2.2 Характеристика сырья, стандарты, технические условия на сырье
Для выплавки ФС 45 используют наиболее дешевые и в то же время богатые по кремнезему материалы – кварц и кварцит, главной составляющей которых является кварц – широко распространенный минерал, представляющий собой более или менее чистый кремнезем SiO2.
Кварц – плотный минерал кристаллического строения с плотностью 2,65 г/см3 и твердостью 7. Кварц имеет относительно высокую стоимость, поэтому его применяют при производстве кристаллического кремния.
Кварцитами называют кремнистые песчаники, в которых цементируемое вещество и цемент представлены минералами кремнезема. С увеличением содержания SiO2 в кварците увеличивается извлечение кремния и производительность печи и снижается удельный расход электроэнергии.
Для выплавки ферросилиция пригодны не все кварциты, т.к. различные их типы, даже одинакового химического состава, отличаются друг от друга поведением в плавке – в стадии как нагревания, так и восстановления при высоких температурах. Поэтому для выплавки ферросилиция марки ФС 45 используют кварцит марки КФ. Запорожский ферросплавный завод использует кварцит крупностью 25-70 мм. Обычно предварительно его подвергают мойке, дробят и сортируют. Дробление кварцита осуществляется на щековых и конусных дробилках, грохочение – на вибрационных грохотах и во вращающихся барабанах, в которых одновременно осуществляется и мойка.
Ниже приведен химический состав кварцита по отраслевому стандарту (ОСТ 14-49-80), действующему с 01.01.81, а в табл. 2.2 – химический состав кварцита Овручского месторождения.
Марка кварцита................................................................ КФ
Массовое содержание, %:
SiO2 (не менее)........................................................... 97,0
Al2O3 (не более)............................................................ 1,8
P2O5 (не более)........................................................... 0,02
Засоренность (глина, песок и т.п.) ................................... 1,0
Таблица 2.2 – Химический состав кварцита Овручского месторождения.
Месторождение | Массовое содержание, % | ||||||
SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | CaO | MgO | TiO2 | P2O5 | |
Овручское | 97,34 | 0,55 | 1,44 | 0,29 | 0,36 | 0,08 | -- |
При выплавке ферросилиция ФС 45 основным восстановителем является коксик-орешек. Коксик (полукокс) подвергают грохочению для отсева мелочи и крупной фракции, которую направляют для дробления на валковые дробилки. После дробления коксик вновь подвергают рассеву на вибрационных грохотах. Размеры кусков коксика следует подбирать в зависимости от его физико-химических свойств, мощности и рабочего напряжения печи.
По ГОСТу коксовый орешек должен поставляться с содержанием влаги в среднем около 11%, золы - не более 11%, в кусках размером 10-25 мм, причем содержание мелочи (куски размером менее 10 мм) допускается до 10%.
Если в коксике много мелочи, то затрудняется выход газов, нарушается ход печи. Наличие крупных кусков нежелательно, т.к. увеличивается электропроводность шихты, электроды поднимаются вверх, снижается производительность печи. Запорожский завод для 45%-ного применяет коксик с рабочей фракцией 5-25 мм.
Также при производстве ферросилиция применяют и другие восстановители. Восстановитель должен обладать высокими электрическим сопротивлением и реакционной способностью по отношению к оксиду кремния, иметь низкую (1-3 %) и постоянную влажность.
Целесообразно использование кокса, полученного из бурых, длиннопламенных, газовых и слабоспекающихся углей.
Широкое применение при выплавке ФС 45 нашел ангарский полукокс, обладающий высоким электрическим сопротивлением и благоприятным составом золы, содержащей примерно 76% SiO2. Его использование позволило значительно улучшить технико-экономические показатели производства.
Состав различных видов восстановителей приведен в табл. 2.3.
Таблица 2.3 – Химический состав кварцита Овручского месторождения.
Восстановитель | Влага рабочая, % | Состав абсолютно сухой массы, % |
|
| |||||||
зола | S | P | летучие | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | P | ||
Кокс: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Донбасса | 5 | 9-10 | 1,8 | 0,015 | 1,6-2 | 34-38 | 18-27 | 18-30 | 2-6 | 1-3 | 0,1-0,2 |
нефтяной | 3,1 | 0,16 | 0,58 | 0,005 | 3,6 | 12-30 | 6-20 | 7-12 | 2-4 | 4-6 | 0,33 |
Коксик: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Запорожский | 19 | 11 | 2,4 | 0,020 | 1,8 | 38 | 28 | 25 | 4-5 | 3 | 0,6 |
полукокс ангарский | 9 | 27 | 0,8 | 0,030 | 5,6 | 75 | 11,2 | 7,8 | 1,0 | 2,1 | 0,01 |
Запорожский ферросплавный завод применяет в качестве составляющих шихты отходы графитации, образующиеся на электродном заводе, и карборундовые "сростки" с абразивного завода. Состав этих материалов приведен в табл. 2.4.
Таблица 2.4 – Состав отходов, содержащих карбид кремния.
Наименование | Химический состав, % | ||||
SiC | SiO2 | FeO | Al2O3 | Ссвоб. | |
Отходы графитации | 20-27 | 3-35 | 5-6 | 1-2 | 20-28 |
"сростки" | 50-55 | 20-30 | 1-1,5 | 1-1,5 | 10-16 |
Применение карборундосодержащих отходов экономически выгодно, т.к. они дешевы и содержат восстановленный в другом агрегате кремний.
Основным железосодержащим компонентом шихты при выплавке ферросилиция является стружка высокоуглеродистых сталей.
Необходимость включения в состав шихты металлического железа (стружки), а не оксидов (руды, агломерата, окатышей), объясняется тем, что кислородные соединения при сравнительно низких температурах могут легко взаимодействовать с SiO2 с образованием силикатных расплавов.
Нельзя допускать использования чугунной стружки и стружки легированных сталей, а также загрязнения стружкой цветных металлов, т.к. фосфор из чугунной стружки, легирующие и цветные металлы переходят в сплав. Желательно использование стружки и отходов кремнистых сталей.
Стружку необходимо дробить на стружкоизмельчителе до 50 мм или отсевать от витой стружки.
Нецелесообразным является и применение железной руды, т.к. она вносит большое количество шлакообразующих требует дополнительных значительных затрат электроэнергии и восстановителя на восстановление оксидов железа и нагрев шлака. Замена стружки железной рудой при выплавке ФС 45 привела к увеличению расхода электроэнергии до 27828 МДж/т (7730 кВт ·ч/т), т.е. примерно на 10800 МДж/т (3000 кВт ·ч/т). Применение железной руды ухудшает качество сплава вследствие восстановления примесей из нее, а пылеватые руды, кроме того, резко снижают газопроницаемость колошника. В связи с этим при дефиците железной стружки более перспективно использование в качестве железосодержащих материалов отходов из огневой зачистки стали, металлизированных окатышей или железистых кварцитов.
Ниже приведен состав шихты при выплавке ферросилиция ФС 45, кг:
Кварцит ............................................................................ 300
Кокс сухой ....................................................................... 138
Стружка стальная ............................................................ 168
[2-5].
0 комментариев