Жоспар

Кірісе................................................................................................3

1 Əдеби шолу

1.1 Ферросилиций өндіру технологиясы...............................................5

1.2 Көміртекті ферромарганец өндіру технологиясы........................10

1.3 Көміртекті феррохром алу технологиясы.....................................13

1.4 Аз көміртекті ферромарганец және феррохром және жоғары көміртекті ферромарганец өндіру технологиясы.............................17

1.5 Кіші ферроқұймалар алу технологиясы.......................................22

1.6 Ферроқұймалар алуда қолданылаты пештер...............................28

Қорытынды.......................................................................................34

Қолдынылған әдебиеттер тізімі......................................................35

Кіріспе

Ферроқұймалар – болат өндірісінде оның қасиеттерін арттыру үшін және легирлеу мақсатында қолданылатын, темірдің кремниймен, марганецпен, хроммен, вольфраммен және тағы да басқа элементтермен құймасы болып табылады. Болат өндірісінде құрамына қажетті элементті таза металл күйінде емес оның темірмен құймасы күйінде қосады. Өйткені құйма күйінде қосу оның балку процесінің төмен температурада өтуіне септігін тигізеді және құймаға темірмен енгізілетін элементтердің өзіндік құны техникалық таза металл құнымен салыстырғанда төменірек болып келеді. Сонымен қатар ферроқұймаларға кейбір құрамында темір тек қоспа түрінде кездесетін құймаларды, кейбір құрамында қоспаның аздаған мөлшері бар металлдар мен бейметалдарды жатқызады.

Ферроқұймалар алуда басты шикізат болып кендер және концентраттар табылады. Ферроқұйманы электропештерде және балқытқыш шахталарды алады. Өндіріс көлеміне байланысты ферроқұймалар «үлкен» және «кіші» болып бөлінеді. Үлкен ферроқұймаларға кремнийлі ферроқұйма, марганецті ферроқұйма және хромды ферроқұйма жатады. Кіші ферроқұймаларға ферровольфрам, ферромолибден, феррованадий, сілтілік жер металдардың құймалары, феррониобий, ферротитан және титанқұрамдас құймалар, ферробор, темірдің алюминиймен құймалары, сирек жер металдар құймалары, ферросиликоцирконий, ферроалюминоцирконий, ферроникель және феррокобальт құймаларын жатқызамыз. Үлкен немесе негізгі ферроқұймаларды өндіруде құрамында тотықсыздануға бейім элемент тотықтарының мөлшері жоғары болғандықтан кендерді қолданады. Ал кіші ферроқұймалар өндіруде құрамындағы пайдалы элемент мөлшерінің аздығына байланысты кендерді құрамында негізгі элемент тотықтарының жеткілікті мөлшеріне дейін байытып концентраттар алып қолданады.

Ферроқұймаларды сәйкес металл тотықтарын тотықсыздандыру арқылы алады. Кез-келген құйма алу үшін қолайлы тотықсыздандырғышты таңдау керек және өңделетін шикізаттан бағалы элементтің жоғарғы дәрежеде алынуын қамтамасыз ететіндей жағдай жасау қажет. Тотықсыздандырғыш ретінде оксидтен тотықсыздандырып алуды қажет ететін элемент орнына оттегіге жоғары химиялық жақындығы бар элемент қолданылады. Басқаша айтқанда, тотықсыздандырғыш болып жоғары химиялық оксид түзуге қабілетті элемент табылады. Тотықсыздану процесі егер олар темір немесе оның оксидтері қатысында өтетін болса айтарлықтай жеңілдейді. Құйманың темірмен балқымасының температурасы тотықсызданатын элементтің балқу температурасынан төмен, яғни реакция айтарлықтай төменгі температурада жүре алады.

Қолданылатын тотықсыздандырғыш түріне байланысты ферроқұйма алудың үш әдісін қолданады: көмірлі тотықсыздандыру, силикотермиялық және алюмотермиялық. Аталғандардан ең арзаны көмір болғандықтан оны көміртекті ферромарганец және феррохром алуда, сонымен қатар кремнийдің барлық құймаларын алуда қолданады. Металдарды олардың оксидтерінен көмірмен тотықсыздандыру реакциялары эндотермиялық болып табылады, сондықтан көмірлі тотықсыздандыру процестері энергия енгізуді талап етеді, яғни бұл үшін ферроқұймалы пештен электрлік доғамен бөлінген жылуды қолданады. Ферроқұймалардың балқуын көмір тотықсыздандырғыш процес арқылы тотықсыздандырғыш ферроқұймалы пештерде жүргізеді. Үздіксіз жұмыс жасайтын трансформаторлы ферроқұйма пештерінің қарқындылығы 10-65 МВ А.

