Dezvoltarea istorică a producției de feroaliaje și metale pure din punct de vedere tehnic a determinat principalele modalități de extracție a elementelor din minereuri și concentrate care există astăzi:
- electrotermică;
- metallothermal;
- domeniu;
- Electrolitica.
Metodele electrotermale sunt efectuate în centralele electrice care permit transformarea energiei electrice în energie termică utilizată pentru reducerea, topirea, încălzirea metalelor și a aliajelor, precum și pentru rafinarea lor. Toate procesele electrotermale sunt împărțite în grupuri care diferă în ceea ce privește tipul și domeniul produselor:
- electrometalurgia feroaliajelor;
- electrometalurgia oțelului;
- producția de carburi (siliciu, bor, calciu etc.) și compuși de cianură;
- oxizi electrofuziune (primirea normale, alb topit și Monokorund, sticlă de cuarț, magnezie topită, mulitul, etc ...);
- sublimarea și condensarea ulterioară a elementelor și compușilor (fosfor, etc.);
- sinteza și cracarea substanțelor în faza gazoasă prin intermediul unei descărcări electrice (ozon, oxizi de azot, peroxid de hidrogen).
Metodele electrotermică se bazează pe utilizarea de cuptoare cu arc electric, în care căldura este generată prin trecerea curentului prin diferența de gaz și materiale de încărcare având rezistență electrică ridicată. Procese însele sunt caracterizate prin posibilitatea obținerii unor temperaturi ridicate în combustia arcurilor electrice, surse de neutralitate chimică de căldură pentru a efectua procesele de orice compoziție a fazei gazoase (reducătoare, oxidant, neutru) și sub vid, și, de asemenea, ușor și rapid schimba puterea unității cu automatizarea completă a funcționării sale .
Metodele electrolitice se bazează pe electroliza soluțiilor apoase sau sărurilor topite și sunt utilizate pentru a produce metale foarte pure. Totuși, acest lucru se datorează consumului unei cantități semnificative de energie electrică și necesității unor materiale foarte pure.
Procesul de furnal a permis pentru prima dată pentru a obține feroaliajelor necesare (cu mangan, siliciu și crom), dar necesită un debit considerabil de cocs de calitate superioară și aliajele obținute conțin mult carbon. Un dezavantaj al furnalului de topire este incapacitatea de a atinge temperaturi ridicate datorită formării unor cantități mari de gaz și pierderi de căldură de la ei. În furnalele din URSS, în prezent topite
50% feromangan cu conținut ridicat de carbon.
Procese continue și periodice. Procesele din feroaliaje sunt împărțite în mod continuu și periodic. procese continue sunt caracterizate printr-un lot alimentare continuă rudovosstanovitelnuyu gât cuptor electric închis și periodic (sau continuă) feroaliaje și zgură. Încărcarea este localizată în cuptor tot timpul la un anumit nivel. Electrozii sunt imersați permanent în sarcină, iar eliberarea de metal și zgură se efectuează periodic sau continuu. În acest caz, se folosesc cuptoare mari de energie electrică (16,5-75 MVA), iar materialele de carbon sunt folosite ca agent reducător.
Dimensiunile cavității gazului în jurul capătului inferior (de lucru) al electrodului depind de distribuția curentului dintre încărcătură și arcul electric. Rezistența electrică mai mică a taxa, mai mare curentul curge prin încărcătura de la un electrod la altul (într-un cuptor cu trei electrozi), la blocurile de carbon dispuse în pereții cuptorului, pentru a topi zgura și metalul, situat pe vatra cuptorului. Rezistența electrică a încărcăturii depinde de cantitatea de reducant carbonat din acesta, de rezistența sa electrică și de temperatura de apariție a încărcării fazei lichide și a cantității acesteia.
Partea de minereu (oxid) a sarcinii include minerale simple sau complexe cu un anumit punct de topire. Un mineral simplu constă dintr-un cristal format dintr-un singur oxid, un mineral complex reprezentat de un compus chimic de două sau mai multe oxizi de diferite elemente. Cu cât temperatura de topire a părții minerale a lotului și cantitatea mai mică de fază lichidă în amestec (la un raport de greutate constantă a reducătorul cărbunos și părțile de oxid), cu atât mai mare proporția de un curent electric trece prin arc, formând o cavitate de gaz în jurul electrodului. Forma și dimensiunile cavității de gaz în jurul capătului de lucru al electrodului depind, de asemenea, de temperatura de apariție a fazei lichide în partea minerală a încărcăturii și cantitatea acesteia.
Diferitele minerale din partea de oxid (minereu) se topesc la diferite temperaturi. La minerale de oxid de înaltă temperatură de topire în fază lichidă (zgură) este formată în cea mai tare orizonturi (inferioare) taxa și spațiu de gaz sub electrozi se obține o dezvoltare semnificativă. reacții chimice (produse din topitură metalică) se acumulează pe vatra cuptorului, dacă densitatea este mai mare decât densitatea topiturii fazei de oxid de metal. Dacă elementul reductibil (feroaliaje) are o densitate mai mică decât densitatea topiturii oxid (silikoalyuminy siliciu, silicocalcium), metalul topit este situat într-un cuptor în zone separate, comunicând între ele prin canale înguste. Eliberarea cuptorului feroaliaje este, de obicei, la intervale regulate (1,0-1,5 ore) sau continuu (siliciu cristalin, silikoalyuminy).
