодичностью загрузки шихты с избытком углерода 6 мас. % в количестве 10% один раз в 16 часов: производительность печи составила 2376 кг/час., удельный расход электроэнергии составил 7576 кВтч/т;
Опыт 3. Провели испытания с периодичностью загрузки шихты с избытком углерода 6 мас. % в количестве 10% один раз в 24 часа: апроизводительность печи составило 2368 кг/час, удельный расход электроэнергии составил 7600 кВтч/т.
Опыт 4. Провели испытания с периодичностью загрузки шихты с избытком углерода 6 мас. % в количестве 10% один раз в 32 часа: производительность печи составила 2360 кг/час, удельный расход электроэнергии составил 7627 кВтч/т.
По результатам испытаний можно сделать выводы: оптимальным вариантом изменения избытка углерода в шихте является 2-8 мас. % (примеры 2-7, 9-11, 13-15), количество загруженной шихты в печь с повышенным избытком углерода является 4-10% (примеры 4-7, 9-11, 13-15), оптимальная периодичность загрузки шихты один раз в 16-24 часов (опыты 2-3). При загрузке дополнительной шихты с избытком углерода 2 мас. % (примеры 2-3), 10-12 мас. % (примеры 8,10-12, 20) не являются оптимальными, так как небольшое увеличение избытка углерода не изменяет технологический режим работы печи; увеличение избытка углерода более 10 мас. %, приводит к нарушениям технологического режима и производительность печи снижается. При загрузке шихты с увеличенным избытком углерода оптимальным является периодичность загрузки шихты 16-24 часа. При периодичности загрузки шихты с избытком углерода менее 16 часов производительность печи изменяется незначительно, при периодичности - более 24 часов производительность печи снижается.
Дополнительный эффект за счет снижения времени простоев на чистку подсводового пространства и газозаборных патрубков.
Информация:
1. Рожихина И.Д., Нохрина О.И. Основы теории и технологии производства ферросплавов, СибГИУ, Новокузнецк, 2017, С.85-89;
2. Патент RU 2112071, опубл. 1998.05.27;
3. Патент RU 2294977, опубл. 1997.03.10;
4. Патент RU 2059013, опубл. 1996.04.27;
5. Патент RU 2059011, опубл. 1996.04.27.