FeW - ді көміртекті - силикотермиялық әдіспен алу
FeW - ді алу үшін ЧЭМК - да В.Л. Гусаровпен жасалған, болатты пештен сорып алу арқылы балқытудың көміртекті - силикотермиялық әдісі қолданылады. Вольфрам O2 - ге аздаған химиялық ұқсастыққа ие, тотықтардан кремний, көміртек және алюминиймен өңделуі мүмкін:
2 / 3WO3 + Si = 2 / 3W + SiO2,
2 / 3WO3 + 2C = 2 / 3W + 2CO,
2 / 3WO3 + 4 / 3Al = 2 / 3W + 2 / 3Al2O3.
Пештің ваннасын магнезитті кірпішпен футерлейді (қаптайды). Балқыту үрдісі кезінде магнезитті футеровка беті арқылы біртіндеп FeW - ды орналастырады және жұмысшы футеровканың мәні бойынша металдық гарнисаж болып саналады. Қожды шығарып тастағаннан кейін ваннаны еденде орналасқан тұтқыр болатпен және дайын құймадағы ұсақтаудың қатты қалдықтарымен толтырады. Балқыту үшін, вольфрамның дайын өнімін, мұнайлы және құмды кокс, грануляцияланған FeSi (ФС 65 - 75), болат жоңқасын және шаңды және қалдықтарды қайта балқыту арқылы алынатын құрамында W бар қожды қолданған. Шикіқұрамның құрамын қоспалардың құймаға өтуі арқылы келесі шамада есептейді: Mo - 100%, P - 100%, Al - 15%, S - 15%, Sn - 15%. Ағып өту сипаттамасына бойынша физико-химиялық айналу және операцияларды қолдану арқылы сәйкесінше балқыманы 3 кезеңге бөлуге болады. Алайда кезеңдердің айырмашылығы жоқ. Соңғы үшінші кезеңнен кейін пеш ваннасында 3 - 8%, Mn - 1,7 - 4,5%, C - 0,2 - 2% байланысты жоғары Si құрамды FeW бар, ал ондағы вольфрамның концентрациясы 50 - 55% - ға дейін төмендеген. Бірінші кезеңде құйманы, оған қожды қосу кезінде өтіп, оларды оттекпен қышқылсыздандыру нәтижесінде, дайын өнімді пешке тиейтін, Si, Mn, С байланысты рафинирлеу:
2 / 3WO3 + Si = 2 / 3W + SiO2,
2 / 3WO3 + 2Mn = 2 / 3W + 2MnO,
2 / 3WO3 + 2C = 2 / 3W + 2CO,
2FeO + 2Mn = 2Fe + 2MnO,
2FeO + 2C = 2Fe + 2CO.
Кезеңнің басында пешті электрофильтрлерде шаңдарды қайта балқыту кезінде алынғанымен, құрамында жоғары мөлшерде W бар қожбен және батарейялы циклонның шаңымен толтырады. FeW - ның тұтқырлығын азайту үшін, пешке балқыту температурасын төмендететін, болат жоңқасын салады, сосын дайын өнім үйіле бастайды.
Пеште қышқылсыздандырғыш қож түзіледі, құрамында: 16 - 23% WO3, 15 - 20% FeO, 28 - 32% SiO2, 10 - 15% MnO, 8 - 10% CaO, 1 - 3% MgO, 2 - 4% Al2O3 бар. Рафинирлеу жылдамдығын жоғарылату үшін, қож және металдың температурасын, пешті жоғары қуаттылыққа қойып жоғарылатады. Электродтар пештің жұмысы кезінде қожға тиелген. Егер олар жоғарыласа, қождың электрлік қарсыласуын, оны кокс жүктемесімен көпіршіктендіре отырып, арттырады. Осыған орай, электродтар шығарылады да қожға тиеледі және метал жақсы қыздырылады. Бірінші кезеңнің жалпы ұзақтығы 4 - 4,5 сағат, кезеңнің соңында дайын өнім кокспен, екінші кезеңнің 10 - 12% WO3 мөлшердегі жұмысшы қожын алу мақсатында, көміле бастайды. Бірінші және екінші кезеңде дайын өнімнен W және Fe - ді өңдеу кокс көміртегінің әсерінен жүреді:
2 / 3CaWO4 + 2C = 2 / 3W + 2 / 3CaO + 2CO,
1 / 2FeWO4 + 2C = 1 / 2(W + Fe) + 2CO.