Eliberarea continuă a metalului ajută la menținerea unei funcționarea stabilă a cuptorului cu low-slung în electrozii de încărcare și elementele recuperate în perioada scurtă de timp în contact cu faza de gaz CO, și reciclarea oxidarea carburii reproduse deja elemente de monoxid de carbon primește dezvoltare minimă. Temperatura oxidului și a topiturii metalice în cuptor este determinată de punctul de topire al încărcăturii. Practic, toate Puterea suplimentară furnizată este consumat pe procesele fizico-chimice ale topire și de recuperare a oxizilor de carbon, care apar cu absorbția unei cantități mari de căldură.
Un proces continuu este caracterizat prin utilizarea rațională a căldurii obținute prin alimentarea energiei electrice în baia cuptorului; topitură de oxizi și a stratului de metal al taxei este întotdeauna închis, pierderea de căldură pe suprafața topiturii deschise disponibile. Termică a gazelor de eșapament este parțial consumată pentru încălzirea materiilor prime, ca rezultat taxa sunt procese devolatilizare gidratnon și umiditate higroscopică, începe procesul de recuperare a oxidului în faze solide, furnizând căldură pentru reacțiile endoterme care apar pe suprafața recuperării cărbunos atunci când sunt expuse condensat mai mare și gazos oxizi mai mici de elemente.
Procesele continue se efectuează în principal în cuptoare închise și ermetice echipate cu o boltă care asigură captarea și purificarea gazelor de ardere (85-90% CO). gaz de furnal, având o valoare calorică ridicată pot fi utilizate drept combustibil și un gaz reducător pentru încălzire și pre-reducere a încărcăturii în agregate individuale (de obicei, în cuptoare tubulare), precum și pentru arderea calcarului și primirea de CO produse chimice.
Procesele periodice sunt efectuate folosind o anumită cantitate de materiale de încărcare destinate unei singure topiri. Încărcarea încărcată în cuptor este complet topită prin reducerea oxizilor elementelor principale. Eliberarea produselor de topire (metal și zgură) se efectuează periodic; cel mai adesea ei eliberează metal și zgură din cuptor simultan.
Procedee fără zgură și fără zgură. Procesele electrotermale sunt împărțite în zgură și zgură. Cantitatea relativă de zgură în producția de feroaliaje determinată fie ca procent în raport cu greutatea metalului sau a zgurei multiplicitate m. E. Raportul dintre masa de metal și zgură. De obicei, besshlakovym procesele feroaliaje de topire includ, pentru care cantitatea de zgură este neglijabilă și 3-10% din masă din metal (de exemplu, siliciu topire cristalină, ferosiliciu, silicocalcium, silikoalyuminiya, ferrosilicochrome). Când besshlakovyh procesează oxizii de zgură formate conținute în cantități mici în minereuri, concentrate, materiale nemetalice și neredus în timpul topirii.
Procesele de zgură sunt însoțite de formarea unei cantități semnificative de zgură. zgură multiplicitate poate fi 1,2-1,5 în timpul topirii feromangan ridicat de carbon și mangan siliciu și 2.5-3.5 în prepararea metalului mangan și modul silicothermic ferocrom.
Flux și procese fără flux. Determinarea topiturii de aliaj feros cu un proces discontinuu este de obicei efectuată printr-o metodă de flux, deși, în anumite condiții, se recomandă topirea fără flux. Prin metoda fluxului, reducerea oxizilor elementului de conducere are loc în funcție de reacții:
2MeO • Si02 + 2C + CaO2 = 2Me + CaO • Si02 + 2CO;
2MeO + Si + CaO = 2Me + CaO * Si02;
3MeO + 2Al + CaO = 3Me + CaO * Al203.
Reducerea activității SiO2 și Al2 O3 deplasează reacția spre un grad mai mare de reducere a oxidului de membru de conducere și termodinamic procesul de recuperare devine mai probabil datorită schimbării scădere a energiei Gibbs a sistemului în timpul formării compușilor de oxid de flux cu SiO2 și Al2 O3. Utilizarea ca materiale de fluxuri care conțin CaO, MgO și alte componente care formează compusul chimic mai stabil, cu oxizi - produse reacții de reducere. Aceasta scade vâscozitatea scade zgură (sau crește), punctul de topire de zgură, scade concentrația de impurități în feroaliaje, ceea ce duce la o extracție mai completă a elementului pivot și feroaliaje de calitate. Este posibilă folosirea metodei de topire și fără flux. Acest lucru reduce consumul de energie și crește productivitatea cuptorului, dar gradul de recuperare a elementului principal scade. Zgura conține o cantitate semnificativă de element de oxid de plumb și este de obicei folosit pentru feroaliaje, topire mod uglerodovosstanovitelnym. Acest lucru reduce consumul de flux și mărește utilizarea prin utilizarea elementului principal. Cu toate acestea, metoda fără flux poate fi implementată cu condiția să se utilizeze minereuri și concentrate de calitate superioară.
Selectarea tehnologiei de topire cu introducerea fluxului de încărcare sau de topitură fără a fluxului este determinată de eficiența acestuia, capabilă să îmbunătățească productivitatea fiecărui cuptor. Această caracteristică este esențială datorită tipului de agent de reducere nu depinde numai de procesele fizico-chimice care determină natura tehnologiei unui feroaliaje, dar, de asemenea, metode practice ale procesului, tipul de asamblare cuptor utilizat, compoziția chimică a aliajului rezultant și regiunea de utilizare. Pe această bază producția de procese carbothermal feroaliaje sunt clasificate în (TSS) silicothermic (STF) și aluminotermie (ATP).
Trimiteți-le prietenilor: