Student EuMet-2 Ignatiev A.V.
Universitatea Tehnică din Ural
În cursul lucrărilor, se vor efectua calcule metalurgice ale procesului de obținere a siliciului tehnic din materiale de încărcare cu caracteristici specificate (Tabelul 1). Proporția de utilizat Reducători utilizate în procesul de topire sunt prezentate în Tabelul 4. Distribuția componentelor din metal, la zgura din gazele sunt prezentate în tabelele 2 și 3. Fracțiunea acceptată arde (oxidare) a carbonului în partea superioară a cuptorului este de 10%.
I. Descrierea procesului de topire a siliciului tehnic
Siliconul (z = 14, masa atomică 28.0855) se referă la grupa IV a sistemului periodic de elemente ale DI Mendeleev. Atomul de siliciu prezintă o stare de oxidare de -4, +2 și +4. Deoarece prevalența în crusta (27,6%), siliciul este al doilea numai oxigen se găsește în principal sub formă de compuși cu oxigen (cuarț, silicați, aluminosilicați, hidrații, etc.). siliciu de înaltă puritate folosit în tehnologia semiconductoarelor și grad tehnic (96 - 99% Si) - în metalurgia feroasă pentru obținerea aliajelor de non-fier pe bază (. Silumin, AK12M2MgN etc.) dopare (oțeluri cu siliciu și aliajele utilizate în industria electrică) și deoxidarea oțelului și aliajelor (îndepărtarea oxigenului), producția de silicide etc.
Punctul de topire al siliciului este de 1687 K, cu punct de fierbere 3522 K, iar căldura de fuziune este de 39,55 kJ / mol.
Reacția de echilibru, care caracterizează procesul de reducere a siliciului din silice cu carbon în producerea siliciului cristalin, poate fi reprezentată în următoarea formă:
,
- schimbarea energiei libere (energia Gibbs), T - temperatura de reacție de echilibru, K.
) este introdus în compoziția încărcăturii sub formă de cuarțită care conține nu mai puțin de 98%
. Cuarțite și cuarț și sunt distribuite pe scară largă în natură [1, tabelul nr. 7.6 pagina 219].
Principalele tipuri de agenți reducători sunt:
Carbune (mesteacan, pin). Conține pentru masă uscată (deshidratată) până la 80% din carbonul solid, nu mai mult de 4% din cenușă și restul "volatil".
Cocs de petrol. Reziduu solid de piroliză a uleiului care conține până la 96% carbon solid, nu mai mult de 0,6% cenușă, restul este "volatil".
Aschii de lemn. Utilizat în amestecuri care conțin până la 40% cărbune de gaz (pentru a crește permeabilitatea la gaz a cuptorului).
Rezumatul compoziției chimice a părții minerale a agenților reducători este prezentat în Tabelul 1.
Compoziția chimică a materialelor încărcate
- cenușă pe bază uscată,
Unități electrotermice în tehnologia siliciului
Unitatea principală de topire a siliciului tehnic este un cuptor cu arc electric termic cu o fază trifazică, cu o putere cuprinsă între 8 și 25 MVA. Cuptorul este o carcasă rotundă din oțel cu fund, căptușită cu zidărie refractară. Partea de jos (partea de jos) și o parte a înălțimii pereților sunt căptușite cu blocuri de grafit, următorul strat cu cărămizi de magnezit și stratul exterior cu șamotă (cărămizi poroase din argilă refractară specială).
Alimentarea cu energie a spațiului de lucru al cuptorului se realizează prin intermediul a unu, doi sau trei electrozi din grafit. Electrozii de coacere automată în tehnologia siliciului nu sunt utilizați din cauza posibilei contaminări a produsului cu componente ale carcasei electrozilor și ale masei electrodului (fier, calciu, aluminiu).
Parametrii electrici ai procesului reductivă este furnizat prin intermediul transformatorului de cuptor, electrozii conectați la înaltă rețea scurtă actuală în care intensitatea curentului este 40-80 kA, cu electrod tensiune zero este 60-90V. Pe măsură ce consumul final al electrozilor este mărit, acestea sunt periodic extinse prin mecanisme de by-pass. Reglarea curentului setat în electrod se realizează prin mutarea electrodului de-a lungul axei verticale. Pentru a crește curentul, electrodul este coborât, pentru a reduce curentul, se înțelege electrodul.
Silicul este evacuat prin gheață (gaura din căptușeală) aproape continuu într-o matriță acoperită cu oțel.
Umplerea încărcăturii pe partea de sus se face prin pipetechki, în partea superioară a cărora se află buncăre de încărcare.
Diagrama cuptorului electric RKO-25 este prezentată în apendicele 1.
Într-un cuptor cu un arc de derivație, siliciul este recuperat din silice de cuarțită cu un agent de reducere a carbonului. Temperatura teoretică a începutului procedeului conform formulei 1:
. Gradul de recuperare a siliciului este determinat în principal de reactivitatea agenților reducători în ceea ce privește monoxidul de siliciu (SiO). La rândul său, reactivitatea este determinată de suprafața specifică a agentului reducător disponibil pentru penetrarea gazului (SiO). Cu alte cuvinte, reacția se desfășoară pe suprafața agentului reducător. La început, cu formarea de carbură de siliciu:
ceea ce duce la o creștere a conținutului de praf în gaze. Cuptoarele moderne sunt echipate cu sisteme de curățare a gazelor uscate. Pierderea de siliciu cu gaze în timpul funcționării normale a cuptorului nu depășește 3-5%.
Temperatura jetului de siliciu la ieșire este de 1600-1750 ° C.
II. Calculele compoziției balanței de încărcare și material
Compoziția încărcăturii pentru producerea de siliciu tehnic se calculează pe baza următoarelor condiții specificate: conținut
Datele de calcul inițiale sunt prezentate în tabele: compoziția chimică a materialelor de încărcare - Tabelul 1, distribuția cuarțitului și reducerea cenușii de cenușă între produsul finit și faza zgurii - Tabelul 2.
Distribuția oxizilor între produsele de fuziune,%
Ca rezultat al lucrării s-au făcut calcule pentru producerea siliciului tehnic, a fost întocmit un bilanț material, sa calculat că, în urma topirii c, folosind materii prime din compoziția specificată, s-ar obține siliciu tehnic de gradul Kr3.
Toate materialele din secțiunea "Industrie și producție"
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: