книги из ГПНТБ / Розенцвейг Я.Д. Краткий справочник ферросплавщика (для рабочих)

91,22. (Содержание ® земной коре -0,025% *.

Элемент открыт в 1789 г. немецким химиком 'Клапротом. Название элемента, по-видимому, от арабского слова «царгун», означающего «золотистый»: золотисто-желтую ок­ раску имеют некоторые разновидности циркона — минерала, содержащего цирконий. Чистый металлический цирконий

удалось получить лишь в 1914 г.

-При производстве стали цирконий (применяется главным образом в качестве раскислителя. Цирконий также связыва­ ет а-зот стали в прочные нитриды и парализует вредное

•влияние серы. -Как легирующая добавка цирконий самостоя­ тельно не применяется, а только совместно с другими эле­ ментами; при этом повышается вязкость, прочность и изно­ соустойчивость стали, а также ее сопротивление коррозии. Содержание циркония в стали обычно не превышает 0,35%.

* Несмотря па значительное распространение в природе, цнркопий относят к редким металлам, что объясняется рассеянностью минералов циркония н трудностью извлечения его из руд.

271

Чистый цирконий находит все более широкое примене­ ние как конструкционный материал в ракетной, электрова­ куумной и атомной технике. В виде соединений цирконий применяется 'При изготовлении эмалей, стекла, керамики и

огнеупоров. Кроме того, цирконий используется в цветной металлургии, в пиротехнике.

Ф ИЗИ КО -ХИ М И ЧЕСКИ Е

СВОЙСТВА ЦИРКОНИЯ

Цирконий—-серебристо-белый металл, обладает следую­ щими свойствами:

Кроме того, в природе встречаются лавенит (29,32%

* Теоретическое содержание.

272

Циркон очень распространен в природе. Однако лишь некоторые месторождения (в Бразилии, Индии) имеют промышленное значение. Значительные запасы циркона имеются в Советском Союзе.

Бадделвит обычно встречается вместе с магнетитом, апа­ титом и цирконом. Наиболее крупные месторождения бадделеита расположены на Цейлоне и в Бразилии.

Эвдиалит встречается в Гренландии и Норвегии. Боль­ шие залежи эвдиалита имеются в СССР.

ВАЖ НЕЙ Ш И Е СОЕДИНЕНИ Я ЦИРКОНИЯ

.Важнейшие соединения циркония и их свойства приве­ дены в табл. 147.

СОРТАМ ЕН Т СПЛАВОВ ЦИРКОНИЯ

Т а б л и ц а * 149

СЫРЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Ферросплавная промышленность попользует цирконовые концентраты, получаемые обогащением руд, содержащих

цирконий.

Состав цирконовых концентратов: 58—62% Zr02, 31— 36% S i02, 0,5—2,0% Fe20 3, 0,2—3.0% Ti02, 0—2,0% CaO.

Концентрат .представляет собой серо-коричневый поро­ шок крупностью 0,2—0,5 мм и 3—5 мм. Перед плавкой крупный концентрат размалывают до размера менее 1 ,0 мм.

Для выплавки ферроалюмоцнркония используется тех­ ническая двуокись циркония, содержащая 93,0—96,0% Zr02

и 1,5—3,0% S i0 2. Крупность зерен ОЛ—3 мм.

Остальные шихтовые материалы: алюминий (первич­ ный, вторичный); алюминиево-магниевая стружка (85% Mg, 10% А1, 3% Мп), .натриевая селитра, ферросилиций (75%- ный), известь, железная руда, плавиковый шпат. Все мате­ риалы должны быть сухими и тонкоизмельченньши.

ПРОИЗВОДСТВО СПЛАВОВ ЦИРКОНИЯ

ПРОИЗВОДСТВО ФЕРР0СИЛИК0ЦИРК0НИЯ

Плавку ведут .в электропечи с угольной футеровкой пе­ риодическим процессом (фазовое .напряжение 70 в). Пере­

мешанную шихту задают в печь по мере проплавления. На каждые 100 кг проплавленного концентрата расход

электроэнергии должен составлять il.l5—130 кет ■ч. В ходе

силикотермической плавки выделяется большое количест­ во SiO, окисляющейся «а воздухе до S i02. .После проплав­ ления всей шихты расплав выдерживают в печн под током

цессах получения ферросил,икоциркония.

274

* Процесс 'идет с поглощением тепла.

Т а б л и Ц а 151

Состав шихты (л;£) для выплавки фсрроеиликоциркония

Сплаш содержит 45—55% Zr, 22—27% Si, 4—6 % АГ,

16=—2-2% .Fe, 1—2% Ti, до 0,1% Р, до 0.2% С, до 0,1% S.

Технико-экономические .показатели различных процессов получения ферросилп-коциркон-ия приведены в табл. 155.

Низкопроцентный ферросиликоцнрконий можно выплав­ лять -с иопользо-ваи-ием углеродистого восстановителя в электропечи непрерывным процессом.

276

Исходным сырьем служит охомкованный цирконовый концентрат (в который добавляется в качестве связки не­ большое количество жидкого стекла), а также кварцит, же­ лезная обсечка, пековый кокс и древесный уголь. Опытные плавки (Показали возможность получения сплава с 15—16% Zr и 33—35% Si при извлечении Zr примерно 85%.

277

ФЕРРОНИОБИЙ

НИОБИЙ

Ниобий * — элемент V группы периодической системы.

в 1864 г. В 1907 г. удалось получить алюминотермичеоким путем металлический ниобий.

В металлургии ниобий в виде феррониобия применяют в качестве легирующей добавки к нержавеющим и жаропроч­ ным сталям для увеличения их пластичности и коррозион­ ной стойкости. Присадка около 1% Nb в нержавеющую сталь устраняет межкристаллигную коррозию. Ниобий вво-

т

дят также в конструкционные стали; при этом улучшается их сваризае.мость, повышаются прочность и •пластичность, предотвращается коррозия сварного шва. Стали, содержа­ щие от 1 до 5% Nb, применяют в качестве материала для

котлов высокого давления и реактивных двигателей. Кроме того, ниобии входит в состав 'сплавов с особыми

физическими свойствами. Наряду с танталом ниобий при­ меняется в вакуумной электротехнике, химической промыш­ ленности, медицине. В ювелирном деле ниобий находит применение как заменитель платины. Перспективно исполь­ зование ниобия как конструкционного материала в ядернон

иавиационной технике.

ФИ ЗИ КО -ХИ М И ЧЕСКИ Е СВОЙСТВА НИОБИЯ

Ниобий — тугоплавкий светло-серый блестящий металл, обладающий высокой пластичностью (чистый ниобий может быть без нагрева прокатан в лист или протянут в проволо­ ку). При обычной температуре ниобий устойчив к дейст­ вию различных химических веществ. Некоторые свойства ниобия приведены ниже:

Большой .интерес .представляет теплопроводность ниобия, которая с повышением температуры до 1 2 0 0 °С не снижает­

ся, как у других металлов, а возрастает.

М И НЕРАЛЫ НИОБИЯ

Обычно в 'при.роде ниобию сопутствует тантал. Наибо­ лее распространенным 'м.инерало.м ниобия -является колум­ бит (танталит) *.

* Если содержание тантала выше, чем ниобия, минерал назы­ вается танталаjом,

280