Классификация ферросплавных процессов. Физико-химические основы получения ферросплавов. Производство силикокальция силикотермическим процессом. Производство углеродистого феррохрома, страница 5

·  Возможность проведения процессов без подвода электрической энергии, вне печи.

·  Достигается очень высокие температуры (2400 – 2800 К), которые обеспечивают получение шлака и металла с температурой, превышающей начало кристаллизацию

·  Хорошее разделение металлической и шлаковой фаз, высокую скорость процесса.

Возможность самопроизвольного (без подвода тепля для нагрева) протекания процесса алюминотермического восстановления определяется такими факторами, как тепловой эффект алюминотермического восстановления, теплоемкость и теплопроводность шихты и продуктов плавки, интенсивность теплообмена с окружающей средой, теплота металло – и шлакообразование и т.д.

Основное условие экзотермических реакции должно быть выше или равно

Qр – теплоты необходимое на расплавление продуктов реакции и нагрев продуктов реакции до температур разделения металлической и шлаковой фаз, а также для компенсации тепловых потерь.

Qп – тепловые потери.

Удельная теплота процесса Н функционально свзана с температорой t по уравнению В.А. Боголюбова

Н=qt

q – тепловой коэффициент, зависящий от температуры, теплового эффекта восстановления и аппаратурного оформления. (т.е. от удельных тепловых потерь в зависимости от вида плавильного агрегата).

В зависимости от количества тепла Qэкз, алюмотермические процессы делят на 3 группы:

1)  Самопроизвольно протекающие (Qэкз≥Qp+Qп);

2)  Требующие компенсации тепловых потерь Qп (Qэкз-Qp<Qп);

3)  Требующие введения значительного количества тепла из вне Qp (Qэкз≤Qp).

Первая группа: можно вести в шахте или горне, в ковше. С верхним или нижним запалом.

Вторая группа: требует подвода небольшого количества тепла, поэтому применяют термитные добавки (смеси алюминиевого порошка с оксидами железа) либо используют подогрев шихты.

Третья группа: проводится с предварительным расплавлением оксидной части шихты, либо флюсов и части шихты проводят в электропечи.

Достоинства является:

1)  Возможность восстановления широкой гаммы элементов

2)  Получение сплавов чистых по углероду и цветных металлов.

3)  Простота аппаратурного оформления

4)  Возможность использования наклоняющихся горнов для выпуска металла и шлака.

5)  Предварительным расплавлением позволяет значительно уменьшить расход алюминия

6)  Использование отвальных шлаков для синт шлаков и строительной индустрии.

7)  Возможность использовать в шихте металлические отходы маталлов и сплавов.

К недостаткам алюминотермического процесса относятся:

1)  Высокая стоимость алюминия

2)  Возможность образования низших оксидов ведущих металлов.

3)  Образование высокоглиноземистого шлака с высокой вязкостью, вызывающее потери восстановленного металла в виде корольков.

01.03.14

Физико-химические основы получения ферросплавов

Что все металлы находятся в природном сырье в виде оксидов и сернистых соединений. Поэтому при получении ферросплавов основной задачей является восстановление металла (или металлоида) из его соединения с кислородом (серой) и получение соответствующего сплава с железом или другими элементами.

Наиболее простым способом является термическая диссоциация: MeO→Me+1/2 O₂

Реализовать эти условия практически не возможно даже при нагреве оксида в вакууме, т.к. парциальное давление кислорода очень малая величина.

При выборе восстановителя решают следующие вопросы:

1)  Возможность восстановления ведущего элемента из его оксида (на это может ответить термодинамика) расчет

2)  Степень извлечения восстанавливаемого элемента из руды в металл (на это может ответить термодинамика) расчет

3)  Какова может быть достигнута максимальная скорость восстановления данного элемента из руды. (вопрос Кинетики) проведение экспериментов

Термодинамика основа на химическом сродстве – определяется изменением Гиббса (изобраный, изотермический процесс)

G=H-TS

H – изменение энтальпия Дж/моль; S – изменение энтропии Дж/К*моль; Т – температура, К.