2.1 Сортамент ферросилиция
В ферросплавной промышленности (ОАО «Запорожский завод ферросплавов») выплавляют ферросилиций различных марок ФС 20, ФС 25, ФС 45, ФС 65, ФС 70.
Химический состав ферросилиция различных марок приведен в табл.2.1.
Таблица 2.1 – Химический состав ферросилиция различных марок
Марка |
Si, % |
Массовое содержание, % (не более) |
|||||
C |
S |
P |
Al |
Mn |
Cr |
||
ФС 20 |
23-25 |
1,0 |
0,02 |
0,1 |
1,0 |
1,0 |
-- |
ФС 25 |
23-27 |
0,6 |
0,02 |
0,06 |
1,0 |
0,8 |
1,0 |
ФС 45 |
41-47 |
-- |
0,02 |
0,05 |
2,0 |
0,6 |
0,5 |
ФС 65 |
63-68 |
-- |
0,02 |
0,05 |
2,5 |
0,4 |
0,4 |
ФС 70 |
68-74 |
-- |
0,02 |
0,05 |
2,0 |
0,4 |
0,4 |
В данной дипломной работе рассматривается технология производства ферросилиция марки ФС 45.
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 |
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9