FeW - ді және лигатураны алюминотермиялық әдіспен алу
В.Г. Елютинмен жасалған алюминотермиялық әдіспен FeW - ді жоғары құрамды вольфраммен алады, сондай - ақ вольфрам лигатурасын хроммен және никельмен алуға болады:
2 / 3WO3 + 4 / 3Al = 2 / 3W + 2 / 3Al2O3.
FeW - ді алуға қолданылған шикіқұрам сондай - ақ Mo, Fe, Si тотықтарына ие. Сондықтан да негізгі реакция ретінде келесі үрдіс қарастырылады:
2 / 3MoO3 + 4 / 3Al = 2 / 3Mo + 2 / 3Al2O3,
SiO2 + 4 / 3Al = Si + 2 / 3Al2O3,
2 / 3Fe2O3 + 4 / 3Al = 4 / 3Fe + 2 / 3Al2O3.
Балқыту үшін, көп жағдайда, КМШ - 1 маркалы шеелитті дайын өнімді қолданады, КМШ - 2, КМШ - 3 дайын өнімінің шамасы, кремнийдің стандартты құрамын FeW алу үшін, оларда кремнеземнің құрамы жоғарлайтындықтан, шектеледі. Көрсетілген реакция бойынша бөлінетін жылудың мөлшері құйманы балқытудың жоғары температурасының және оның қожбен жақсы бөлінуінің әсеріне құйманың қалыпты өтуін қамтамасыз етпейді. Сондықтан да, балқыманы 3 фазалы магнезитті футеровкамен жабдықталған 1000кв · А температуралы ДСП - 1,5 түріндегі электр пешінде жүргізеді. Пеш ваннасының диаметрі 800 - 1000 мм, биіктігі 1200 мм түсірілімді ванна, қожға арналған шығару тесігіне ие, электродтар графиттелген диаметрі 200 мм. Келесі құрамдағы шикіқұрам қолданылады: шеелиттің дайын өнімі 100кг, біріншілік Al - 23кг, темір айналмасы 3кг, темір қабыршағы 4 - 5кг, әктас 1кг. Вольфрамды бөліп алуды жоғарылату үшін шикіқұрамға қождың қабығын, алдыңғы балқытудың металдық қалдықтарын және ұстап алынған шаңды қосады. Тигельдің көлеміне байланысты балқытуға дайын өнімнің 2500 - 5000 кг жұмсалады. Зерттеулер, балқыманы көбіктендіргіштің орнына брикеттелген шикіқұрамды қолдану арқылы беру тиімді екенін көрсетті, яғни дайын өнім түйіршіктерінің өлшемі 0,5 мм - ден аспайтындықтан және осыған орай вольфрамды бөліп алу шамамен 4% - ке жоғарылайды. Қождағы WO3 - ның құрамы, W - нің қожбен 0,7 - 0,3% жоғалуы кезінде, төмендейді. Брикеттеуді, әдетте, байланысушы қоспалармен, жүргізеді, дайын өнімнің ылғалдылығы дайын өнім 81% және алюминий көпіршігі 19% болғанда 1,5 - 2,6% құрайды және басқа да қоспаларды пеш бункеріне бөлек салады. Пештегі балқыту пешке 100 - 150 кг брикетті бергеннен кейін басталады, жағуды 3 кг темір қабыршағының, электр пештерінде брикеттерге себетін алюминий көпіршігін 1 кг оталдырғышпен тұтатады. Ішінде құйма түзілгеннен кейін, электродтарды түсіріп электрлі жүктемені жинайды. Алдын ала балқыту үрдісінде шикіқұрамды 50 - 55кг / минут көлемде тиейді, 65Вольт кернеу кезінде ең жоғарғы жүктеу 6 кА, осыған орай электродтар қожға төмен түсіріледі. Шикіқұрамды пешке тиеу ұзақтығы 36 - 60минут (балқытуға берілетін шикіқұрамға байланысты, пешке берілетін қалдықтардың саны балқытуда 300 кг - нан аспауы керек) құрайды. Егер, балқыту кезінде қож көпіршіктенсе, онда 20 кг темір қабыршағын салады. Шикіқұрам үйіліп болғаннан кейін, тигель жасалады, сосын қожды өңдейді, оған 10 - 15 минут бойына аздаған құрамда алюминий іріліктерін 5 - 