Ферросплавное производство

Способы производства силикомарганца

Одним из способов производства силикомарганца (SiMn) является технология углетермического восстановления кислотных сырьевых материалов в электродуговой печи с погруженной дугой. Такие же печи используются для производства ВУ FeMn. Мощность таких печей обычно составляет 15-40 мегавольт-ампер, а производительность 80-220 тонн сплава в день. Управлять этим процессом сложнее, чем FeMn процессом, поскольку требуется более высокая температура для получения сплава с нужными характеристиками. Часто производтство SiMn интегрировано в производство ВУ FeMn таким образом, чтобы шлак от FeMn мог быть использован в производстве SiMn. Этим достигается высокий процент извлечения марганца. Дуплексное производство ВУ FeMn и SiMn показано на Рис 4.1.

схема дуплекс-процесса производства FeMn и SiMn

Стандартный силикомарганец с содержанием Si 18-20% и Mn около 70% производится из смеси шлака, насыщенного 35%-45% MnO (полученного в результате описанного выше производства ВУ FeMn), марганцевых руд, кварцита, переплава (Fe)Si (или низкосортных сортов) и кокса. Обычно одна четверть требуемого марганца поступает в виде руды, поскольку присутствие руды способствует более эффективной работе печи в сравнении с FeMn шлаком в качестве единственного источника. Иногда добавляются небольшие количества минералов, содержащих MgO, например доломит [CaCO3* MgCO3 ] или оливин [2MgO*SiO2].

Эффективность плавки SiMn повышается путем минимизации потерь металлического марганца и MnO, расстворенных в шлаке. Отработанный после производства SiMn шлак содержит от 5% до 10% MnO. Для того, чтобы сократить потери, тонкие металлические фракции и переплав производственного процесса рециркулируются на переработку в печь.

Марганцевые руды обычно содержат нежелательные элементы, которые не могут быть удалены ни на стадии добычи, ни при переработке. При производстве FeMn и SiMn строгие требования предъявляются к содержанию фосфора. Железо, фосфор и кремний легче восстанавливаются, чем марганец и, таким образом, в первую очередь переходят в металлическую фазу. Их содержание в конечном продукте контроллируется выбором руд. Шлак от производства ВУ FeMn является очень чистым источником марганца, поскольку все легковосстанавливающиеся примеси в рудах удаляются на стадии производства FeMn (они смешиваются с FeMn).

Содержание примесей контроллируется не только путем выбора соответствующих руд, но и путем определения сотношения количества руды и ферромарганцевого шлака в смеси. SiO2 восстанавливается вместе с MnO в процессе производства SiMn. Поскольку SiO2 более устойчив, чем MnO, требуется температура от 1600°C до 1650°C чтобы произвести сплав с содержанием кремния около 20% и низким содержанием MnO в отработанном шлаке. В этой связи использование низкоплавкого ферромарганцевого шлака в качестве основного источника MnO в производстве SiMn может представлять проблему. Ферромарганцевый шлак имеет относительно низкую температуру плавления в сравнении с марганцевыми рудами. Соответственно, присутствие большого количества ферромарганцевого шлака будет способствовать понижению температуры процесса. При помощи углетермического восстановления кислотных сырьевых материалов уровень кремния в сплаве не превышает 20%.

Низкоуглеродистый силикомарганец (НУ SiMn) с содержанием кремния около 29-30% производится путем обогащения SiMn сплава добавлением кремниевых отходов ферросиликонового производства (см Рисунок 4.1). Такие отходы являются относительно дешевым источником кремния. Такая практика может быть использована в производстве стандартного SiMn, потому что значительно сокращается потребление электроэнергии и соответственно увеличивается производительность печи.

Средние технологические показатели для завод,а производящего стандартный SiMn сплав в 27 МВт дуговой электропечи.

Удельное потребление электроэнергии при производстве стандартного SiMn из смеси марганцевой руды, высокоуглеродистого ферромарганцевого шлака и переплавов с высоким содержанием кремния составляет 3500-4500 кВт.ч/тонну металла и зависит, в основном, от количества добавленных в шихту металлических частиц. Потребление электроэнергии возрастает по мере возрастания содержания кремния в конечном продукте, а также вместе с увеличением производства шлака на тонну металла. Каждые дополнительно произведенные 100 кг шлака потребляют 50 кВт электроэнергии. Если рудную фракцию шихты восстановить до MnO с помощью СО восходящего из восстановительной зоны плавки, то можно сэкономить порядка 100 кВт.ч электроэнергии на тонну металла, а также некоторое количество кокса.

Расход материалов при производстве стандартного SiMn слава в 27МВт дуговой электропечи

Таблица 4.3 дает пример технологических параметров для 27 МВт печи, производящей стандартный ферромарганцевый ферросплав. Расход материалов для той же печи показан в таблице 4.4 и графике 4.3. Расход показан на 1 тонну готовой продукции. В это же время производится 1225 кг шлака, содержащего 2% захваченных металлических частиц (того же состава, что и основной продукт), то есть количество чистого шлака составляет 1200 кг. В процессе циркулирует 390 кг переплава. Состав производимого металла и шлака показаны в таблице 4.4.

Расход материалов на тонну силикомарганца