Для проведения процесса восстановления могут быть использованы два метода. При первом методе всю шихтовую смесь загружают в соответствующий контейнер и зажигают сверху высокоактивной смесью перекиси бария и алюминиевого порошка. Реакция постепенно распространяется по всей массе шихты, становясь все более бурной, что часто сопровождается выбросом расплавленного шлака. За время от 50 до 90 сек. может быть расплавлена 1 т шихты. Значительное неудобство этого процесса в том, что из-за уменьшения объема, которое происходит при плавлении порошкообразной шихты, контейнер к концу реакции заполняется всего на одну треть.
При втором, более часто применяемом методе исходная шихта загружается в бункеры, расположенные вблизи контейнера; реакция начинается с небольших объемов шихты на дне контейнера, а затем шихту подают постепенно из бункеров; реакция контролируется скоростью подачи шихты. Этот метод имеет значительное преимущество, так как загрузка может продолжаться до тех пор, пока контейнер не заполнится целиком. В обоих случаях металлу обычно дают возможность затвердеть и охлаждают его под слоем шлака, который предохраняет его в значительной степени от насыщения кислородом и. азотом из атмосферы. Слитки металла весом больше I т охлаждаются в течение 24 ч. Затвердевший слиток затем вынимают из контейнеров, а шлак отделяют от металла вручную. Хрупкость металлов и сплавов, полученных алюминотермическим способом, является большим преимуществом при проведении дробления слитков до кусков необходимых размеров при последующем металлургическом использовании.
Кроме того, металл и шлак могут быть, если это требуется, разделены и разлиты отдельно; однако этот последний способ обычно не применяют из-за возможности насыщения металла газами в процессе его взаимодействия с воздухом. Алюминотермический марганец может быть получен из химически приготовленных окислов или из естественных руд достаточно высокой степени чистоты. При производстве металла высокого качества должен быть использован самый чистый алюминий с низким содержанием кремния и железа.
Марганцевые руды значительно различаются по степени окисления, а между тем, для того чтобы контролировать ход реакции, степень восстановимости и, содержание оставшегося в восстановленном металле алюминия, необходимо обратить внимание на содержание кислорода в шихте. Теплота, используемая при восстановлении, максимальна для МпО2 и снижается с уменьшением содержания кислорода в окислах.
Слишком высокое содержание кислорода в шихте приводит к меньшему выходу годного из-за улетучивания марганца; слишком малая окисленность шихты приводит к неполному протеканию реакции и получению вязкого шлака, что также влечет за собой уменьшение выхода годного и плохое отделение металла от шлака.
Высокое содержание кислорода в шихте связано также с более высоким содержанием остаточного алюминия. Для того чтобы достигнуть желаемого отношения, окись марганца или руду необходимо подвергнуть восстановительному обжигу. Руду измельчают до размера не менее чем 30 меш и восстанавливают древесным углем, водородом, генераторным или светильным газом при 800—900°. Восстановление является экзотермическим процессом и может, если это требуется, продолжаться до тех пор, пока окись не восстановится до МnО. Однако, если реакция восстановления проходит настолько далеко, то необходимо охлаждать восстановленные окислы на воздухе ниже 100°, так как выше этой температуры они вновь окисляются до более устойчивого окисла Мn3О4, причем этот процесс происходит довольно быстро. Затем приготовляется шихта, в которой создается необходимое содержание кислорода; это приготовление предусматривает смешивание восстановленных окислов с невосстановленной рудой или окисью. Содержание алюминия в шихте также должно регулироваться. Использование избытка алюминия приводит к нежелательным последствиям. Если содержание алюминия увеличивается на 2— 3% сверх теоретического значения, то возникающая вначале бурная реакция, создающая очень высокие температуры, приводит к вторичной реакции, протекающей между избыточным алюминием в металлической ванне и невосстановленной закисью марганца в шлаке. Это вызывает кипение, но так как содержание МnО в шлаке уменьшается, вязкость шлака увеличивается и отделение металла от шлака затрудняется. В результате значительное количество металла теряется в затвердевшем шлаке.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.