К.т.н. Колесников А.С., д.т.н. Шевко В.М., д.т.н. Капсалямов Б.А.,

Аринова Д.Б., Колесникова О.Г., Кадишаев Н.Ж., Махамбетов У.

 

РГКП «Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова», Шымкент, Казахстан

 

Апробирование технологии получения ферросилиция из клинкера вельцевания цинковой руды

 

          Современное развитие металлургической отрасли характеризуется уменьшением содержания металлов в рудах и одновременным увеличением объема твердых отходов, с которыми теряются значительное количество цветных металлов и железа. К этой категории отходов относится клинкер вельцевания цинксодержащих оксидных руд, в частности клинкер вельцевания руд ачисайского месторождения.       Несмотря на это ачисайский клинкер рассматривается сейчас только как сырье для извлечения углерода и получения железосодержащего магнитного концентрата с извлечением в него до 80% железа.

          Нами для переработки клинкеров вельцевания предложена его электротермическая переработка на ферросилиций. На полупромышленной установке ТОО НПФ "Казхиминвест" (г. Тараз) были проведены опытно-промышленные испытания получения ферросилиция из клинкера вельцевания Ачисайской цинковой руды, химический состав которого приведен в таблице 1.

 

Таблица 1- Химический состав исходных материалов

Материалы

Содержание, %

SiO2

CaO

MgO

Al2O3

Fe2O3

Zn

Pb

Cu

S

H2O

C

BaO

Прочие

Клинкер

вельцевания

АО "Ачполиметалл"

 

 

16,2-

19

 

 

14,9

 

 

4,8

 

 

4,6

 

 

22,3*

 

 

1,3

 

 

0,3

 

 

0,1

 

 

1,8

 

 

4,8

 

 

17,3

 

 

2,6

 

 

5,2-

8,4

Металлургический

кокс (для розжига)

 

 

4,9

 

 

1,5

 

 

0,4

 

 

1,8

 

 

2,2

 

 

-

 

 

-

 

 

-

 

 

0,8

 

 

1,1

 

 

86,0

 

 

-

 

 

1,3

 

В период испытаний было переработано 3000 кг клинкера, в том числе в период балансовых опытов- 2500 кг. Результаты балансовых опытов приведены в таблице 2.

 

Таблица 2- Материальный баланс получения ферросилиция из клинкеров вельцевания Ачисайской цинковой руды в опытно- промышленных масштабах на ТОО НПФ "Казхиминвест"(г.Тараз).

Статьи

баланса

Количество

Содержание

элементов

Распределение  

 элементов, %

Fe

Si

Zn

Pb

Fe

Si

Zn

Pb

кг

%

кг

%

кг

%

кг

%

кг

%

 

 

100

 

 

100

 

 

100

 

 

100

Приход

Клинкер

 

2500

 

100

 

557

 

22,3

 

190

 

7,6

 

32,6

 

1,3

 

7,5

 

0,3

Расход

Шлак

 

1110,9

 

44,4

 

11,7

 

1,05

 

5,37

 

0,48

 

0,03

 

0,0027

 

0,015

 

0,0014

 

2,1

 

2,8

 

0,1

 

0,2

Ферро-

силиций

737,8

29,6

536,9

72,7

182,2

24,6

0,06

0,008

0,018

0,0024

96,7

95,8

0,2

0,5

Газы

651,3

26,0

8,9

1,37

2,61

0,4

32,51

4,99

7,467

1,14

1,2

1,4

99,7

99,3

Итого

2500

100

557

22,3

190

7,6

32,6

1,3

7,5

0,3

100

100

100

100

 

Опыты проводили в непрерывном режиме на однофазной  электротермической установке мощностью 100 ква с диапазоном напряжений от 4,9 до 49 в  и тока от 2000 до 8000 а. Ванна печи имела объем 0,15 м3 и площадь поперечного сечения 0,237м2.  Диаметр графитированного электрода составлял 0,25м. По мере проплавления шихты, ферросплав и шлак выпускались через летку одновременно в стальную изложницу, а газы после очистки в циклоне выбрасывались в атмосферу.  В процессе плавок было установлено, что ферросплав, полученный на основе клинкера, представляет ферросилиций с содержанием кремния от 21 до 25% и соответствует маркам ФС20 и ФС25, со степенью перехода Si в ферросплав от 95,4 до 96%, а Fe от 96,5 до 97%. Содержание меди в ферросилиции не превышало 0,3-0,35%. Выход ферросилиция составил 29,6% от массы клинкера. Цинк и свинец в ферросилиции присутствовали не более 0,01%, а в шлаке соответственно 0,0025-0,003 и 0,0012- 0,0016%. Т.е. основная часть этих металлов (Zn на 99,5-99,8%, Pb на 99,1-99,5%), а также 99,6% кадмия переходили в возгоны. Расход электроэнергии в период балансовых опытов составил 2100-2700 кВт•час на 1 т ферросилиция. Необходимо отметить, что в период электроплавки клинкера электропечь работала преимущественно в режиме сопротивления, с небольшим развитием дугового, об этом свидетельствуют осциллограммы тока и вольт-амперные характеристики процесса. Температура колошника перед выпуском расплава из электропечи составила 800-900оС, температура отходящих газов- 650-700оС, температура сливаемого расплава- 1620-1680оС.

На основании проведенной работы по электротермической переработке клинкеров вельцевания окисленных Ачисайских цинковых руд можно сделать следующие выводы:

- из клинкера вельцевания оксидных Ачисайских руд   электротермическим методом в непрерывном режиме возможно  получение ферросилиция марок ФС20 и ФС25 без использования дефицитного кокса с расходом электроэнергии 2600-2700 квт•час на 1 тонну ферросплава;

- электроплавка клинкеров вельцевания протекает преимущественно в режиме сопротивления с небольшой долей развития дугового режима;

-результаты    работы    могут    быть    использованы   на   существующих предприятиях ферросплавной  промышленности республики с расширением  их сырьевой базы посредством использования  клинкера  вельцевания  окисленных цинксодержащих руд.

Техническое решение защищено предварительным патентом РК на изобретение № 16191 С 22 С 33/04 Шихта для получения ферросилиция.

 

 

Литература

 

1 Предварительный патент РК. № 16191. Шихта для получения ферросилиция / Бишимбаев В.К., Капсалямов Б.А., Шевко В.М., Колесников А.С., Картбаев С.К.; опубл.15.09.05, Бюл. -№ 9.