ТАС КӨМІР ҚОЛДАНУ АРҚЫЛЫ ФЕРРОСИЛИЦИЙ ӨНДІРУ ТЕХНОЛОГИЯСЫН ЖШС «YDD CORPORATION» ЗАУЫТЫ ЖАҒДАЙЫНДА ӘЗІРЛЕУ

АҢДАТПА

Мақала ЖШС «YDD Сorporation» зауыты жағдайында тас көмір қолдану арқылы ферросилиций өндіру технологиясын әзірлеуді зерттеуге арналған. Электрдоғалы пешті қолдана отырып технологиясы және механикалық қасиеттері жоғары, экономикалық жағынан тиімді болу мақсатында қоспа ретінде қарапайым тас көмір қолданылған электрод массасы алынды. Жұмыстың мақсаты - жергілікті көмір өндіруші кәсіпорындардан жеткізілетін тас көмірді пайдалана отырып, ферросилиций өндіру технологиясын әзірлеу және енгізу.

Түйінді сөздер: ферросилиций, тас көмір, электрдоғалы пеш, шихта, кокс.

Өндірілген ферроқорытпалардың алуан түрлерінің ішінде өндіріс көлемі бойынша бірінші орындардың бірін болат өндіруде де, кремний-термиялық процестерде тотықсыздандырғыш ретінде де қолданылатын ферросилиций алады. Ферросилиций кенді балқыту электр пештерінде болат үгінділері болған кезде кварциттен кремний диоксидін көміртекті тотықсыздандырғышпен тотықсыздандыру арқылы өндіріледі. Бұл пештер электрод массасын күйдіру арқылы қалыптасатын өздігінен күйетін электродтармен жабдықталған. Жалпы электр пештерінің тиімді жұмыс істеуі және өздігінен пісірілетін электродтардың эксплуатациялық төзімділігі, атап айтқанда, өндірісте қолданылатын көміртекті материалдардың сапалық көрсеткіштеріне байланысты.

Ферросилиций электрдоғалы пеште кварциттен кремний диоксидін көміртекті тотықсыздандырғышқа айналдыру арқылы алынады болатты жоңқаны пайдалана отырып. Бұл пештер өздігінен жанатын пештермен электрод массасын күйдіру арқылы түзілетін электродтарменжабдықталған. ЖШС «YDD Сorporation» зауытында осындай пештің түрі қолданыста. Бұл пеш экономикалық жағынан әрі қолдану технологиясы жеңіл болғандығымен тиімді.

Көміртекті материал ретінде көптеген зауыттарда кокс, термоантрацит секілді табылуы қиын әрі бағасы жағынан қымбат шикізат қолданылады. Біз жұмысымызда көміртекті материал ретінде тас көмірдің өзін алып қарастырамыз. Бірақ бұл материал толық әлі зерттелмегендіктен, ең алдымен теориялық алғышарттарын ферросилиций өндірісінде көмірді пайдалану мүмкіндіктерін зерттеу қажеттілігі туындады. Олардың негізінде технологиялық процестерді әзірлеу, оңтайлылығына қол жеткізуге бағытталған шикізат шығынын, электр энергиясын тұтыну және өнімнің өзіндік құнын төмендету болып табылады.

Металлургия саласында жоғары температуралы қалпына келтіру процесі үлкен қолданыста. Көпшілік мұндай процестер 2000-3000 К температурасында іске асырылады [1].

Балқытуға қатысты ферросилиций электр доғалы руднотермиялық пештегі физика-химиялық өзара әрекеттесу схемасы ұсынылады келесі түрде (1-сурет) [2].

 – бастапқы реагенттер, балқу өнімдері, конденсацияланған

 – газ тәріздес

 – аралық өнімдер, конденсацияланған

 – газ тәріздес

1-сурет. Ферросилицийдің электр доғалы руднотермиялық пештегі балқу кезіндегі физико-химиялық әрекеттесу схемасы

Әртүрлі қасиеттері бар тотықсыздандырғыштарды қолдана отырып, ферросилицийді балқытудың масса алмасу схемаларын жасау. Ферросилиций балқыту тиімділігін түптеп келгенде анықтайтын факторларды дұрыс бағалау үшін пештің әртүрлі аймақтарында болатын процестерді қарастыру және қолданылатын көміртекті тотықсыздандырғыштардың сипаттамаларын ескере отырып, масса алмасудың теориялық схемаларын әзірлеу қажет. заряд компоненттері [3].

Процестің даму схемасын құру кезінде пеш шартты түрде үш температуралық аймаққа бөлінді. Бірінші кезеңде I аймаққа көміртегі бар пештің көкжиектері мен аудандары кірді. II аймаққа көміртегі жоқ горизонттар кіреді, ал заряд ZSog және 81C тұрады. II аймақта жүретін процестер кремнеземді тотықсыздану механизмі мен көрсеткіштерін өзгертпей, тек жылу мен массаның I аймаққа ауысуына әкеледі. Олардың дамуы нәтижесінде I аймақ көміртегімен сарқылады, сондықтан диаграмманы жеңілдету үшін I және II аймақтар бір I - P аймаққа біріктірілді. Өйткені ферросилиций пештен шыққан кезде 1850-ден 1950 ° -қа дейінгі температураға ие. С, диаграмманы құру кезінде III аймақтағы орташа температура 2200 К тең қабылданды.

Қалыпты жағдайда электродтың бүйір беті атмосферадағы газ қуысында (СО+810) ондаған сағат болады және іс жүзінде тозбайды [1]. Бұл жоғары температура аймағында көміртегі болған жағдайда кремний оксидінің тікелей тотықсыздану реакциясы жүреді деген тұжырымды растайды.

