Ферроалюминий технологиясы

FeAl дің химиялық құрамы келесі маркалар үшін: ФА - 10: 8 - 11,9% Al, ФА - 15: 12 - 16,9% Al, ФА - 20: 17 - 21,9% Al және ФА - 23: 22 - 24% Al. Келесі маркалар үшін қоспалардың құрамы: 4% Si, 4% C, 0,06% S, 0,06% P. FeAl балқытуды үлкен қуаттылықты жабық электр пештерінде жүргізеді, балқыту технологиясы совролитті концентраттың (48 - 50%; Al₂O₃; 34 - 36% SiO₂ және ≈ 15% Fe₂O₃ немесе басқа алюмосиликатты шикізаттардан (силимоноит, дистен, каолин және т.б.) боксит агломераттарынан алынатын электрлі корундтан алюминийді өңдеуден тұрады. Осылайша қарапайым әдіспен (SiO₂ және Fe, өндірілуімен, кен өндіргіш пештерде кедей бокситтерден көміртек алумен ) алынған электрлі корунд құрайды: 91 - 96% Al₂O₃, 1 - 3% SiO₂, 1 - 2% TiO₂, ≈ 0,5% MgO; 0,8 - 3% CaO. Осыған байланысты ферросилиций (ФС20 - 25) алынады.

Бірінші сатыда 1т электрлі корундқа және 500 - 800кг FeSi ге кедей бокситтің 1600 - 1700кг, кокстың 250 - 300кг - ы, болаттың 600 - 850 шамасы электр энергия 5000кВт / сағат болғанда агломераты алынады.

Екінші саты металды үздікті шығару арқылы және шлактың аздаған мөлшері жүретін үздіксіз үрдіс. Шихта ретінде электрлі корунд, кокс, болат қолданылады. Шихтаны дұрыс таңдап алу және құрау арқылы және электрлік режимді таңдау арқылы үрдіс қиындықсыз жүреді. Металды шығаруды әрбір екі сағат сайын жүргізеді. 1 т құймаға шлактың 1 - 3% өтеді. Шлак біршама жақсы жүреді. FeAl дің құрамы: 8 - 20% Al, 2 - 3,5% Si, 1 - 3% С, н.б. 0,03% S және 0,04% Р. 1т FeAl ге кететін шығын (ФА15) 3900кВт / сағат.

Азотталған FeAl-ді (8 - 28% Al, 4 - 10% N₂, н.б. 4% Si, 1 - 3% C қалғандары Fe) алу тиімдірек. Құймаларды ауада азоттандыру арқылы азот немесе алюминийді 1473 - 1553К жүргізеді. Алюминий нитридін құрайтын құймаларды қолдану олардың құрамына кіретін азотты толығымен пайдалануға мүмкіндік беріп марганец немесе хромның азотталған құймаларын пайдаланбайды. Барлық алюминий қорытпаларын алу кезінде алюминий шикізаттарын жоғары температура кезінде сұйық фаза түзілуі арқылы өндіріледі, сондай ақ металдық құрамдағы өндірілген алюминийдің ерітіндісімен.