10 кг салады. Сосын үзінді жасап (10 - 15 минут) қожды шығарады. Егер қожда WO3 0,5% - тен астам болса, онда оны қайта балқытуға жібереді. Әдетте, құйма қалдықтарын және бай қождарды қайта өңдеуді арнайы балқытуда жүргізеді. Балқымалы камерада жүргізілетін балқыту үрдісінде шаң және возгондарды электрофильтрмен ұстап алады. Брикеттеуді дозалау және балқыту бөлімшелерінде газдарды соруға және барлық шаңдарды жинауға арналған жүйе бар, бұл дегеніміз вольфрамның тиімді қолданылуымен анықталады. Пеште FeW құймасы қалады. Сонымен қатар, W 45 - 48% болған кезде, W - нің жоғары құрамымен (Mo 8 - 10%, Si 2 - 4,5%, Al 5 - 8%) құйма қабаттары түзіледі. Құймадағы қабатты бөлгеннен кейін оны қайта балқытады және темір кені және әк пен рафинирлейді, алынған құйманың құрамында: 25 - 30% W, 5 - 6% Mo, 0,2 - 0,6% Si, 0,4 - 0,6% Al болады. Үйінді қождардағы WO3 - тің орташа құрамы, көбік түзгіш шикіқұраммен жұмыс жасағанда 0,38% және брикеттелген шикіқұраммен 0,073% құрайды.
FeW - нің 1 тоннасына 1555 кг шеелиттің дайын өнімі, біріншілік алюминийдің 345 кг көпіршігі, 20 кг әк, 80 кг темір қабыршағы, 45 кг темір қимасы электр энергия шығын 425 кВт · сағат болғанда шығындалады. Вольфрамды бөліп алу 99%, жоғарылатады, дайын құйма құрайды: 83,15% W, 4 - 4,7% Mo, 1,25 - 1,28% Si, 6,9 - 7,5% Fe, 0,026 - 0,047% Cu.
Отандық және шет елдік зауттарда вольфрамды бөліп алуды жоғарылату үшін және алюмотермиялық әдіспен құйманы балқыту температурасын төмендету үшін (ХВ - 1, ХВ - 2) маркасындағы хром-вольфрамитті лигатураны балқытады, 30% вольфрамның құрамы 1 - 4% Mo, 0,5 - 0,8%Si, 1,2 - 6% Al, 0,1% C, 0,01% S, 0,02% P, қалғаны хром. Лигатура технологиясы Ni (ЭМН-нің құрамында 25 - 30%W, 0,5 - 3% Al, 1,5%-дан кем емес Si және 0,1% С) негізінде. Оны электр пештерінде алюмотермиялық әдіспен құймада араластыру арқылы алады. Қождың балқу температурасы 1573К.
Бақылау сұрақтары:
1. FeTi - ды алу үшін негізгі шикізат ретінде не қолданылады?
2. Арнайы араластырғыштарда дайын өнімді темір қабыршағымен және әкті сұйық алюминиймен араластыру арқылы алынатын, кен өңдегіш қоспаны алу технологиясы кіммен жасалған?
3. Қандай қуаттылықтағы пештерде әдетте феррокарботин өндіреді?
4. FeTi - ды алудың қандай әдісі БҰҰ - да ең кең таралған болып саналады?
5. FeTi - ды қайда балқытады?
6. Тиеу жылдамдығының жоғары болуы неге әкеп соғуы мүмкін?
7. FeТi - ды балқыту кезінде неліктен темір термиялық қоспасын қолданады?
8. Жоғары жиіліктегі титанды қандай мақсатта қолданады?
9. Брикеттерді хлорлау қайда жүргізіледі?
10. Хлоридтердің қандай айтарлықтай артықшылықтары бар?
11. Вольфрам дегеніміз не?
12. Вольфрамның қасиеттері қандай?
13. Вольфрамды неден алады?
14. Ферровольфрамды алюминотермиялық әдіспен алу .
15. FeW - ді көміртекті - силикотермиялық әдіспен алудың негізгі әдістері.
Глоссарий:
1.Феррокарботитан - құрамында 7 - 9% көміртек, 74 - 75% темір, 10 - 17% титан бар, темір титанды құйма.
2.Үйінді қоспа- селитра және магнитті жоңқаның қоспасы.
