Классификация ферросплавных процессов. Физико-химические основы получения ферросплавов. Производство силикокальция силикотермическим процессом. Производство углеродистого феррохрома, страница 3

Доменный способ

Позволил впервые получить необходимые ферросплавы (с Mn, Si, и Cr)

Он требует значительного расхода высокачественного кокса

Получаемые сплавы содержат много углерода

В доменных печах в настоящее время выплавляют высокоуглеродистой ферромарганец.

Специальные методы

Получения и рафинирования расплавов в вакуумных печах сопротивления, индукционных печах и в конвертерах позволяют производить ферросплавы с особо низким содержанием углерода (≤0,03 – 0,01%), кислорода, водорода и неметаллических включений, а также азотированные сплавы с хромом, марганцем, ванадием и т.д.

Непрерывные и периодические процессы.

Непрерывные процессы характеризуются:

·  Непрерывной загрузкой шихты в рудовосстановительную электропечь с закрытым колошником и периодическим (или непрерывным) выпуском ферросплава и шлака

·  Шихта расположена в печь на определенном уровне в течение всего процесса.

·  Электроды постоянно погружены в шихту

·  Выпуск металла и шлака ведется периодически или непрерывно

·  Используют печи большой единичной электрической мощности (16,5 – 81 МВА), а в качестве восстановителя применяют углеродные материалы.

·  Рациональным использованием тепла, получаемого при подводе электрической энергии в ванну печи

·  Расплавы оксидов и металла всегда закрыты слоем шихты, поэтому потери тепла открытой поверхностью расплава отсутствуют.

·  Тепло отходящих газов частично расходуется на нагрев шихты, в результате этого из шихты удаляются летучие, гидратная и гигроскопическая влага, начинаются процессы восстановления оксида в твердых фазах, обеспечиваются теплом эндотермические реакции, протекающие на поверхности углеродистого восстановления при контакте конденсированных высших и газообразных низших оксидов элементов.

·  Непрерывные процессы осуществляются в основном в закрытых и герметичных печах, оборудованных улавливание и очистку отходящего газа (85 – 90% СО)

Колошниковый газ с высокой теплотой сгорания может использоваться:

1)  В качестве топлива

2)  В качестве газа – восстановителя для нагрева и предварительного восстановления шихты в отдельных агрегатах (обычно в трубчатых печах)

3)  Получения из СО химических продуктов (бензина), а также для обжига известняка.

Периодические процессы

Периодические процессы ведут с использованием определенного количества шихтовых материалов, предназначенных для одной плавки.

Загруженная в печь шихта полностью проплавляется с восстановлением оксидов ведущих элементов.

Выпуск продуктов плавки (металла и шлака) ведут периодически; чаще всего выпускают из печи металл и шлак одновременно.

Бесшлаковые и шлаковые процессы

Относительное количество шлака при производстве ферросплавов определяют или в процентах по отношению к массе металла, или по кратности шлака, т.е. по соотношению массы шлака и металла.

Обычно к бесшлаковым процессам относят выплавку ферросплавов, при которых количество шлака незначительно и составляет 3 – 10% от массы металла (например, выплавка кристаллического кремния, ферросилиция, силикокальция, ферросиликохрома, силикоалюминия).

При бесшлаковых процессах шлак образуется оксидами, содержащимися в небольших количествах в рудах, концентратах, в золе коксика и не восстановленными во время плавки.

Шлаковые процессы сопровождаются образованием значительного количества шлака.

Кратность шлака может составлять 1,2 – 1,5 при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца и силикомарганца и 2,5 – 3,5 при получении феррохрома и металлического марганца силикотермическим способом.

Флюсовые и бесфлюсовые процессы

При флюсовом методе восстановление оксидов ведущего элемента происходит по реакциям:

2Meo*SiO₂+2C+CaO=2ME+CaO*SiO₂+2CO

2MeO+Si+CaO=2Me+CaO*SiO₂

3MeO+2Al+CaO=3Me+CaO*Al₂O₃

Введение флюса снижает активность SiO₂ в шлаке, что сопровождается увеличением выхода восстанавливаемого металла.

В качестве флюсов используются материалы, содержащие СаО, MgO и другие компоненты, образующие наиболее прочные химические соединения с оксидами – продуктами реакции восстановления.