Бұл қағидаға алюминийді басқада құймалармен алу технологиясы сүйенеді. Ол құймаларға, мысалы, ферромарганец, ферроалюминий және ФАМС жатады. ФМнА - ның құймасын балқыту үшін электрлі корунд, қайта өңделген көміртекті FeMn, болат струшкасы және кокс жанғағы. Балқыманы металды әрбір екі сағат сайын шығару арқылы үздіксіз жүргізеді. ФмнА - ның 1т құймасына (8 - 11% Al, 35 - 40% Mn және 2 - 4% Si) шығындалады: 400кг электрлі корунд, 440кг жоғарыкөміртекті FeMn, 340кг болат стружкасы, 160кг кокс электр энергия шамасы 3600кВт / сағ. болғанда. Металдың массасына байланысты шлактың құрамы 1 - 3% болады. Fe - Al - Mn - Si (ФАМС) жиынтықты құймасы тиімді болат қышқылсыздандырғыш болып саналады және одан әр түрлі шикізаттар алуға болады. БҰҰ - ның аумағындағы Оңтүстік Еуропада ставролитті концентратты - тау металлургиялық комбинатының өндісіндегі қалдықтарды қолдану тиімді. Ставролит 46 - 50% Al₂O₃, 36 - 38% SiO₂, 13 - 15% Fe₂O₃ құрайды. Концентратты брикеттейді немесе агломерациялайды. Үрдісті шлаксыз әдіспен үздіксіз түрде жүргізеді. Пештің колошнигі салқын, шихта еркін түрде болады, ағынөзек жақсы ашылады, ал шлактың құрамы 2% - дан (металдың массасынан) төмен. Құйманың құрамында: 10 - 14% Al, 22 - 94% Mn, 10 - 15% Si, н.б. 0,06% Р, 0,03 - 0,05% Zr, 1 - 2% С бар. Бұндай құрамдағы құйма сақтау кезінде сеппеленбейді. 1т ФАМС - ке (10% Fe, 25% Mn, 13% Si) 700кг ставролит, 400кг - тауарлы SiMn, 630кг болат стружкасы электр энергия 5200кВт / сағат. болғанда шығындалады. FeMnAl - дің 1т құймасының өзіндік құны 180 - 210$, ФАМС - те 300$ құрайды. ФАМС құймасын Si және Al көміртегін боксит агломератынан және кремнийдің төменгі құрамымен жоғары көміртекті FeMn немесе FeSiMn - ті метал ретінде енгізгендегі кварцитті алуға болады. Металдық қоспаны марганецті концентратпен алмастыру ертеректегі шлак түзумен және температураны пештің ваннасында төмендетумен байланысты. Бұл алюминий және кремнийдің жаксы өндірілуіне мүмкіндік бермейді.

FeSiAl

Ферросиликоалюминийдің құймасы ФСА ферроқорытпалар (FeMo, FeV және т. б.) алудың силико - алюминотермиялық үрдісі кезінде кешенді қышқылсыздандыргыш болат ретінде қолданылады. Бұл құймаларды алу үшін қуаттылығы 16,5 - 33МВа кен түзілгіш пештерде құйманың үздіксіз үрдісін қолданады. Шихтаны көмірлерді байыту арқылы жоғары күлділікті қалдықтардан, мысалы, Екібастұз кен орнынан алады. Бұл қалдықтардың құрамында 49 - 74% күлділік, 12 - 18% ұшқыш заттар, 3 - 8% ылғалдылық және 14 - 35% қатты көміртек. Минералдық құрамында қоспалардың мөлшері келесідей болады: SiO₂ - 62 - 66%, Al₂O₃ - 30 - 34%, CaO - 0,5 - 1%, MgO - 0,2 - 0,8%; FeO - 2 - 4%, P - 0,05 - 0,14%. Шихтаға қосымша кварцит және шамалы мөлшерде жоңқа, сонымен қатар темір құймаға үздіксіз өзіндік күйетін электродтардың болаттың қабығымен беріледі. Днепропетровский металлургиялық институтымен және Ақсу зауытымен жүргізілген зерттеулер көмірдің қалдықтары пештің жоғары бөлігіндегі колошниктегі температураға төтеп бере алатындығы және көмірдің бастапқы фракциясы, бастапқы пішінін сақтап қалатындығы дәлелденген. Үрдістің негізгі түрлерінің бірі болып, боксит агломератындағы (немесе басқа алюмосиликатты шикізат) болат жоңқасының қоспасымен алынған кокстың алюминий көміртегі және тотықты кремниймен түзілуі саналады. Оның орнына ферросилицийдің (ФС25, ФС45) аздаған қоспасын қолдануға болады. Құйманы бокситпен және кварцитті жоғары күлділікті көмірлердің (45 - 75% 30 - 40% Al₂O₃ и 45 - 55% кремнезема при 15 - 20% твердого углерода и по 10 - 15% летучих) мысалы, Екібастұз кен орнындағы көмір қалдықтарымен алмастыруға болады. Ферросиликоалюминийді балқыту кезінде құйманың химиялық құрамын массалы құрамдағы болатты қышқылсыздандыру үшін қажетті кремний мен алюминийдің қатынасына байланысты алу тиімді. Болаттың құрамын таңдау критерилерінің бірі болып, жоғары тығыздықтағы және сақтау кезінде сеппеленуіне қарсы беріктіліктегі құйманы саналады. Құймадағы Si және Al қатынасы Al 15% болғанда 4 - 6 аралығында болуы тиімдірек. Осыған байланысты қатынастарына байланысты Si және Al қатынасындағы жиынтық ФС 45, 65, 75 маркасындағы стандартты FeSi-дағы кремнийдің мөлшеріне сәйкес келуі керек, ал 0,07%-дан төмен болмауы керек. Көптеген елдердің қатарында фералсит деп аталатын 40 - 45% Si, 18 - 22% Аl FeSiAl шығарылады. Алсеминнің құрамы: 35 - 37% Si, 48 - 50% Al, 13 - 17% Fe, ≈ 0,4% O₂. ФАМнС түріндегі құйма (FeAlMnC) - симоналда ≈ 20% бойынша Al, Si, Mn бар. ДМетИ технологиясы бойынша алынған FeSiAl-ді қолдану болаттың кең таралған түрлері бойынша конвертерлі және мартенді болатты қышқылсыздандыру кезінде болаттың сапасының жоғарлауына және болаттағы алюминийдің құрамының 30 - 60% - ға жоғарлауына әкелді.

