2 Производство комплексных лигатур на основе щелочноземельных металлов
Наиболее рациональными с точки зрения получения и применения являются следующие лигатуры со ЩЗМ:
1 – Fe-Ca-Si-Mg;
2 – Fe-Si-Ca-Ba;
3 – Fe-Ca-Si-Sr;
4 – Fe-Si-Ca-Ba-Mg;
5 - Fe-Si-Ca-Mg-Sr;
6 - Fe-Si-Ca-Mg-Ba-Sr.
Получение лигатур ЩЗМ возможно как путем сплавления дорогостоящих материалов в индукционных и электродуговых печах, так и методом восстановительной плавки.
При восстановительной плавке лигатур ЩЗМ сохраняются основные закономерности восстановления элементов из соединений. Вместе с тем, одновременное наличие в шихте и расплаве таких активных элементов, как Мg, Са, Si! Оказывает определенное влияние на процесс плавки.
Например, кальций является более эффективным восстановителем магния, чем кремний. Следовательно, при получении лигатуры I физико-химические условия восстановления магния благоприятнее, чем при выплавке лигатур типа Fe – Si – Мg.
При силикотермическом восстановлении очень важную роль играет правильный выбор соотношения восстановителя и оксидов кальция и магния. В лигатуре I максимальная концентрация магния получена при Si/(СаО+МgО) = 0,5-0,6, т.е при соотношении, обеспечивающем также достаточную концентрацию кальция.
Концентрация магния и кальция в лигатуре в значительной степени определяется содержанием плавикового шпата в шихте. Максимальные ее значения достигаются при одном и том же соотношении СаF2/(СаО + МgО) = 0,10 - 0 15, оптимальном с точки зрения использования кремния, а также извлечения магния и кальция в сплав.
Таблица 1
Химический состав рудной части шихты, %
Материал |
CaO |
MgO |
SiO2 |
Al2O3 |
BaSO4 |
BaCO3 |
SrSo4 |
SrCo3 |
Fe2O3 |
CaF2 |
Обожженный доломит |
55,54 |
37,88 |
1,79 |
2,53 |
- |
- |
- |
- |
1,07 |
- |
Известь |
94,8 |
- |
0,92 |
0,95 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Баритовая руда |
1,73 |
Сл |
19,47 |
3,79 |
68,80 |
0,40 |
- |
- |
4,91 |
- |
Баритовый концентрат |
3,50 |
0,12 |
4,10 |
1,21 |
85.00 |
1,5 |
- |
- |
1,08 |
- |
Карбонат стронция |
5,90 |
1,70 |
6,00 |
- |
1,58 |
1,30 |
2,65 |
80,15 |
- |
- |
Целестиновый концентрат |
4,30 |
- |
- |
1,10 |
3,85 |
- |
80,00 |
- |
0,90 |
- |
Фоюоритовый концентрат |
1,10 |
- |
1,50 |
- |
- |
- |
- |
- |
0,29 |
95,60 |
Таблица 2
Расход шихты при выплавке комплексних лигатур со ЩЗМ, кг/т
Тип лигатуры |
Известь |
Доломит |
Ферросилиций |
Баритовый концентрат |
Карбонат кальция |
Флюоритовый концентрат |
I |
200-300 |
400-500 |
550-750 |
- |
- |
50-100 |
II |
700 |
- |
580-620 |
200-400 |
- |
100 |
III |
700 |
- |
600-650 |
- |
200-400 |
100 |
IV |
200-300 |
500 |
610 |
200-400 |
- |
100 |
V |
300 |
500 |
570-600 |
- |
100-200 |
100 |
VI |
300 |
500 |
630 |
200 |
200 |
100 |
В зависимости от соотношения шихтовых материалов, и других факторов, содержание основных элементов в лигатурах изменяется в следующих пределах: 2,60 - 5,9% Мg, 8,70-22,54% Са, 3,10-14,94% Ва, 2,01-9,44% Sr; 12,81-24.60% Fе и52,00- 62,00% Si.
Выплавку осуществляют периодическим процессом с поэтапным (в два-три приема) загрузкой шихты.
Сульфатную руду заваливают в начале плавки. После полного расплавления шихты металл и шлак выпускали в изложницу. Затвердевший слиток извлекается из шлаковни и рассыпавшийся после остывания шлак отделяется от слитка металла.
Концентрация магния в лигатурах с барием в значительной мере зависит от способа подачи баритового сырья в печь При загрузке баритовой руды в начале плавки лигатура содержала до 4,75% а при загрузке ее в смеси с остальными компонентами ших1ы - до 2,8% Мg Максимальная концентрация магния достигается в плавках с плавиковым шпатом при МgО/СаО ~ 0,25 0,35. С дапьнейшим увеличением МgО в шихте концентрация магния в лигатуре снижается, что связано с уменьшением концентрации кальция являющегося восстанови гелем магния, т.е. со степенью протекания реакции.
МgО + (Са) = [Мg] + СаО