Силикотермиялық және алюмотермиялық әдістермен төмендетілген немесе көміртегінің төмен мөлшерімен ферроқұймалар алуға болады: орташа көміртекті және аз көміртекті ферромарганец және феррохром, көміртексіз феррохром, металдық хром және марганец, ферроқұймалар және титанмен, ванадиймен, вольфраммен, молибденмен, циркониймен, бормен және тағы да басқа элементтермен лигатуралар. Бұл құймалар қуаттылығы 2,5-7 МВ А болатын трансформаторлармен жабдықталған және периодты жұмыс жасап, пештен құю аяқталғанда металды немесе шлакты шығарып отыратын рафинирленген ферроқұймалы пештерде балқытылады. Экзотермиялық реакциялардан бөлінген жылу мөлшері метал және шлакты сұйық күйінде алуға жеткілікті болатын болса құюды футеровкаланған шахталарда жүргізеді.

Əдеби шолу

1.1Ферросилиций өндіру технологиясы.

Ферросилиций болатты қышқылдандыру үшін және легирлеу үшін, сонымен қатар кейбір ферроқұймалар өндірісінде тотықсыздандырғыш ретінде қолданылады. Электрлі пештерде ферросилицийді балқытып құрамындағы кремнийдің 18-50% және 60-95% мөлшеріне байланысты түрлі маркада алып отырады. Егер құйма құрамында кремний мөлшері 50-60% болатын болса және оны фосформен, алюминиймен ластаған кезде балқыма немесе құйма улы ұшқыш қосылыстар бөлетін ұнтаққа дейін себіледі. Сол себепті мұндай құрамды құйманы зауыттар өндірмейді.

Шикізат материалдары. Шихтаның кенді құраушылары болып құрамында >95% SiO₂ ,<0,02% P₂O₅ бар кварциттер және мүмкіндігінше төмен шлактүзуші қоспалар(глинозем) болып табылады. Кварцитті 25-80мм мөлшерлі кесектерге дейін ұсақтайды және глинадан тазалап жуады.

45% және 75%-дық ферросилицийді балқытуда тотықсыздандырғыш ретінде кесектерінің мөлшері 10-25мм болатын металлургиялық коксты қолданады.Тотықсыздандырғышқа қойылатын негізгі талаптар төмен күлділігі, жоғары электртұрақтылығы, құрамындағы ұшқыш заттардың төмен болуы, қыздыру кезіндегі кесектерінің беріктігі болып табылады. Сүректі көмір және піспелі кокс құрамында күл мөлшері аз болғанымен олар қымбат болып келеді. «Жаңғақша» кокстың мөлшері балқу процесінің жүруіне әсер етеді: егер кокста ұсақ-түйек мөлшері көп болатын болса, ол газдың бөлінуін қиындатады. Ірі кесектердің де әсері шихтаның электрөткізгіштігі артып, пештің өнімділігі төмендегенде байқалады.

Құймада кремнийің қажет концентрациясын алу үшін шихтаға ұнтақталған көміртекті болат жаңқаларын енгізеді. Шойынды жаңқаларды құрамында фосфор мөлшері көп болғандықтан қолданбайды.

ФС45 және ФС75 маркалы ферросилицийларды қуаттылығы 10500- 3300 Кв*А болатын, кернеуі 145-175 В болатын пештерде балқытады. Көбіне жабық түрдегі стационарлы және айналмалы пештер қолданылады. Пештің төменгі қабырғаларын көміртекті блоктармен, ал жоғарғы қабырғаларын шамотты кірпіштен қалайды. Бірі жұмысшы,екіншісі резервті балқыманы шығаратын екі леток қалдырылады. Ваннаның екі жаққа 40-50⁰-қа баяу (реверсивті) айналуы балқу процесінің жүруін жеңілдетеді, сонымен қатар шихтаның қопсуына септігін тигізеді.[1]

Балқу процесінің физико-химиялық жағдайы. Кремний қатты көмірмен келесі реакция бойынша тотықсызданады:

SiO₂ + 2C = Si + 2CO – 635 096 Дж.

Электропештерде тотықсыздандырғыштың артық мөлшерінде кремний карбиді түзіледі: SiO₂ + 3C = SiC + 2CO.