Силикоалюминий технологиясы (SiAl)

Al - Si жүйесіндегі құймалар 577^○С 12,3% Si болған кезде эвтетикамен кез келген қатынаста түзіле алады. Si - Al жүйесіндегі құймаларды құю саласында (қозғалтқыш блоктары, арматура, авияциялы қозғалтқыштар, дөңгелек дискілері т.б.) қолданылады. Осы жүйенің негізінде біріншілік алюминий және кристалдылық кремнийді балқыту әдістеріндегі әр түрлі элементтермен қоспаланған 5 - 33% Si құймаларды алады.

ТМД - да қуатты кен түзгіш пештерде электртермиялық әдістерді қолданып, әр түрлі алюмосиликатты шикізаттардың көміртектерімен кремний және алюминий тотықтарын шығарады. Электротермиялық әдіспен Al - ді SiAl түрде алу және оны біріншілік және екіншілік алюминийдің орнына болатты қышқылсыздандыру үшін қолдану келесідей артықшылықтарға ие:

1) электролизер қуаттылықтарымен өлшенбейтін, кен түзгіш пештердің жеткілікті бастапқы қуаттылығы;

2) ауыспалы тоқты тұрақты тоққа алмастыру және электрлік шығындарды азайту қажеттіліктерін болдырмау;

3) бокситтен глиноземді гидрометаллургиялық әдіспен алу қажеттілігінің жетіспеушілігі;

4) қымбат фторлы тұздарды қолдануды болдырмау;

5) әр түрлі алюмосиликаттарды (ставролитті, дистенді, силимонитті және басқада концентраттардан) және қазіргі кезде глинозем өндірісіне қолданылмайтын кедей бокситтерді қолдану арқылы кен базасын кеңейту мүмкіншілігі;

6) шикізаттан Al - ді арзан және кең таралған көміртекті қоспалармен өңдеу;

7) цехтерді тұрғызу кезінде глиноземді және электролизді цехтердің шығындарымен салыстырғанда қуатты кен түзгіш пештер мен есептегендегі төмен капиталды шығындар;

Al₂O₃- ті көміртекпен қайта өңдеу кезінде Al - O₂ - C:

Al₂O₃→ Al₄O₄С → Al₂OС → Al₄С₃→ Al.

Al₂O₃ Al₄С₃ Fe, Si. SiAl Al и Si (3Al₂O₃· 2SiO₂).

SiO_2(ж) + 2С = Si_(ж) + 2СО,

2 / 3Al₂O₃ + 2С = 4 / 3Al + 2СО.