W және Fe - ді өңдеу кезінде, үшінші кезеңде қожды өңдеуге дейінгі металда қалған, Si және Mn қатысады:
2 / 3CaWO4 + Si = 2 / 3W + 2 / 3CaO + SiO2,
2 / 3CaWO4 + 2Mn = 2 / 3W + 2 / 3CaO + 2MnO,
1 / 2FeWO4 + Si = 1 / 2(W + Fe) + (SiO2),
1 / 2FeWO4 + 2Mn = 1 / 2(W + Fe) + 2(MnO).
Бірінші кезеңнің соңына қарай метал вольфрам және оның қосылыстарының стандартты мөлшеріне ие болады. Құйманы талдаудан кейін екінші кезең құйманы сорып алуға көшеді, екінші кезең шамамен 1 - 1,5 сағат құрайды, жұмысшы кернеуді 179 - 180В, 149В - қа дейін төмендетеді. Яғни металды неғұрлым көп қыздыру үшін және оның тест түріндегі жағдайын қамтамасыз ету үшін. Дайын өнімнің үйіндісін аздаған көлемде береді. W және Fe - ді өңдеу үшін, коксты үйеді, алынған қож келесі құрамға ие, %: WO3 - 10 - 12, FeO 24 - 26, SiO2 32 - 34, CaO 10 - 12, MgO 14 - 16, MgO 2 - 4, Al2O3 2 - 4.
Қожды көбіктендіргіш жағдайда ұстайды. Тиелетін кокстың мөлшерін төмендету керек болған жағдайда, электродтар жоғары жаққа орналасуы мүмкін, яғни ашық электродты доға пайда болады. Металдың қайнауы төмендейді, сорып алу кезінде оның тұтқырлығы жайлы сөз болған кездегі. Пешке дайын өнімнің үйіндісін бірінші және екінші кезеңдерде үйме машиналардың көмегімен береді. Қалтадағы дайын өнім бұрылғыш лотка арқылы машинаның хоботты лотогына беріледі, оның бұрылысынан кейін қалтаны қождың бетіне қарай түсіріп жайлап қожға береді.
Екінші кезеңдегі құйманы сорып алуды жұмысшы аймақта орналасқан ЧЭМК жүйесімен арнайы машинада жүргізеді (сурет 10.3).
Сурет 10.3 - ЧЭМК - дағы сарқып алу аппараты
Пештегі құйма арнайы қасықпен көміртекті болаттан батырып алынады. Сыйымдылығы шамамен 50кг. Қасықты металмен суы бар бакқа тиейді, арнайы қондырғыда салқындатады және құйманы қаққылайды. Қасықтарды алмастыру құйманы суда салқындату кезінде жүргізіледі. Құйманы тегіс сорып алу үшін пештің ваннасын 180минут -1 жиілікте айналдырады. Дайын өнімнің әрбір қабатына металддың қатаң анықталған шамасы сорып алынады. Үшінші кезеңнің негізгі мақсаты ретінде WO3 - ті қождан кремниймен қайта өңдеу, FeSi-ді 0,25% WO3 - қа дейін. Метал, қож және марганецтен өңделетін кремниймен байытылады. Құймадағы концентрация W үнемі 65 - 72 до 52 - 54% - бен төмендеп отырады. FeSi - ді кокспен қоспасы бойынша 30 - 40 минут бойына үлеспен береді, жалпы шығын кезінде соңғыныкы 100 кг - дан кем емес, WO3 концентрациясын төмендеткен кезде сынықтағы қож жарықтанады, ашық-жасыл түске еніп. Тағы да бір құрамы 0,25% WO3 - тен кем емес (әдетте 0,05 - 0,15%) сынамаға талдау жүргізгеннен кейін, оны пеште 10 - 15 минут бойына ұстап тұрады. Сосын құрамында 0,05 - 0,2% WO3, 0,3 - 2% FeO, 45 - 50% SiO2, 15 - 20% MnO, 25 - 32% CaO болатын соңғы қож шығарылады. Қож шығарылғаннан кейін пеште келесі құрамдағы метал қалады, %: W 66 - 70, Si 5 - 7, Mn 0,7 - 2,5, S - 0,03 - 0,14, C 