用于制造硅铁的装料的制作方法

本发明涉及冶金，制造铁合金，特别涉及制造硅铁。
背景技术：
：硅含量为18-95％的硅铁在铁合金炉中熔炼。装料的矿石成分是石英岩，其包含超过95％的sio2和少量氧化铝(al2o3)。将石英岩压碎并洗掉粘土。冶金粉焦用作还原剂。还原剂基本要求：-低灰分含量；-高电阻；-低挥发物含量；-加热时的片块强度。为了制备合金中期望的硅浓度，将碳质钢的压碎的碎屑引入装料中。在铁的存在下，促进了该过程的进行。硅被碳根据以下反应还原：sio2+2c＝si+2co。还原剂过量时，还形成碳化硅：sio2+3c＝sic+2co。碳化硅的存在是不希望的，这是因为由于其耐火性，炉的下部变得杂乱并且效率降低。在铁的存在下，碳化硅会根据以下反应被游离二氧化硅(sio2)破坏：2sic+sio2＝3si+2cosi+fe＝fesi。在装料中的铁越多，制备硅铁的温度就越低。在连续进行的熔炼过程中，电极深深地浸入装料中。当装载装料材料时，人们试图在电极周围以锥体的形式产生并保持装料。装料锥的目的是使在反应区中形成的气体难以逸出并减少热量损失。装料锥越宽，炉的活动区就越大，装料沉降就越好，炉的操作就越稳定。在装料中的弧形区中，形成了温度非常高的空腔。该空腔的壁被连续熔化，硅被还原并溶解在液态铁中，从而形成硅铁合金。合金下降到反应区中。在正常的炉操作过程中，一旦烧尽，电极就缓慢下降，并且装料均匀沉降在电极周围。每天将熔炼的硅铁放入钢包中12至15次，然后倾倒。从1997年10月20日公开的发明ru96113642的申请中已知，用于熔炼硅铁的装料包含石英岩、沥青焦、木材和金属废料，其特征在于其还包含以与沥青焦的混合物形式使用的冶金焦，其具有按重量％计的以下组分比率：木材废料–4-50，沥青焦和冶金焦的混合物–10-30，金属废料–5-20，石英岩–余量，冶金焦的比例为焦混合物总质量的5-50％。同时，banichi石英岩用作石英岩。同时，尺寸不超过50mm的碎片用作木材废料。同时，14a级碎屑和尺寸不超过42mm的变压器钢屑用作金属废料。从1997年10月27日公开的专利ru2094518已知了一种发明，其涉及铁冶金，即涉及用于制造硅铁合金的装料。所述装料包含石英岩、木材和金属废料，以及处于与沥青焦的混合物的形式的冶金焦，其具有按重量％计的以下组分比率：木材废料–4-50，沥青焦与冶金焦的混合物–10-30，金属废料–5-20，石英岩–余量，冶金焦的比例为焦混合物总质量的5-50％。从1998年3月10日公开的专利ru2106423已知了一种发明，其涉及铁冶金，即涉及用于制造硅铁合金的装料。用于熔炼硅铁的装料包含石英岩、焦碳、金属废料和化学制造的废接触物料的球团，其具有按重量％计的以下组分比率：焦碳–10-40，金属废料–6-30，球团–0.3-20，石英岩–余量。从1978年8月5日公开的作者证书su618437已知用于熔炼硅铁的装料，其包含石英岩、碳质还原剂和铁屑，其特征在于，为了减少合金中的铝，其还包含黄铁矿，其具有按重量％计的以下组分比率：石英岩–40-70；碳质还原剂–15-45；黄铁矿–2-40；铁屑–余量。从1983年2月23日公开的作者证书su765389已知用于制造低硅硅铁的装料，其包含含铁材料和焦，其特征在于，为了增加合金中的锰，减少石墨屑的释放，不使用稀有的铁屑，装料还包含石灰岩和贫锰铁矿，以及作为含铁材料的含铁石英岩，其具有按重量％计的以下组分比率：含铁石英岩–44-58；贫铁锰矿–19-20；石灰岩–6-9。从1983年2月23日公开的作者证书su998558已知用于制备硅铁的装料，其包含碳质还原剂、金属添加剂和石英岩，其特征在于，为了增加硅的还原度并提高炉效率，其还包含硅酸盐炉渣和石英岩重晶石，其具有按重量％计的以下组分比率：碳质还原剂–20-35；金属添加剂–1-40；硅酸盐炉渣–1-10；石英岩重晶石–0.5-10；石英岩–余量。