- •Глава 3. Классификация ферросплавных процессов
- •3.1. Классификация металлов – ферросплавных элементов
- •3. 2. Общие требования к качеству ферросплавов
- •3.3. Классификация ферросплавных процессов по виду применяемых восстановителей
- •3.4. Классификация ферросплавных процессов по технологическим признакам
3.4. Классификация ферросплавных процессов по технологическим признакам
Разнообразие используемых восстановителей обусловливает ряд особенностей ферросплавных процессов, которые являются основанием для их классификации по различным технологическим признакам.
Непрерывные и периодические процессы. Ферросплавные процессы подразделяются на непрерывные и периодические. Непрерывные процессы характеризуются непрерывной загрузкой шихты в рудовосстановительную электропечь с закрытым колошником и периодическим (или непрерывным) выпуском ферросплава и шлака. Шихта расположена в печи на определенном уровне в течение всего процесса. Электроды постоянно погружены в шихту, а выпуск металла и шлака ведется периодически или непрерывно. При этом используют печи большой единичной электрической мощности (16,5—81 МВА), а в качестве восстановителя применяют углеродные материалы (кокс, полукокс, реже антрацит, уголь).
Периодические процессы ведут с использованием определенного количества шихтовых материалов, предназначенных для одной плавки. Загруженная в печь шихта полностью проплавляется с восстановлением оксидов ведущих элементов. Выпуск продуктов плавки (металла и шлака) ведут периодически; чаще всего выпускают из печи металл и шлак одновременно.
Бесшлаковые и шлаковые процессы. К бесшлаковым процессам относят выплавку ферросплавов, при которой количество шлака незначительно и составляет 3—5% от массы металла (например, выплавка кристаллического кремния, ферросилиция, ферросиликохрома). При бесшлаковых процессах шлак образуется оксидами, содержащимися в небольших количествах в рудах, концентратах, в золе коксика, и не восстановленными во время планки. Шлаковые процессы сопровождаются образованием значительного количества шлака. Кратность шлака может составлять 1,2—1,5 при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца и ферросиликомарганца и 2,0—3,5 при получении низкоуглеродистого феррохрома и металлического марганца силикотермическим способом.
Флюсовые и бесфлюсовые процессы. Выплавку ферросплавов при периодическом процессе чаще всего ведут флюсовым способом, хотя в определенных условиях целесообразна бесфлюсовая плавка. При флюсовом способе восстановление оксидов ведущего элемента происходит по реакциям:
2МеОSiО2 + 2С + СаО = 2Ме + СаO∙SiO2 + 2СO;
2МеО + Si + СаО = 2Ме + СаO∙SiО2;
3МеО + 2Аl + СаО = 3Ме + СаОАl2O3.
Введение флюса снижает активность SiО2 в шлаке, что сопровождается увеличением выхода восстанавливаемого металла.
В качестве флюсов используют материалы, содержащие СаО, МgO и другие компоненты, образующие наиболее прочные химические соединения с оксидами — продуктами реакций восстановления. При этом уменьшается вязкость шлака, снижается (или повышается) температура плавления шлака, уменьшается концентрация в ферросплаве примесей, что приводит к более полному извлечению ведущего элемента и повышению качества ферросплава. Возможна электропечная плавка и бесфлюсовым методом. При этом снижается расход электроэнергии и увеличивается производительность печи, но степень восстановления ведущего элемента уменьшается. Шлак содержит значительное количество оксидов ведущего элемента и его обычно используют для выплавки ферросплавов, углеродовосстановительным способом. При этом уменьшается расход флюса и повышается сквозное использование ведущего элемента. Однако бесфлюсовый способ может быть осуществлен при использовании высококачественных руд и концентратов с низким содержанием фосфора и других примесей. Выбор варианта технологии плавки с введением флюса в шихту или плавки без флюса определяется качеством получаемого ферросплава, его экономичностью, возможностью повышения производительности печи.