3.Торкретирлеу - бетонды қоспа қабаттармен бетондалатын қабатқа қысылған ауа әсерінен берілетін, бетон жұмыстарының әдісі.
4.Ильменит - темірдің шала тотығымен титанның екі тотығының қосылысы, оның химиялық формуласы FeTiO3.
5.Вольфрам - жылтыр - ақ түсті металл, ρ = 19,3гр / см3. tплав = 3380○С, tкип = 5400○С.
6.Автоклавты- содалы әдіс- үрдіс шеелитті дайын өнімнің сода ерітіндісімен автоклавта температуре 200 - 250○С температурада орналасу реакциясына негізделген: Ca(WO4)тв. + Na2CO3(раст) = Na2WO4(раст) + CaCO3(тв.).
Блиц - тест:
Нұсқа
1. Титанның балқу температурасын көрсетіңдер:
a) 1670ºС
b) 3170ºС
c) 3177ºС
d) 1430ºС
e) 1570ºС
2. Құрамында TiO2 90 - 95% бар, титанның минералы:
a) Ильменит
b) Ферровскит
c) Сфен
d) Асфальтит
e) Рутил
3. Феррокарботитанды алады:
a) Дайын өнімді алюмотермиялық қышқылсыздандырумен
b) Дайын өнім тотықтарын алюмотермиялық өңдеумен
c) Электрлі пештерде карботермиялық өңдеумен
d) Индукциялы пештерде
e) Кенді термиялық пештерде
4. Дайын өнімді темір қабыршағымен және әкті сұйық алюминиймен араластыру арқылы алатын, кен өңдегіш қоспаларды алу кезінде флюс ретінде нені қолданады?
a) Бай темірдің аз фосфоритті кенін (0,017% - дан аспайтын Р), ірілігі 5мм - ден аспайтын
b) Екіншілік алюминийдің сеппесін (0,1 - 1мм - дегі фракция 55% - дан астам емес, 1 - 3мм 25% - дан және 0 - 0,1мм 30% - дан астам емес)
c) Кварцит немесе қайнатылған тұз (5мм - ден аспайтын фракция)
d) Ағаш көмір
e) Құрамында 90% СаО және 1% - дан аспайтын С бар, ірі (3 мм) әк
5. Алюмотермиялық балқыту кезінде жоғары үйіндімен жұмыс жасаудың кемшілгі болып саналады:
a) Шикіқұрамды алдын ала балқыту жылдамдығын реттеудің мүмкін болмауы
b) Шикіқұрамды беру жылдамдығын реттеудің мүмкін болмауы
c) Мойындықтың көлемін жеткіліксіз қолдану
d) Металды қождан және футеровкадан тазарту кезінде оның жоғалуы
e) Балқытудың жоғары жылдамдығы
6. Титан қожының ерекшелігі:
a) Титанның төменгі тотықтарын ауның жоғары тотығына дейін қышқылсыздандыру әсерінен салқындату кезінде өздігінен сеппеленуіне икемділгі
b) Жоғары термиялық
c) Қождың, концентрацияға байланысты оның құрамындағы темір тотығы, қож негізінен қиын тәуелділікте болады
d) Газдарды еріту қабілеттілігі
e) Термиялықты төмендету
7. Біріншілік, титанның дайын өнімін қандай жағдайларда алады?
a) Домна пешінде
b) Мартен пешінде
c) Доғалы электрлі пеште
d) Индукциялы пеште
e) Кен өңдегіш пештерде
8. Хлорлау алдында қождың көпіршігін қандай қоспамен брикеттейді?
a) Кремний қоспасымен
b) Көміртек қоспасымен
c) Оттек қоспасымен
d) Қышқыл қоспасымен
e) Қорғасын қоспасымен
9. Қандай температурада TiCl4 - ті магнимен қарсыласу пештерінде өңдеуді жүргізеді?
a) 630 - 650ºС
b) 930 - 950ºС
c) 770 - 850ºС
d) 1000 - 1050ºС
e) 550 - 650ºС
10. Титанның тығыздығы құрайды:
a) 4,5г / см3
b) 5,5г / см3
c) 5г / см3
d) 4,8г / см3
e) 3,5г / см3
Нұсқа
1. Вольфрам кіммен және қашан ашылды және вольфрамды ангидрид WO3 түрінде шығарылған?