从1983年2月23日公开的作者证书su998567已知用于熔炼低硅硅铁的装料，其包含石英岩、铁屑、焦碳，其特征在于，为了降低其在炉顶的电导率并减少硅损失时，其还包含碳酸盐锰矿，其具有按重量％计的以下组分比率：石英岩–28-32；铁屑–40-47.5；碳酸盐锰矿–7-12；焦碳–16.5-18。从1990年5月23日公开的作者证书su1565913已知用于熔炼硅铁的装料，其包含石英岩、粉焦和铁屑，其特征在于，为了提高所得合金的机械强度和脱氧能力并降低其熔点，其还包含含硼团块，其具有按重量％计的以下组分比率：石英岩–20-58；粉焦–10-34；铁屑–5-50；含硼团块–3-20，而含硼团块具有按重量％计的以下组成：硅钙硼石精矿–63-70；粉焦筛屑(finecokeriddling)–25-34；亚硫酸盐醇液(sulfite-alcoholliquor)–3-5。从1998年4月27日公开的专利ru2109836已知一种发明，其涉及冶金，更具体地，涉及制造铁合金，尤其是制备硅铁。该发明的实质在于以下事实，用于制备硅铁的装料还包含比率为1:(1-3)的助熔铁矿球团和铁屑的混合物，其具有按重量％计的以下组分比率：石英岩–35-55；碳质还原剂–20-30；助熔铁矿球团和铁屑的混合物–10-30；钢屑–余量。当在用于熔炼硅铁的装料组合物中使用球团和碎屑的混合物时，减少了随着废气逃逸的硅。另外，注意到电极浸入装料的深度增加，这允许在变压器低侧以较高的电压进行熔炼，并且无需使用昂贵的半焦就可以进行熔炼。因此，从现有技术中已知了多种用于熔炼硅铁的装料组合物。然而，现有技术的缺点是在装料组合物中使用稀有的钢屑。由于机械制造厂的生产削减，目前明显缺乏用于装料销售的原料。另外，当使用钢屑时，装料的电导率增加，这导致电极浸入到装料中的深度减小，或者需要增加装料组合物中的粉焦的量。由于这一事实，随废气一起损失的一氧化硅增加，并且密闭炉的气体操作状况劣化。这种情况尤其影响弧形布置低的炉的操作，因为弧形下的空间变得堵塞。与所要求保护的发明最接近的解决方案是专利ru2109836中公开的装料组合物。因此，作为原型，采用了专利ru2109836中公开的装料组合物，其中装料包含石英岩、碳质还原剂(焦丁)、钢屑以及另外的比率为1:(1-3)的助熔球团和铁屑的混合物，其具有按重量％计的以下组分比率：石英岩–35-55，碳质还原剂–20-30，比率为1:(1-3)的助熔铁矿球团和铁屑的混合物–10-30，钢屑–余量。原型的显著缺点是在装料组合物中存在稀有且昂贵的14agost2787-75“ferroussecondarymetals”级的钢屑，以及铁屑，由于存在水分，其容易结块和在冬季条件下冻结，使其难以运输和装卸，包括在炉的装料供给输送线上。通过进一步开发用于制造硅铁的定性和定量装料组合物，弥补了原型中代表的解决方案的上述缺点。技术实现要素：根据本发明，用于制造硅铁的装料不包含来自碳质钢的稀有金属屑作为含铁组分，但是它包含由具有表1中给出的示例性组成的黄铁矿烬滓(技术废料)和作为粘合剂的液态玻璃制备的球团。表1本发明的实质在于，由黄铁矿烬滓和液态玻璃的混合物制备的球团形成了多孔结构，其加速了通过铁合金气体的组分对球团铁的间接还原过程(借助于co)(这些过程是在炉的上水平面进行)：fe2o3+3co＝2fe+3co2fe2o3+3h2＝2fe+3h2ofe2o3+3sio(气体)＝2fe+3sio2(固体)并防止了会干扰铁合金炉正常操作的硅酸铁的形成(该过程在炉的下水平面进行)：fe2o3+sio2+с＝fe2sio4(炉渣)+со，也就是说，由于在炉的下水平面没有铁氧化物，所以这种不利反应难以进行。