Жоғары қуаттылықты кен өңдегіш пештерде Al - Si құймасын балқыту кезінде 59 - 64% Al құймасын алу тиімді. Бұл жағдайда құймадағы Al және Si активтілігі төмен және екіншілік карбид үрдістері Si + 2СО = SiС + СО₂, 2Al + СО = Al₂OC төмен деңгейде өтеді. SiAl-дің өндірісінің және оның негізіндегі литилі алюминий құймаларының (силумин АК12М2 және т.б.) технологиялық сұлбасы негізделген. Құю балқымаларының автомобиль өнеркәсібінде келесі құрамдағы түрі кең таралған: 11 - 12,5% Si, Cu - 1,75 - 25%, Fe - 0,6 - 0,9 %, Mg ≤ 0,2, Mn ≤ 0,5, Ni н.б. 0,3%, Ti ≤ 0,2, Zn ≤ 0,8%, Pb ≤ 0,15, Sr ≤ 0,1%.

Шикіқұрамның тотықты бөлігі глиноземнің алюмосиликатынан және басқада жоғары глиноземді минералдардан, ал Ni, Cu және т.б. элементтерді шикіқұрамға тотық немесе метал түрінде беруге болады. Олардың химиялық құрамына қойылатын негізгі талап темір тотығының төмен құрамы саналады. Өңдегіш ретінде газды көмірді (2,5 - 4,5% күлділік, 32 - 37% ұшқыш заттар, 78 - 80% С) және мұнайлы коксты (0,3 - 0,9% күлділік, 7 - 17% ұшқыш заттар, 88 - 90% С) береді, оларды шикіқұрамға Al және Si өңдеуге қажетті теориядан шамамен 94 - 98% енгізеді. Өңдегіштерді үсақ жіңішке тотықтармен бірге де ұнтақтайды да шнекті араластырғышта байланыстырғыш қоспасымен араластыруға жіберіледі. Содан кейін араласқан және ылғалдандырылған шикіқұрамды брикеттейді, оларды кептіреді және пешті бункерлерге бағыттайды. Балқытуды жабық колошникте және шикіқұрамның үнемі беріліп тұратын үйіндісімен жүргізеді. Колошникті арнайы мырышталған машинамен электродтардың жанында конустың пайда болуы үшін және шикіқұрамның жүрісін қамтамасыз ету үшін үйеді.құйма және қождың шығатын бөлігін бір уақытта құйманы рафинерлеп, үздіксіз футерленген қожда жүргізеді.

Алынған рафинерленген құйманың құрамында 59 - 63% Al, 38 - 39% Si және темірдің, титанның және калциймен басқада элементтердің қоспалары бар. Құйма балқыту миксеріне, ал қожды қайта өңдеуге жібереді. Құйманың рафинерленуінің металлургиялық өңделуі оны электролизді цехтан берілетін сұйық алюминиймен еріткеннен кейін басталады. Қыздырылатын миксерге құйма, салқындатылған қалдықтар және флюстерді береді. Содан кейін ерітілген құйманы кварц тығынының қабаты арқылы филтрлейді және газды қыздыратын филтрлегіш пешке бағыттап, конвейерлі түрдегі машинада қоспалайды және аралстырады.

Бақылау сұрақтары:

1. Мысты алуға арналған пирометаллургиялық әдісті сипаттап беріңіз.

2. Қайнаған қабаттағы күйдірудің маңызы неде?

3. Күйдіруге арналған пеш қандай түрде болады?

4. Шашыраңқы пештерде балқытудың негізгі мақсатын атаңыз?

5. Шашыраңқы пештерде балқыту механизмі қандай?

6. Шашыраңқы пеш нелерден тұрады?

7. Мыс кендерінің шахталық балқытудың ерекшелігі неде?

8. Мыс-күкіртті балқыманың сипаттамасы болып не саналады?

9. Мыс штейндерін конвертерлеу әдісін сипаттап беріңіз.

10. Электрлік рафинирлеудің мәні неде?

