Производство ферросилиция

08 ноября 2012 22315 0

( Голосов: 4 )

Ферросилиций с содержанием кремния 18-50 и 60-95% выплавляют в ферросплавных печах. Сплав с содержанием кремния 50-60% не выплавляется, так как при загрязнении его фосфором и алюминием он рассыпается с выделением ядовитых летучих соединений. Наибольшее распространение получила выплавка 45 и 75%-ного ферросилиция.

Рудной составляющей шихты являются кварциты, содержащие свыше 95% SiO2 и небольшое количество глинозёма (Al2O3). Кварцит дробят и отмывают от глины. В качестве восстановителя применяют металлургический коксик. Основные требования, предъявляемые к восстановителю:

низкая зольность;
высокое электросопротивление;
низкое содержание летучих;
прочность кусков при нагреве.

Для получения нужной концентрации кремния в сплаве в шихту вводят измельчённую стружку углеродистых сталей. В присутствии железа облегчается ход процесса.

Кремний восстанавливается углеродом по реакции:
SiO₂ + 2C = Si + 2CO

При избытке восстановителя образуется и карбид кремния
SiO₂ + 3C = SiC + 2CO

Наличие карбида кремния нежелательно, так как из-за его тугоплавкости (T_пл ≈ 2700 °С) загромождается нижняя часть печи и снижается произво-дительность. В присутствии железа карбид кремния разрушается свободным кремнеземом (SiO₂) по реакциям:
2SiC + SiO₂ = 3Si + 2CO
Si + Fe = FeSi

Чем больше железа в шихте, тем при более низкой температуре проис-ходит получение ферросилиция.

Несмотря на применение углеродистого восстановителя ферросилиций содержит незначительное количество углерода (менее 0,1%C). Объясняется это тем, что силициды прочнее карбидов. В присутствии кремния растворимость углерода в сплаве уменьшается и чем больше в сплаве кремния, тем меньше сплав содержит углерода.

В процессе плавки, которая ведётся непрерывно, электроды глубоко погружены в шихту. При загрузке шихтовых материалов стремятся создать и поддерживать вокруг электродов шихту в виде конусов. Назначение конусов шихты состоит в том, чтобы затруднить выход газам, образующимся в зоне реакций, уменьшить потери тепла. Чем шире конус шихты, тем больше активная зона печи, лучше оседает шихта, стабильней ход печи.

В зоне дуг в шихте образуется полость с очень высокой температурой. Стенки этой полости непрерывно оплавляются, кремний восстанавливается и растворяется в жидком железе, образуя сплав ферросилиция. Сплав опускается в зону реакций.

При нормальном ходе печи электроды медленно опускаются по мере сгорания и происходит равномерное оседание шихты вокруг электродов.
Выплавленный ферросилиций выпускают в ковш 12 – 15 раз в сутки и разливают.