这种情况允许使用非稀有的材料–黄铁矿烬滓(其为硫酸制造废料)来完全替代钢屑。鉴于这些制造废料对环境产生不利影响的事实，要求保护的发明的实施将利用合金解决有害的制造废料的处置问题。因此，本发明的任务是弥补现有技术的缺点，开发用于制造硅铁的装料组合物，其质量不差，但是允许利用来自硫酸制造的低质量废料代替稀有的钢屑而没有制造损失，同时解决了减少原料费用和处置技术产物的双重任务。技术结果是扩展了装料组合物的范围，使用了廉价且不稀有的原料，并且通过在硅铁制造过程中使用具有低电导率的装料组合物改善了炉装置的操作性能，其导致增加了二氧化硅回收率，同时增加了装料过滤层，并且减少了非技术性炉渣的形成，并且因此，有可能在更高的电压水平下进行炉变压器操作，提高了炉装置的电效率。借助于用于制造硅铁的装料组合物实现了所述技术结果，所述装料组合物包含石英岩、碳质还原剂和含铁材料，而含铁材料是黄铁矿烬滓球团，其具有按重量％计的以下组分比率：石英岩–34-50，碳质还原剂–30-34，黄铁矿烬滓球团–余量。碳质还原剂包含：焦丁–40-67重量％，木材废料–33-60重量％，而木材废料是颗粒或碎片。球团包含黄铁矿烬滓和基于干重为7-15重量％的作为粘合剂的液态玻璃。通过以下参考附图对本发明的详细描述，本发明的上述和其他任务、特性、优点以及技术意义将更加清楚。附图说明图1示出了由显微镜以320倍放大率拍摄的黄铁矿烬滓的电子图像。图2示出了由显微镜以320倍放大率拍摄的硅铁的电子图像。图3示出了半工业炉，其为具有三个石墨化电极和石墨衬里的矿石还原电炉(rko0.2)。图4示出了硅铁的x射线图像，其中实验线为红色，计算的线为蓝色，并且x射线图像的实验线与计算的线之间的差为粉红色。图5示出了硅铁的x射线图像，其中利用峰至相的分配指示实验线(红色)。图6示出了由显微镜拍摄的相硅铁组成的电子图像。具体实施方式从对其中将金属屑完全替代为黄铁矿烬滓球团来熔炼硅铁进行的实验室研究，可以推断这种替代方法是完全可行的。然而，为了防止用于还原氧化铁和加热炉渣的特定能量消耗和碳的增加，必须选择炉的电操作方案和装料组分的百分比含量二者。使用实验室炉和半工业炉对根据本发明要求保护的装料组合物进行研究。图1示出了由显微镜拍摄的黄铁矿烬滓的电子图像。平均组成为光谱1。下表2示出了对图1中所示光谱的黄铁矿烬滓的组成分析。表2光谱onamgalsiscafeznba光谱1351.01.02.710.21.90.944.70.61.4光谱2452.17.116.618.80.00.18.30.31.8光谱3190.10.10.40.627.50.251.60.20.0所有结果以重量％计。将光谱1从突出显示的区域中去除，其余部分为点状。na2omgoal2o3sio2caofeofe2o3bao1.4％2％5％23％1％2.7％62.9％1.6％为了证实要求保护的技术结果，进行了显微和x射线相分析。从使用黄铁矿烬滓的装料获得的硅铁显微照片(见图6)显示出低炉渣含量。图2示出了由显微镜拍摄的硅铁的电子图像。平均组成为光谱5。下面是对图2中所示硅铁组成的分析。从表3中所示的光谱分析中可以看出，硅被还原，并且具有少量的损失。表3光谱sife总计:光谱132.767.3100.0光谱237.462.6100.0光谱318.181.9100.0光谱418.681.4100.0光谱53070100.0平均值图4示出了硅铁的x射线图像，其中实验线为红色，计算的线为蓝色，并且x射线图像的实验线与计算的线之间的差为粉红色。图5示出了硅铁的x射线图像，其中利用峰至相的分配指示实验线(红色)。