§6.8 Кенді термиялық пештер

Кенді термиялық пештер (КТП) электр жабдықтау сенімділігі бойынша екінші категорияға жататын және жоғары бірлікті қуатқа ие химия және метооургиядағы негізгі технологиялық агрегаттармен негіз болып табылады. КТП-да қайта өңделетін материалдардың қыздырылуы еріген материал және электрлік доға, шихта, электродтар бойынша ток ағуы кезіндегі туындайтын жылу есебінен өндіріліеді. КТП-да алынатын өнімдердің тізімдемесі айтарлықтай кең: олар толық кесектермен алынған қатты дене, сұйық ерітінді, газ немесе бу түрінде пештерден шығарылуы мүмкін.

Қара металл металургиясындағы КТП ферроқорытпа – кремнийлі темір қорытпаларын, маргенецті, хромды, вольфрамды қорытпаларды алу үшін қолданылады.

Ферро қорытпаларды алу үшін шикізат ретінде кен және концентраттар қызмет етеді. Ферросилиция ферромарганец және феррохромды негізгі қорытпаларының өндірісі кезінде – көп металлдан тұратын кендер қолданылады.

Ферровольфрам, ферромолибденді, ферровандня, ферротитин және с.с өнідіріс кезінде кен ізділігінде аз құрамды үшін оларға негізгі элементтің оксидтерінің жоғары құрамымен, пайдалы құрауыштармен толықтырады.

Ферро қорытпаларды, қалпына келтіргіш – көміртек, кремний және алюминийді пайдалана, сәйкес металл оксидтерін қалпына келтіріп алады. Көміртекпен қалпына келтіру реакциясы үлкен жылуды жеткізуді талап етеді.

Кремний ферросилиция өндірісі үшін қатты көміртек көмегімен қалпына келтіреді:

SiO₂ + 2C = Si + 2Co – 635096 Дж.

Пештің жекелеген бөліктерінде қылпына келтірушінің артылуы кезінде кремний карбиді түзіледі:

SiO₂ + 3C = SiC+2CO

Олар ары 0арай былай бөлінеді

2SiC +SiO₂ = 3Si + 2CO

Ал темір болған кезде ферросилиция алынады

Si+Fe=FeSi

Қорытпа тәулігіне ожауға 12-15 рет бөлініп және құймаға құйылады. Ферромарганец өндірісі кезінде құрауыштар болып MnO₂, Mn₂O₂және Mn₃O₄, кокс және болат жоңқалы құрамды марганецті кендер табылады. Соңғы кезеңде үрдіс келесі реакция бойынша өтеді

Mno + C = Mn + CO – 288 200 Дж.

Келесі реакциямен бірге

3MnO + 6C = 3MnC + 3CO-780 800 Дж

Және ары қарай

Mn + Fe = FeMn

Түзілген қоқыс және металл 1-1,5 сағат арқылы пештен алынады. 1 т көміртекті ферромарганец ерітуі кезінде 2600 – 2700 кВт*сағат электроэнергия шығындалады. Феррохром өндірісі кезінде 62% CrO₂, FeO, MgO, Al₂O₃, SiO₂және коксиктан тұратын хромды кен қолданылады.

Үрдістің нұсқаларының бірі келесі реакция бойынша өтеді:

(1/3) Cr₂O₃ + C = 2/3Cr + CO – 270 100 Дж.

(1/3)Cr₂O₃ + 9/7C =2/21 Cr₇C₃ + CO – 250 200 Дж.

Хроммен қалпына келітірлген темір қорытпасы және қоқысты пештен, оларды ажыратуы, және одан кейін феррохромды құймаға құйатын үш есе құймалы ожауға жіберді. 1 т феррохромға 3500-3600 кВт*сағ электр энергия шығындалады. Ферроқұймалардың алынған құймаларын сапалы болаттарды еріту кезінде КТП-ға қосады.