a) 1781 жылы химик Карл Шеелемен
b) 1781 жылы химик Ладыгинмен
c) 1981 жылы химик Ладыгинмен
d) 1781 жылы химик Ладыгинмен
e ) 1881 жылы химикКарл Шеелемен
2. FeW алғаш рет қандай әдіспен алынған?
a) Металлотермиялық
b) Хлорирленген
c) Алюминотермиялық
d) Термиялық
e) Көміртек-өңдегіштік
3. W - ғы оттектің 1973К - де ең жоғары еруі:
a) 0,005%
b) 0,05%
c) 0,015%
d) 0,5%
e) 0,0005%
4. W, WO2 диоксидтері температура кезінде келесіге тең:
a) 873К
b) 883К
c) 833К
d) 843К
e) 893К
5. W - Si жүйесінде түзіледі:
a) Тотықтар
b) Вольфрамиттер
c) Қатты вольфрам
d) Силицидтер
e) Кремний
6. Гюберниттің химиялық формуласы:
a) FeCaWO4
b) FeWO4
c) CaWO4
d) [(Fe,Mn)WO4]
e) MnWO4
7. Дайын өнімдердің Nа (амония) фториттерімен автоклавты орналастыру келесі реакция бойынша жүреді:
a) Ca(WO4)тв + 2NaF2(раст.) = Na2WO4(раст.) + СаF2(тв.)
b) Ca(WO4)тв + 2NaF(раст.) = Na2WO4(раст.) + СаF2(тв.)
c) Ca(WO4)тв + 3NaF(раст.) = Na3WO4(раст.) + СаF2(тв.)
d) Ca(WO4)тв + 2NaF(раст.) = Na2WO3(раст.) + СаF (тв.)
e) Ca(WO4)тв + 2Na2F(раст.) = Na2WO4(раст.) + СаF2(тв.)
8. FeW - ді көміртекті - силикотермиялық әдіспен алу үрдісі кезінде түзілетін қышқылсыздандырғыш қож SiO2 - нің қандай мөлшеріне ие?
a) 28 - 32%
b) 15 - 20%
c) 40 - 45%
d) 28 - 42%
e) 38 - 42%
9. FeW - ді алу үшін қолданылатын шикіқұрамның құрамында келесі тотықтар бар:
a) Сo, Fe, Si
b) Mo, Re, Si
c) Mo, Fe, Ca
d) Mo, Fe, Si
e) Mg, Fe, Si
10. Отандық және шетелдік зауыттарда, вольфрамды бөліп алу дәрежесін жоғарылату үшін және құйманы алюмотериялық әдіспен балқыту температурасын төмендету үшін, вольфрамитті лигатурада келесі маркаларында хром балқытады:
a) ФВ - 1, ФВ - 2
b) ХВ - 1, ХВ - 2
c) ХВ - 2, ХВ - 3
d) ФВ - 2, ФВ - 4
e) ФВ - 3, ФВ - 1
Дебиеттер тізімі
1. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев А.Н., и др. Металлургия чугуна. - М.: Академкнига. - 2004. - 774с.
2. Каблуковский А.Ф. Производство электростали и ферросплавов. М.: Академкнига, 2003. 511с.
3. Торговец А.К., Шишкин Ю.И., Артыкбаев О.А. Теория, технология и оборудование внепечкой обработки металлов. Алматы: Гылым, 2004. 273с.
4. Валиев X.X., Романтеев Ю.П. Металлургия свинца, цикка и сопутствующих металлов. Алматы: КазНТУ, 2000. 441с.
5. Худайбергенов Т.Е. Металлургия легких металлов. Алматы.: Гылым. 2001г.
6. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия. - М.: ИКЦ «Академкнига». - 2002. - 786с.
7. Черная металлургия Росси и стран СНГ ХХI веке. М.: Металлургия, 1994, Т 2.
8. Шишкин Ю.И., Торговец А.К., Григорова О.А. Теория и технология конверторных процессов. Алматы, Гылым. - 2006. - 192с.
9. Торговец А.К., Артыкбаев О.А. Конструкции агрегатов и оборудование непрерывной разливки стали. Алматы, Гылым. - 2002. - 144с.
10. Шишкин Ю.И., Лукин Г.П. Металлургические расчеты. Учебно-методическое пособие. Алматы: РИК по УиМЛ, 2002. 112с.