В период 1985-1990 гг. на открытых печах мощностью 20 и 29МВА ОАО «Кузнецкие ферросплавы» были проведены несколько опытных кампаний выплавки ферросилиция марок ФС70 и ФС75 с пониженным содержанием титана и фосфора. Поскольку использовали более чистые по примесям шихтовые материалы, то одновременно получали сплав с более низким содержанием алюминия. Полученный сплав рассматривали как передельный, предназначенный для последующего глубокого рафинирования от алюминия в специальных агрегатах.
В качестве чистых по примесям кремнийсодержащих материалов использовали кварц талды-курганский и кварц горы Хрустальной, которые содержали менее 0,3% Al2O3, менее 0,03% TiO2 и менее 0,01% P2O5 . Наряду с этим использовали кварцит Антоновского месторождения, селективно отобранный по крупности.
Содержание примесей в кварците Антоновского месторождения в зависимости от класса крупности приведено в табл. 6.8.
Таблица 6.8.
Содержание примесей в кварците Антоновского месторождения
| Класс крупности | Содержание примесей, % масс. | ||
| Al2O3 | TiO2 | P2O5 | |
| Рядовой кварцит: | |||
| · класс 0-150 мм | 0,65 | 0,041 | 0,014 |
| Подготовленный кварцит: | |||
| · класс 40-100 мм | 0,32 | 0,023 | 0,009 |
| · класс 20-40 мм | 0,43 | 0,028 | 0,011 |
| Отсевы кварцита: | |||
| · класс 0-20 мм | 0,78 | 0,048 | нет сведений |
| · класс 0-5 мм | 1,6 | 0,091 | 0,046 |
В качестве углеродистых восстановителей использовались пековый кокс зольностью 1,6-2,8%, слабоспекающийся уголь разрезов «Бачатский» и «Вахрушевский» зольностью 4-6%. В качестве рыхлителя использовали древесную щепу.
Наряду с этим применяли кемеровский коксовый орешек, зола которого содержит меньше примесей в сравнении с другими поставщиками кокса; в частности Al2O3–17,2% против 26% и P2O5–0,22 % против 0,77% в золе коксового орешка КМК.
В качестве чистых железосодержащих материалов использовалась стружка с автомобильных и моторных заводов, а также трансформаторная высечка.
Результаты опытных кампаний (I-III) приведены в табл. 6.9.
Таблица 6.9.
Результаты опытных кампаний выплавки ферросилиция с пониженным содержанием титана и фосфора
| № кам- | Компоненты шихты | Содержание примесей*, % масс. | Особенности технологии | ||
| Al | Ti | P | |||
| I | Кварцит антоновский рядовой класса 20-150 мм | 1,7 1,1-2,3 | 0,12 0,08-0,14 | 0,036 0,023-0,040 | Базовая технология |
| Коксовый орешек кузнецкий | |||||
| Стальная стружка | |||||
| II | Кварцит антоновский сортовой класса 40-100 мм | 1,1 0,8-1,4 | 0,07 0,05-0,08 | 0,029 0,026-0,030 | Производительность печи и расход электроэнергии на уровне кампании I |
| Коксовый орешек кемеровский | |||||
| Слабоспекающийся малозольный уголь | |||||
| Древесная щепа | |||||
| Стальная стружка | |||||
| III | Кварцит антоновский сортовой класса 40-100 мм | 0,7 0,5-1,1 | 0,045 0,04-0,05 | 0,022 0,020-0,025 | Снижение производительности печи и повышение расхода электроэнергии |
| Кварц г. Хрустальной | |||||
| Пековый кокс | |||||
| Слабоспекающийся малозольный уголь | |||||
| Древесная щепа | |||||
| Стальная стружка | |||||
| Трансформаторная стружка | |||||
Примечание: * – числитель – среднее значение, знаменатель – пределы колебаний.