Түрлі түсті металургияда электропештерде мысты концентраттардың құймалары, никель қышқылының қалпына келтірілуші ерітінділері өндіріледі. Қалпына келтіргіш сапасында тас көмірлі коксик немесе кокс, сүрлі көмір қолданылады. Үрдіс келесі рекция бойынша өтеді:

NiO + CO = NiCO₂;

CO₂ + C = 2CO; NiO+C =Ni + CO

Жолайтүзілген никель карбиді Ni₃C реакция бойынша енгізіледі

Ni₃C + NiO = 4Ni + CO

Еріту үрдісі – периодты, ұзақтылығы – 5-7 сағат. 1 тонна никельді өндірісі кезінде, 16-18 кг электродтар, 1100 – 1200 кВт электр энергиясы шығындалады.

Электротехнологиялық химиялық өндірісіндегі КТП келесі үрдістерді жүргізу кезінде қолданылады.

Фосфорды алу келесі реакция негізінде

Ca₃P₂O₈ + 5C + 3SiO₂ 3CaSiO₃ + 5CO + P₂

Бұған пешпен пайдаланатын 40 %-ға жуық энергия шығындалады.

Фосфорлы өндірісдің шикі заты болып, Қаратау бассейндерде болатын фосфорлы – біздің еліміздегі фосфорлы өнеркәсіпте негізгі шикізатбазасы кендері табылады.

Алынған фосфорды негізгі бөлігі (90%), өз кезегінде жума құралдары, тамақ және қорек фосфоттары өндірісі үшін шикізат рөлінде қызмет ететін фосфорлы қышқылға шығындалады.

Технологиясында синтетикалық каучукті, пластмассаны, химиялық Литейлі өндірісі, химиялыұ талшықты, сонымен қатар ацетилен өндірісінде келесі қолданыс үшін калций карбидін алу, келесі реакцияларға негізделген

СаО + 3С 3CaС₂ + СО

Шикізат сапасында әк және кокс немесе антрацит қолданылады. 1 т калций карбибінің өндірісі кезінде 2500-тен (қуатты пештер) 4000 кВт*сағ (аз қуатты пештер) дейінгі электр энергиясы шығындалады. КТП-да алынған абризді материалдар –2500-2900 кВт*сағ/т энергия шығынымен электрокроунд, 1365-1620 энергия шығынымен ақ электрокроунд және электрокронудтардың басқа түрлері ұнтақтарды және кескіш аспаптарды дайындау үшін қолданылады.

КТП-ны қолдану аумағындағы маңызды орынды металлургиялық агрегаттар, әйнек дәнекерленген пештер футеровкасына баратын, электр ерімелі отқа төзімділерді алу алады. Бұл жерде шикізат болып глинозем, циркон және кварц құм табылады. Ашық доғамен еріту әдісімен алынған отқа төзімділер – ОКБ – 213, ДС – 0,5 әртүрлі маркалы пештердегі корунд пен бакор жоғары тазалыққа, тығыздыққа ие.

Оларды алу кезінде бөлінген электр энергиясының шығыны тоннасына 1800-2300 кВт*сағат шамасында болады. Мұнда тек қана негізгі біршама массалы және энергосыйымдылықты өндірістер есептелген, онда ол, басқа доғалы кедергі пештерінде орындалатынбасқа үрдістердің тізілімі сияқты айтарлықтай кең және графиттің, серокөміртектің және басқа да көптеген заттардың өндірісін өзіне алады.

КТП-ның жалпы белгілері болып табылады:

1. Шихтаның бөлінген электрлік кедергісі температураның көтерілуі кезінде қатты өзгереді. Суық жағыдайда ол электр өткізбейді, ал еріген түрде ол өткізгіштігі заттық құрамнан және температурадан тәуелді ионды ерітіндіні ұсынады. Ток өткізуге қатысатын, ерітінді мен шихтаның көлемі температураның өзгерісі кезінде өзгереді. Бұл әртүрлі токтардың өткізгіштерінің параллельді болу мүмкіндігін анықтайды -шихтаның сызықсыз белсенді кедергісі және ерітіндісі және электр доғасы.

2. Шихтаны түрлендіргіш температурасы 1200 -2200 К-ді қүрайды, ол өнімнің бірлігін шығаруға электр энергиясының бөлінген шығынының жоғарылығын және қуатты энергетика шаруашылығының болуын анықтайды.

3. Жұмыстың 1-2 жыл аралығындағы үздіксіз тәртібі.

4. Жұмыстың электрлік тәртібі қатысты салмақты (КТП-дан қарағанда); ток соққысы және пайдаланылатын қысқа тұйықталу жоқ.