11. Алюминийдің қандай қасиеттерін білесіз?

12. Боксит дегеніміз не, оны не үшін қолданады?

13. Қуатты кен өңдегіш пештердң электртермиялық әдістің ерекшеліктерін атаңыз..

14. Ферроалюминий технологиясы туралы не білесіз?

15. Құйманы алюминиймен алу технологиясы қандай қағидаға негізделген, мысалы ферромарганецті алюминий және ФАМС құймасы?

16. Силикоалюминий (SiAl) технологиясын түсіндіріңіз?.

17. Брикеттеу үрдісі не үшін қолданылады?

Глоссарий:

1. Мыс - Д.И. Менделеевтің химиялық элементтер жүйесіндегі 4 кезеңнің бірінші тобының қосымша топшасындағы, атомдық нөмірі 29, элемент.

2. Штейн - темір сульфидінің, никельдің, мыстың, кобальттың және басқа элементтердің қоспасы. Штейн - сульфидті кендерден кейбір түсті металдарды (Cu, Ni, Pb и др.) алған кездегі аралық өнім.

3. Шашыраңқы пеш - материалға жылу отынның жануы арқылы газтүзгіш өнімдердің сәулеленуімен, сондай-ақ оттан қаланған пештің қыздырылған ішкі бетінен берілетін, өнеркәсіптік балқыту пеші.

4. Металлургиядағы конвертерлеу - көміртек, күкірт, темір және т.б. қоспаларды қожқа және газды фазаға беріп файнштейнді, қара мысты, болатты және т.б. алу арқылы штейнді немесе шойынды қайта өңдеудің қышқылсыздандырылған үрдісі.

5.Бокситтер - алюминді кен, алюминий гидроксидінен, темір оксиді және кремнийден тұратын, глинозем және глинозем құрамды отқа төзімді шикізат алу үшін.

6.Агломерат - агломерация үрдісінде кен концентратын кесектендіруде алынады. Кесекте қайнатылған ұсақ кендер ірілігі 5 - 100мм-ге дейінгі және ұсақтардың қажетсіз құрамымен.. Агломерат темір және қорғасын кенін күйдіргенде алынады.

7.Колошник -шихтаның тиімді таралуы үшін және жүктеу үшін қажетті пештің жоғарғы цилиндрлі бөлігі.

Блиц - тест

1 нұсқа

1. Мысты пирометаллургиялық әдіспен алудың қандай сатылары бар?

a) Гравитациялық концентрация, флотация, балқыту, күйдіру, сілтісіздендіру

b) Күйдіру, штейнге балқыту, штейнді конвертерлеу, оттық және электрлік рафинирлеу

c) Байыту, сілтісіздендіру, күйдіру және рафинирлеу

d) Гравитация, магниттік сепарация, күйдіру

e) Күйдіру, штейнге балқыту, байыту және рафинирлеу

2. Шашыраңқы пештерге тиелетін шихта ненің әсерінен балқиды?

a) Пештің жұмысшы аймағынан көлденең орналасқан көміртекті отынды жағу арқылы бөлінетін жылу нәтижесінде

b) Көміртектің қышқылсыздандырылуы арқылы бөлінетін СО көпіршіктерінің нәтижесінде

c) Оттектік отынды жағу арқылы бөлінетін жылу нәтижесінде

d) Көміртектің қышқылсыздандырылуы арқылы бөлінетін СО₂ көпіршіктерінің нәтижесінде

e) Регенератордағы жылудың нәтижесінен

3. Кедей концентраттардың құрамында мыстың мөлшері қандай болады?

a) 6 - 14%

b) 7 - 15%

c) 6 - 15%

d) 8 - 25%

e) 7 - 20%

4. Штейн тамшысын қорғау жылдамдығы жоғары болған сайын:

a) Оның өлшемі жоғарылайды

b) Оның өлшемі төмендейді

c) Оның диаметрі жоғарылайды

d) Оның биіктігі жоғарылайды

e) Оның қорғау уақыты жоғарылайды

5. Мыс штейндерінде кварцті флюстердің шамасы қандай болады?

