1.1. Шихтовые материалы

В качестве рудной части шихты при производстве ферросилиция используют кварц, кварцит и халцедон. [3]

Кварц – минерал кристаллического строения (плотность 2,59 – 2,65 г/см³) белого, серого или красного цвета в зависимости от примесей.

Кварцит – горная порода в виде кристаллов кварца, скрепленных кремнеземсодержащим веществом.

Халцедон – волокнистый минерал с разной окраской и такой же, как у кварца, плотностью.

Основным требованием к рудному сырью для производства ферросилиция является высокое содержание в нем кремнезема (>96%), минимальное присутствие примесей (Al₂O₃, MgO, CaO), достаточная прочность при высоких температурах. Наличие в рудном сырье оксидов железа не снижает его ценности, так как при выплавке ферросилиция в шихту вводят некоторое количество железа.

Чем меньше в кремнийсодержащем сырье примесей, тем меньше будет шлака и ниже удельный расход электроэнергии.

Перед загрузкой кварцит дробят на куски размером 20-80 мм, а образующуюся мелочь отсеивают. Промывка кварцитов водой снижает содержание в них глины и других примесей и улучшает показатели электроплавки. В качестве восстановителя применяют кокс, древесный уголь, антрацит. Требования к восстановителю: низкое содержание золы, незначительное содержание летучих, достаточная прочность, стабильный размер кусков, высокое электрическое сопротивление, постоянная, достаточно низкая влажность и большая реакционная поверхность.

По характеристикам к лучшим восстановителям относятся древесный уголь, пековый и нефтяной коксы. Препятствием является их высокая стоимость и дефицитность. По этим причинам древесный уголь применяют только при производстве кристаллического кремния. Каменный уголь и антрацит имеют высокое электрическое сопротивление низкое содержание золы, однако они растрескиваются при нагреве, поэтому их применяют ограниченно и только с добавками других восстановителей.

Наибольшее применение в качестве восстановителя при производстве ферросилиция получила коксовая мелочь – отсев, который образуется при сортировке доменного кокса. Эта мелочь, называемая коксиком, имеет размер кусков 5-25 мм и содержит <13% золы.

Использование кокса как восстановителя имеет свои особенности. Наличие в нем большого количества мелочи затрудняет выход газов и нарушает ход печи. Избыток крупных кусков повышает электропроводность шихты, приводит к уменьшению заглубленности электродов в шихте и снижению производительности печи.

Для поддержания глубокой посадки электродов при выплавке ферросилиция, увеличения реакционной способности и эффективности процесса повышают удельное сопротивление металлургического кокса, для чего добавляют в шихту кокса из газовых углей отходы графитизации с электродных заводов, карборундсодержащие отходы, нефтекокс и другие восстановители.

Наряду с коксиком применяют в значительных количествах полукокс – продукт коксования углей при температуре 700⁰С, имеющий достаточно стабильный состав, высокое электросопротивление и хорошую реакционную способность. При работе на смеси кокса и полукокса увеличивают глубину посадки электродов и улучшают показатели работы печей.

Большое значение для технологии производства ферросплавов имеет содержание влаги в коксике и полукоксе, которое зависит от условий перевозки и хранения. Поэтому для правильной дозировки восстановителя контролируют их навеску в шихте с учетом влажности. Для повышения однородности материалов целесообразно их сушить теплом отходящих газов.

Требуемое содержание железа в ферросилиции обеспечивается применением стружки углеродистых сталей, чистой от примесей цветных металлов и легирующих элементов, достаточно габаритной и не сильно проржавевшей. Следует иметь в виду, что легирующие элементы и фосфор полностью переходят в ферросилиций, поэтому легированную и чугунную стружку использовать при производстве ферросилиция не разрешается. [3]