Классификация ферросплавных процессов. Физико-химические основы получения ферросплавов. Производство силикокальция силикотермическим процессом. Производство углеродистого феррохрома, страница 17

Требования увеличения SiO₂ в шлаке связаны с необходимостью придать шлаку высокую жидкоподвижность для создания условий полного разделения по плотностям шлака и частиц высокофосфористого попутного металла.

Попутный металл имеет следующий химический состав, %: Mn – 35 – 50; Fe 40 – 55; Р 2,5 – 4,5; С 3,0; Si 0,8 и S 0,0007.

Электротермия высокоуглеродистого ферромарганца

·  Общие сведения

По содержанию углерода ферромарганец подразделяется на три группы:

·  высокоуглеродистый(≤ 7 % С);

·  среднеуглеродистый(1 – 2 % С);

·  низкоуглеродистый(≤ 0,5 % С);

содержание углерода в сплаве определяется прежде всего его способом производства. Высокоуглеродистый ферромарганец получают углеродотермическим методом в доменных и электрических дуговых печах, а средне- и низкоуглеродистый – электросиликотермическим методом.

Высокоуглеродистый ферромарганец:

·  имеет плотность 7,3 г/см³;

·  плавиться в интервале 1473 – 1493 К;

·  структура представлена карбидными фазами [Mn0,92Fe0,08]7C3, [Мn0,87Fе0,13]23С6, [Mn, Fe]хCу, фосфидом [Мn0,86Fе0,14]3Р и карбофосфидной эвтектикой.

Физико – химические процессы при производстве ферромарганца

Шихта для плавки ферромарганца в зависимости от качества руды и способа плавки может состоять из 2 – 4 компонентов:

·  марганцевые руды (концентраты, агломерата или брикетов);

·  железной стружки (или железной руды)

·  восстановителя кокса (или смеси кокса с полукоксом или каменным углем);

·  флюсов (известняка или смеси известняка с доломитом).

25.04.2014

По мере схода в шихте протекают следующие наиболее важные физико-химические процессы:

·  удаление влаги и летучих;

·  разложение карбонатов;

·  восстановление марганца, железа и примесей;

·  плавление металла и шлакообразованиее.

Эти физико-химические процессы тесно связаны друг с другом, протекают в значительной мере одновременно.

Удаление влаги – источниками влаги при плавке высокоуглеродистого ферромарганца являются:

·  кокс: - содержание влаги в коксе 3 – 15%

марганцевая руда в составе минералов до 18%

влага содержащаяся в коксе легко удаляется при нагревании при Т более 373 К.

Влага, которая входит в состав минералов, химически связана и требует для своего удаления нагрева шихты до 523 – 603 К. Примерно 70 – 80% влаги шихты удаляется в первые 5 мин после её загрузки на колошники печи. В связи с этим при нормальном ходе плавки наличие влаги в руде и восстановителе только влияет на расход электрической энергии повышая его.

При флюсовом способе плавки влага шихты затрудняет использование обожжённой извести и офлюсованного агломерата.

Поэтому наличие в шихте влаги является главной причиной использования в качестве флюса известняка и сырого доломита.

Удаление летучих

Вносятся:

·  восстановителем – коксом

·  полукоксом

·  каменным углем.

Содержание летучих в коксе невелико ( 1 – 1,5%).

Содержание в полукоксе 4 – 6%. Оно начинается при 1073 – 1400К и завершается  горне печи при температуре около 1773К.

Разложение карбонатов

Источниками карбонатов являются:

·  флюсы

·  марганцевая руда

В шихте присутствуют: карбонаты кальция, магния, марганца.

Содержание карбонатов в окисленных марганцевых рудах невелико. Термодинамические свойства карбонатов кальция, магния и марганца изучены весьма слабо.

В условиях ферросплавной печи, карбонат марганца начинает разлагаться при температуре 650 – 670 К. Однако из – за низкой скорости диффузии при этих температурах разложение карбоната марганца идет крайне медленно и протекает только на поверхности кусков руды. Более прочным является карбонат магния, он разлагается по реакции:

Самым прочным является карбонат кальция в атмосфере чистого СО₂ он устойчив до температуры 1183К.

Дополнительный расход электроэнергии на разложение карбонатов на 1 т составляет около 800 кВт*ч. Поэтому при выплавке марганцевых сплавов целесообразно использовать предварительно обожжённые карбонатные и марганцевые руды и предварительно подогретый флюс.