SiO₂ кейбір бөлігі әуелі SiO-нің монототығына дейін тотығады. Осы кезде кремний карбиді түзілу процесі келесідей жүреді:

SiO₂ + C = SiO + CO

SiO + 2C = SiC + CO/ SiO₂ + 3C = SiC + 2CO

Кремний карбидінің шамасы қиын балқуға(t_б>2700⁰С) әкеліп соқтыратындықтан,нәтижесінде өнімділік төмендейді. Кремний карбидін бос SiO₂ көмегімен темір қатысында келесі реакция бойынша бұзуға болады:

2SiC + SiO₂ = 3Si + 2CO; Si + Fe = FeSi

Шихта құрамында қаншалықты темір көп болса соншалықты ферросилицийді аса төмен температурада алуға болады. Шихтадағы көміртектің артық мөлшері пеш ваннасында кремний карбидінің жиналуына және пеш жұмысының нашарлауына әкеліп соқтырады. Сондықтан шихталық материалдардың мөлшерін қатаң қадағалау керек. Ферросилиций құрамында C –дің мөлшері көміртекті тотықсыздандырғышты және көмірмен футеровкаланған пешті қолданғанымызға қарамастан 0,1% кем емес болады. Бұл силицидтердің карбидтерге қарағанда мықтырақ екендігімен түсіндіріледі. Кремний қатысында балқымадағы көміртек ерігіщтігі төмендейді. Балқымада кремний қаншалықты көп болса соншалықты құйма құрамында көміртек мөлшері аз болады. Бұл заңдылық барлық металдарда да таралады. Мұнымен азкөміртекті ферроқұймалар алған кезде қолдануға болады.

Тотықсыздандыру барысында фосфордың 60%-дан да көп мөлшері шихталық материалдан құймаға ауысады. Күкірт түгелдей ұшып кетеді.Бай кварциттерде жұмыс жасаған кезде шлак аз түзіледі: құйма массасынан 2-6%, оның құрамында 40% Al₂O₃ болады.

Құйма технологиясы.

Балқыту үздіксіз жүргізіледі. Электродтар шихтаға терең(800-1500 мм) енгізілулері керек. Электрод табанынан түбіне дейінгі аралық 300-600 мм болуы қажет. Араластырылған шихталық материалдарды пешке тиеу барысында электрод маңайында шихтаны конус тәрізді орналастыруға және сол бағытта ұстап тұруға тырысады. Реакция аумағында түзілген газдар электродтың беткі қабатына жоғары көтерілуге ұмтылады. Шихталық материалды конус тәрізді орналастырудың басты мақсаты бұл аралыққа газдардың өтуін қиындатып, жылу мен кремнийдің шығымын азайту болып табылады. Шихта конусы қаншалықты кеңірек болған сайын көмір тотығының жануы да соншалықты алысырақ болып, пештің белсенді зонасы артады, яғни шихта жақсы шөгіп өнімділік арта түседі.

Доға аумағында шихтада өте жоғары температуралы қуыс немесе тигель пайды болады.Тигель қабырғалары үздіксіз балқып отырады, кремнезем тотықсызданады, кремний сұйық темірде еріп, сұйық балқыма түпке қарай жылжиды да, жаңа порциялар негізгі реакция аумағына келеді. Пештің қалыпты жүрісі электродтарды баяу, олардың жану жылдамдықтарына қарай түсірумен және электрод айналасында шихтаның бірыңғай шөгуімен түсіндіріледі. Құйманы аптасына 12-15 рет шығарылып отырады. Құйманы әуелі шөмішке жібереді, содан соң шойынды жазық орналастырғыштарға немесе құймалы машиналарда слиткаларға құйып алады. Слиткалардың қалыңдығы 100-120 мм жоғары болмауы қажет.

Технико-экономикалық көрсеткіштері.

Өзіндік құны 75%-дық ферросилицийдің технологиялық электроэнергия шығыны 45%-дан артады. Шихта құрамында электрод өндірісінен келіп түсетін карборундқұрамдас графитация қалдықтарын қолдану энергияның шығымын азайтуға көмектеседі. 1т ферросилиций өндіру үшін қажет материал мен энергия шығыны төменде келтірілген:

ФС45 ФС75

Кварцит, кг................... 820 1820

Кокс, кг ........................ 250 810

Темір жаңқалар, кг ..... 600 213

Графитация қалдықтары, кг 380 -

Электроэнергия, кВт*сағ 4360 8520 [2]