Первая группа кампаний (I) проводилась на рядовых шихтовых материалах с получением 70 и
75%-го ферросилиция; примесные элементы находились на среднестатическом уровне 1980 — 1990 гг. Вторая группа кампаний (II) проводилась на традиционных, но более тщательно подготовленных материалах. В частности антоновский кварцит был селективно отобран от поступающих партий и тщательно рассеян на ситах малым потоком для более полного удаления загрязненных мелких классов. В качестве восстановителей использовались кемеровский коксовый орешек (60-70% по углероду) и слабоспекающийся малозольный уголь разреза «Бачатский» (30-40% по углероду). В качестве рыхлителя применялась древесная щепа в равном весовом соотношении с углем. Содержание примесей снизилось на 35% по алюминию, на 40% по титану и на 20% по фосфору. Основные технико-экономические показатели плавки сохранились на уровне базовых кампаний.
Третья группа кампаний (III) проводилась с использованием нетрадиционных для ОАО «Кузнецкие ферросплавы» шихтовых материалов. В качестве кремнеземсодержащего материала использовался кварц горы Хрустальной и талды-курганский кварц в соотношениях 50 : 50 с сортовым антоновским кварцитом. В качестве углеродистого восстановителя использовали пековый кокс (60-70% по углероду) и малозольный слабоспекающийся уголь разрезов «Вахрушевский» и «Бачатский» (30-40% по углероду). Железосодержащий компонент шихты вводился смесью стружки моторных заводов (50% по железу) и трансформаторной высечки (50% по железу).
Основные показатели третьей группы кампаний приведены в табл. 6.10.
Таблица 6.10.
Основные технико-экономические показатели третьей группы кампаний выплавки 70%-го передельного ферросилиция
с низким содержанием титана и фосфора
| № п.п. | Показатели | Кампании | |||||
| I | II | III | IV | V | VI | ||
| 1. | Время проведения кампаний | 6.01-13.01 1988 г. | 14.02-25.02 1988 г. | 27.06-5.07 1988 г. | 9.01-24.01 1989 г. | 14.04-21.04 1989 г. | 19.07-31.07 1989 г. |
| 2. | №№ печей | 4 | 4 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| 3. | Используемая мощность, МВт | 14,3 | 14,7 | 19,8 | 20,0 | 20,4 | 18,6 |
| 4. | Производительность, т/сут. | 34,8 | 36,4 | 52,3 | 49,8 | 50,6 | 46,6 |
| 5. | Расход сырья, т: | ||||||
| ¨ кварцит | 1,905 | 1,887 | 1,608 | 1,379 | 1,662 | 1,742 | |
| ¨ кварц | — | — | — | 0,455 | 0,238 | 0,186 | |
| ¨ пековый кокс (сухой) | 0,559 | 0,525 | 0,420 | 0,456 | 0,465 | 0,520 | |
| ¨ слабоспекающийся уголь (сухой) | 0,332 | 0,240 | 0,202 | 0,226 | 0,303 | 0,312 | |
| ¨ древесная щепа (влажная) | 0,410 | 0,479 | 0,423 | 0,509 | 0,590 | 0,493 | |
| ¨ древесный уголь* | — | 0,078 | 0,074 | 0,062 | — | — | |
| ¨ стальная стружка | 0,273 | 0,287 | 0,333 | 0,345 | 0,316 | 0,294 | |
| 6. | ¨ Расход электроэнергии, кВтч/т | 9813 | 9668 | 9072 | 9646 | 9650 | 9746 |
| 7. | Содержание примесей в ферросилиции (среднее), %: | ||||||
| ¨ алюминий | 1,27 | 1,18 | 0,85 | 0,81 | 0,92 | 0,95 | |
| ¨ титан | 0,089** | 0,077** | 0,063 | 0,063 | 0,043 | 0,044 | |
Примечание: * – древесный уголь использовался кратковременно (1-2 суток) и выведен из шихты из-за отсутствия заметного эффекта;
** – на содержание титана повлияло засорение шихты ванадиевым шлаком в цехе № 1.
Содержание алюминия в ферросилиции опытных плавок снизилось на 50%, титана на 54% и фосфора на 45%. Однако технико-экономические показатели выплавки ферросилиция существенно ухудшились. Производительность печи снизилась на 10-16%; расход электроэнергии увеличился на 8-12%. Причиной этого явились низкая реакционная способность пекового кокса и кварца. В период промышленного использования этих технологий в 1988 — 1991 гг. выплавлено 4050 т передельного 70 и 75%-го ферросилиция с пониженным содержанием алюминия, титана и фосфора, который специальным рафинированием перерабатывали в высокочистый ферросилиций с содержанием менее 0,5% алюминия.