0,1 - 0,2. Егер қождың құрамында WO30,3% - дан астам болса, онда оны қайта балқытуға жібереді. Балқыту үрдісі кезінде қалыпты технологиялық үрдістің бұзылуы қарастырылуы мүмкін, оларды болдырмау үшін белгілі бір шараларды қолдануды қажет етеді. Егер, сорып алу алдында жоғары құрамдағы С, Si, Mn құйма алынса, онда пеште үйілетін дайын өнімнің мөлшерін арттыру керек. Концентрацияның WO3 мөлшері жоғары болған кезде, қож және металдың температурасын, пешке кокстың аздаған құрамын сала отыра, жоғарылату керек. Қож бұл кезде көпіршіктенеді, электродтар тереңге түседі. Қышқылсыздандыру С, Si, Mn жылдамдығы артады. Бірінші және екінші кезеңдерде қожбен WO3 жоғары мөлшерімен жұмыс жасау кезінде гарнисаждың қатты бұзылуы жүреді. Бұл жағдайда, WO3 - ті өңдеуге арналған кокстың мөлшері артады, ал пештің баурайларын құйма қалдықтарымен немесе тұтқыр құймамен толтырады. FeW өзіндік құнының негізгі бөлігін дайын өнім (жалпы құнның 96 - 98%) құрайды, сондықтан да құйманы алу үрдісі кезінде, вольфрамның қалдық газдар және шаңдар қожымен шығынын төмендету үшін арнайы шаралар қолданады. Буланатын вольфрамды ұстап алу үшін, WO3 және WO2 түрінде дайын өнімнің үйілуі кезінде шаң түзіледі. Пештерді батареялы циклондармен және электрофильтрлермен жабдықтайды, возгондар салқындату кезінде конденсацияланады және жинағыш электрофильтрлерде құрайды: 1,7% Bi, 0,4% Cu, 0,4% As, 1,4% Zn, 0,25% P, 0,3% S, 7 - 8% CaO, 0,2 - 0,3% MgO, 9 - 10% SiO2, 10 - 14% FeO, 3 - 4% Al2O3, 10 - 12% MnO және сілтілі металдардың тотықтары. Бұл шаңды арнайы электр пеште қайта балқытады және түсті металлургия зауытына қайта өңдеу үшін жіберілетін құйманы 40 - 50% Pb, 5 - 8% Sn алады, ал қожды 35 - 40% WO3 - пен FeW балқытатын пешке қайтарады. Батареялы циклондарда ұстап алынған шаңдар, пешке тиелетін шикіқұрамның құрамына ұқсас, оларды сондай-ақ брикеттегеннен кейін балқымада да қолданады.
Алынған FeW - ның орташа шынайы құрамы келесідей, %: W - 74,3%, Si - 0,22, Mn - 0,16, C - 0,14, S - 0,07, P - 0,028, Cu - 0,11, Sn - 0,1, Pb - 0,001, Mo - 1,45, V - 0,001, As - 0,01. FeW - ның 1 тоннасына шамамен 1530 кг вольфрамның дайын өнімі (60% WO3), 108кг, FeSi (ФС 75), құм кокс 85 кг, болат жоңқасы 102 кг, SiCa 44кг, электродты масса электр энергия шығыны 3550 кВт/сағат болғанда 40 кг шығындалады. Вольфрамды бөліп алу, әдетте, 99% құрайды. Кейбір жағдайларда, FeW - ді 2 пешті қолдана отырып, 2 сатылы сұлба бойынша балқытады. Бірінші пештің қуаттылығы жоғары емес 1000 - 3000квА. WO3 және FeO - ны ағаш көмірдің көміртегімен өңдеу шикіқұрамға қождың тұтқырлығын төмендету үшін әкті беру арқылы және келесі құрамдағы металды алу үшін: 81% W, 0,4% С, 0,2% Si, 0,4% Mn, 0,03% P, ал қожды 10 - 15% WO3 бірінші пешке қайта балқытуға үшін қайтарады, вольфрамның шаңмен және газбен шыққан артық шығыны 3 - 4% - ға жетеді.