a) 10 - 20%

b) 15 - 20%

c) 15 - 25%

d) 2 - 3%

e) 5 - 10%

6. Пиритті балқымадағы газдар толығымен дерлік .... тұрады.

a) Күкіртті ангидридтен және азоттан

b) Концентраттан және оттектен

c) Күкіртті ангидридтен және сутектен

d) Концентраттан және азоттан

e) Азоттан және сутектен

7. Шихталы тайқының бетінің қыздырылуы арқылы жеңіл балқитын ..... құрайтын шихталар - эвтетикалар түзіледі.

a) Сульфатты және қышқылды

b) Сульфидті және оттекті

c) Сульфатты және оттекті

d) Сутекті және қышқылды

e) Сульфидті және сутекті

8. Мыс кендерін және концентраттарын қайта өңдеу тәсілдері:

a) Электролиттік және магниттік сепарация

b) Пиро - және гидрометаллургиялық

c) Магнитті - флотациялық

d) Құрғақ магниттік сепарация

e) Байыту, құю, илеу

9. Пештің газында қалдықтарды не үшін қолданады?

a) Күкіртті қышқыл өндірісі үшін

b) Күкіртті оттек өндірісі үшін

c) Азоттық қышқыл өндірісі үшін

d) Отын өндірісі үшін

e) Кокс өндірісі үшін

10. Шашыраңқы пеш өнімдері:

a) Шойын, қож, домналық газ, колошникті шаң

b) Шойын, қож, штейн, табиғигаз

c) Штейн, қож, табиғи және домналық газ

d) Штейн, қож, шаң, газдар

e) Шойын, штейн, колошникті шаң

Нұсқа

1. Алюминийдің массасы:

a) 26,99

b) 26,98

c) 26,89
d) 26,9
e) 27

2. 2326К - де не балқытылады ?

a) AlO жоғары тотығы

b) Al₂O - ның жоғары тотығы

c) Al₄O₄С жоғары тотығы
d) Al₂OC жоғары тотығы

e) Al₂O₃жоғары тотығы

3. Al₂O₃ негізгі химиялық компонентіне жатады………

a) Кен концентраты
b) Силумин
c) Бокситтер

d) Ставролит
e) Глинозем

4. ЭБ маркалы бокситтегі Al₂O₃ массалық үлесі:

a) 2 - 43%

b) 1 - 34%
c) 2 - 34%
d) 1 - 43%
e) 28%

5. Кедей бокситке 1600 - 1700кг агломерат неге шығындалады?

a) 2т электрокорундқа және 1т FeAl

b) 1т болат және 500 - 800кг FeSi
c) 1т электрокорундқа және 1т FeSi

d) 1т электрокорундқа және 500 - 800кг FeSi

e) 2т электрокорундқ және 500 - 800кг FeAl

6. Fe - Al - Mn - Si (ФАМС) кешенді қорытпасы саналады:

a) Болаттың тиімді тотықсыздандырғышы болып, шикізаттың бір түрінен алуға болады
b) Болатты тиімді қышқылсыздандырғышы болып, шикізаттың әр түрінен алуға болады

c) Болаттың тиімді тотықсыздандырғышы болып, шикізаттың әр түрінен алуға болады

d) Кеннің тиімді тотықсыздандырғышы болып, бокситтің әр түрінен алуға болады
e) Болаттың тиімді тотықсыздандырғышы болып, шикізаттың бір түрінен алуға болады

7. Al₂O₃- ті көміртекпен өңдеу кезінде Al - O₂ - C жүйесінде бірінен соң бірі жүретін сұлбаны қалай келтіруге болады?

a) Al₄O₄С → Al₂O₃→ Al₄С₃→ Al → Al₂OС

b) Al₂O₃→ Al₂OС → Al₄O₄С → Al₄С₃→ Al

c) Al₂O₃→ Al₂OС → Al₄С₃
d) Al → Al₄O₄С → Al₂OС → Al₄С₃→ Al₂O₃