这些x射线图像还证实，用黄铁矿烬滓球团完全替代装料中的含铁材料获得了硅铁。因此，在使用实验室炉的研究表明在装料组合物中使用黄铁矿烬滓的可能性之后，进行了使用半工业炉rko0.2的研究(见图3)。使用具有三个石墨化电极和石墨衬里的实验矿石还原电炉进行了使用黄铁矿烬滓的所述装料的研究。炉装置的变压器的标称功率在48v的电极电压下为160kva。在进行研究期间，使用了提供获得fs-45、fs-65等级的硅铁的装料：实施方案1.具有以下组成的用于熔炼硅铁的装料的典型部分(“装料批次”)：组分级分以kg计的含量以重量％计的含量石英岩20-40mm1534焦丁10-25mm716木材颗粒或碎片-8185-30mm1432总计:44100实施方案2.组分级分以kg计的含量以重量％计的含量石英岩20-40mm1550焦丁10-25mm413木材颗粒或碎片-620黄铁矿烬滓球团5-30mm517总计:30100实施方案3.组分级分以kg计的含量以重量％计的含量石英岩20-40mm1536焦丁10-25mm820木材颗粒或碎片-410黄铁矿烬滓球团5-30mm1434总计:41100装料组合物1-3的实施方案证实具有指定范围的组分含量的技术结果的实现，即石英岩–34-50重量％，碳质还原剂(焦丁和木材废料)–30-34重量％，黄铁矿烬滓球团–余量。用于制造装料的方法。通过分层装载到具有底部卸载门的“柔性一次性容器”(fdc)中来制备装料混合物，在一个“装料批次”中首先分层放置装料的轻质组分(焦丁、颗粒)，然后重质组分(黄铁矿烬滓球团和石英岩)。每个fdc放置总共4个装料批次。通过底部卸载门将fdc卸载到工作地点，从而进行装料组分混合。然后将该装料用铲手动送入炉中。在炉中，装料锥保持在电极周围，以阻止燃烧弧的辐射。如有必要，用木条缝制烧结装料的碎片，然后将其推入炉的热区中靠近电极处。每隔2-3小时刺穿炉的出铁口，并且将熔体直接释放成扁平的铸件形式，并与用不粘砂混合物覆盖的耐火砖对齐。从炉中出来的炉渣量可以忽略不计，并且硅铁锭的大部分表面没有非金属夹杂物。所获得的硅铁中的硅含量从41％到64％不等，这取决于特定装料配制品的所选组成。按重量％计的硅铁样品相组成的一个实例：配方％si6fesi294图6示出了由显微镜拍摄的相硅铁组成的电子图像。根据图6，硅铁的化学组成证实了其相组成。从所示的电子图像可以看出，获得了相当均匀的fesi2相。以重量％计的平均杂质含量与图4和图5中所示的x射线图像一致。硅铁杂质的典型组成如下表4所示：表4组分以重量％计的含量al0.25c0.017s0.026p0.023mn0.11cr0.069注意到炉中电极位置对装料装载水平的敏感度弱：在熔炼开始之前，电极位置是根据起重设备驱动器的齿轮条固定的。电极的上升操纵不超过100mm，而装料装载的厚度为400mm。同时，变压器工作抽头是相同的(电极之间为48v)，并且电极的电流对应于标称值(1900±50a)。这意味着装料的电导率可忽略不计。通过预测一次熔炼期间电极体的完整性确定装料装载水平。因此，获得了对应于硅铁的合金。在原型中，由于在不使用碎屑的熔炼过程中会形成大量的硅酸铁炉渣并且干扰炉的操作的事实，因此无法完全替代昂贵且稀有的碎屑。在根据本发明获得的装料中，可以用几乎免费且可以大量获得的硫酸制造废料(即黄铁矿烬滓)完全替代昂贵且稀有的碎屑，并且获得炉渣产量低的工艺，因此使其具有成本效益和持续性。同时，除了从使用黄铁矿烬滓的装料的使用而获得的经济效果之外，由于在硅铁的制造过程中使用了具有低的电导率的装料组合物，所以实现了炉装置的操作性能的改善，其导致增加了二氧化硅回收率，同时增加了装料过滤层，并且因此，有可能在更高的电压水平下进行炉变压器操作，提高了炉装置的电效率。当前第1页12