4.Які достоїнства та недоліки кремнію як відновника у феросплавних процесах?

Силикотермическое восстановление оксидов металлов происходит по реакции:

2MeO + Si = 2Me + SiO2 + QSi. (8)

Восстановление оксидов кремнием ведут в основном с применением комплексных пере-

дельных ферросплавов типа Me–Fe–Si (где Me — Mn, Cr).В силикотермических процессах кремний в качестве восстановителя используют в виде силикомарганца, ферросилиция, ферросиликохрома и др., которые получаются восстановлением кремнезема углеродом. Использование таких сплавов позволяет вводить в получаемый продукт силикотермической плавки ведущий элемент Me, восстановленный дешевым углеродом на первом переделе. В этом случае технологическая схема производства низкоуглеродистых ферросплавов включает стадию выплавки передельных сплавов: силикомарганца и ферросиликохрома. В некоторых слу чаях в качестве восстановителя при силикотермическом процессе применяют ферросилиций марок ФС75 или ФС65 (выплавка ферровольфрама, ферромолибдена, феррованадия и др.). В ре зультате восстановления оксидов кремнием в шлак переходит кремнезем; его концентрация повышается, и без уменьшения активности SiO2 нельзя достигнуть высокой степени восстановления ведущего элемента. В этом случае возможна плавка флюсовым и бесфлюсовым способами. Кремний в качестве восстановителя может использоваться и при восстановлении оксидов элементов, обладающих более высоким химическим сродством к кислороду. При этом удовлетворительное извлечение ведущего элемента достигается введением в шихту избыточного количества кремния, образования металлических растворов системы Si–Me–Fe; конечный продукт получают с высокой концентрацией кремния (силикотермический силикокальций и др.).

Кремний, обладающий достаточно высоким химическим сродством к кислороду, может

служить восстановителем различных оксидов (Сг2O3, МnО, МоО3, WO3, V2O3 и др.). Восстановление оксидов кремнием сопровождается выделением тепла, которого, как правило, недостаточно для ведения внепечного силикотермического процесса, поэтому применяют электропечи небольшой мощности (2.5–7 МВА).

Печной силикотермический процесс получил применение для получения малоуглероди-

стых и безуглеродистых ферросплавов – ферромарганца, феррохрома и феррованадия; внепечной силикотермический процесс применяется для получения ферромолибдена.

Кремний как восстановитель имеет следующие недостатки:

1. вследствие образования кремнезема увеличивается количество шлака, при этом возрастает

активность SiO2, возникают прочные силикаты низших оксидов ведущего элемента; дальнейшее восстановление возможно при введении в шлак (шихту) оксидов с основными свойствами;

2. при температурах выплавки ферросплавов кремний образует с металлами растворы, обладающие отрицательными отклонениями от свойств идеальных растворов, что свидетельствует о прочности связи Me–Si и затрудняет получение сплавов с низкой концентрацией кремния;

3. высокую стоимость.

5.Які достоїнства та недоліки алюмотермичного як відновника у феросплавних процесах?

В настоящее время электропечные методы выплавки ферросплавов широко используют

при проведении алюминотермических процессов. Таким методом получают ~75% всех алюминотермических сплавов. Доля внепечной плавки на блок уменьшилась до 5–10%. К достоинствам алюминотермического процесса относятся:

1. восстановление оксидов металлов, имеющих высокую прочность при удовлетворительном извлечении их из шихты, поскольку алюминий обладает высоким химическим сродством к кислороду;

2. восстановление оксидов и получение сплавов и технически чистых металлов с низкой концентрацией углерода и примесей цветных металлов;

3. простота аппаратурного оформления процесса, небольшие капитальные затраты;

4. ведение процесса в наклоняющемся горне с выпуском шлака и металла;

5. возможность предварительного расплавления оксидов и флюсов в электропечи, что позволяет значительно его интенсифицировать и уменьшить расход алюминия;

6. использование высокоглиноземистых шлаков для получения синтетических шлаков, а также клинкера высокоглиноземистого цемента;

7. возможность использования в шихте значительного количества металлических отходов металлов и сплавов (металлотермический переплав);

8. простота получения, хранения и применения алюминиевого порошка по сравнению с порошками кальция или магния3.

К недостаткам алюминотермического процесса относятся:

1. высокая стоимость и дефицитность первичного алюминия;

2. возможность образования низших оксидов ведущих металлов, уменьшение термодинамической вероятности восстановления оксидов и извлечения металлов из шихты;

3. образование высокоглиноземистого шлака с высокой вязкостью, вызывающее потери восстановленного металла в виде корольков.