Осылайша, әзірленген масса алмасу схемалары ферросилиций балқытудың технологиялық процесін басқару үшін қалпына келтіретін қоспаның компоненттерін таңдауға мүмкіндік береді деп қорытынды жасауға болады.

Ферросилиций балқыту процесінің тиімділігін арттыру үшін тотықсыздандырғыш қоспадағы компоненттердің оңтайлы қатынасын табу қажет. Бұл жұмыста зерттеу нысанасы болған тотықсыздандырғыштардың қасиеттерін және олардың технологиялық процестің жағдайына байланысты өзгеруін зерттеу арқылы жүзеге асыруға болады. Ферросилиций балқыту процесіне электродтардың әсері, олардың өнімділік қасиеттері және электрод материалдарының сапасы.

Ферроқорытпа пешінің жоғары өнімді жұмысын сипаттайтын негізгі көрсеткіштердің бірі ферросилиций өндірісінің өзіндік құн құрылымында кәсіпорын бойынша орта есеппен 45,9% құрайтын үлестік энергия шығыны болып табылады. Бір зарядта ферросилицийді балқыту кезіндегі меншікті энергия шығынының ауытқуы электрлік режимге, пайдаланылатын пештің қуатына, ыстық және суық тоқтау ұзақтығына байланысты. Сонымен қатар, меншікті энергия шығынына пешті жобалауға енгізілген және негізгі технологиялық факторларды құрайтын геометриялық және электрлік параметрлер айтарлықтай әсер етеді [3].

Сондықтан әртүрлі пештерде ферросилицийді балқыту тәжірибесін қарастыра отырып, өнімділік көрсеткіштеріне жеке факторлардың әсерін бағалау және балқыту өнімділігін жақсарту жолдарын белгілеу қажет. Талдау үшін сәтті жұмыс істеп тұрған пештер таңдалды, олардың өнімділігі Кузнецк ферроқорытпа зауытындағы пештердің өнімділігімен салыстырылды. Пештер туралы ақпараттың негізгі көздері 80-ші жылдардың басында жүргізілген жұмыстар болды. Ферросилиций балқыту пештерінің электрлік және геометриялық параметрлері туралы мәліметтер 1-кестеде, 2-қосымшада келтірілген.

Алайда, барлық ұсынылған схемалар әр түрлі тотықсыздандырғыштарды қолданған кезде, әсіресе тотықсыздандырғыш қоспаларды қолданған кезде кенді термиялық пештің реакциялық аймақтарында болатын процестер туралы объективті түсінік бере алмайды. Сондықтан зерттеу барысында арнайы қасиеттері бар көміртекті материалдарды тотықсыздандырғыш ретінде қолданған кезде ферросилицийді балқытудың технологиялық процесінде масса тасымалдау схемаларын нақтылау қажет болды.

Зерттеу мақсатында тотықсыздандырғыш ретінде әртүрлі көміртекті материалдар қолданылды. Оларды салыстырмалы түрді төмендегі 1-кестеде келтірілген [4,5,6].

Кесте 1.

Ферросилиций өндірісінде қолданылатын көміртекті тотықсыздандырғыштардың көрсеткіштері

Көптеген зерттеулер мен зауыттық тәжірибелердің нәтижелері электр пештерінде ферроқорытпаларды, әсіресе кремнийлі қорытпаларды балқыту кезінде технологиялық процестің барысы әртүрлі көміртекті тотықсыздандырғыштарды пайдаланған кезде, тіпті олардың құрамында көміртегі бірдей болса да, айтарлықтай өзгеретінін көрсетеді [1].

Әртүрлі көміртекті тотықсыздандырғыштарды қолдана отырып, кенді балқыту пешінде ферросилицийді балқытудың масса алмасу схемалары әзірленді. Көмір көміртегін пештің жоғары температуралы аймақтарына жаппай көшіру есебінен ферросилиций балқыту тиімділігін арттыру мүмкіндігі көрсетілді. Ферросилиций балқыту үшін көмірді пайдалану тиімділігінің теориялық негіздемесі келтірілген.

Кенді гермикалық пеште ферросилицийді балқыту процесінде маңызды рөлді шихтаға батыру тереңдігі ваннадағы температуралық аймақтардың орнын анықтайтын өздігінен күйетін электродтар атқаратыны көрсетілген. Электродтардың ұзындығы мен конфигурациясы пештің өнімділігін анықтайды және электрод массасын жасау үшін қолданылатын шикізаттың сапасына байланысты.

Әдебиеттер тізімі:

1. Максимов Ю.С. Взаимосвязь электрических и геометрических параметров трехфазных электропечей для выплавки ферросилиция. //В кн. Производство ферросплавов.- Челябинск. 1991. - С. 59 - 61.
2. Мизин В.Г., Серов Г.В. Углеродистые восстановители для ферросплавов. М.: Металлургия, 1976. – 272 с.
3. Микулинский A.C. Определение параметров руднотермических печей на основании теории подобия.- М.:Энергия. 1964.С.86.
4. Страхов В.М., Кашлев И.М., Молчанов Н.Е. Изучение качества листвянского антрацита как сырья для производства термоантрацита в электрокальцинаторе. // В кн. Совершенствование производства ферросилиция. Вьш 3. - Новокузнецк: 1997.-C.131 - 135.
5. Страхов В.М., Фешкова И.В., Рябиченко А.Д., Швед B.C., Алешин В.И., Вене В.А., Кашлев И.М. Качество коксового орешка в современных условиях его производства. // Кокс и химия № 9, 1998. - С. 26 - 30.
6. Толстогузов Н.В. Теоретические основы и технология плавки кремнистых и марганцевых сплавов. - М.: Металлургия, 1992. - 238 с.