Ферроқорытпа өндірісі

Дәріс мақсаты: Ферроқорытпалар жіктелуін игеру, оларды өндіру үрдістері мен тағайындалуы.

Дәріс жоспары:

1. Ферроқорытпалардың жіктелуі мен тағайындалуы

2. Ферроқорытпа үрдістерінің әр түрлі типтерінің ерекшеліктері

3. Ферроқорытпа үрдістерінің түрлері

4. Ферроқорытпа сапасына қойылатын жалпы талаптар

Кілт сөздер: Ферроқорытпалар, электрлі ферроқорытпа өнеркәсібі, модификатор, лигатура, базалық тонна, электротермиялық әдіс, металлотермиялық әдіс, электрлиттік әдіс, домналық үрдіс, қожсыз үрдіс, флюссіз және флюсті үрдістер.

Металлургияда және өзге де салаларда ферроқортыпалар, сонымен қатар қышқылсыздандыру, болатты легирлеу, легирленген шойын алу мен әр түрлі қорытпалар алуда техникалық таза металдар қолданылады.

Ферроқорытпа деп темірдің Менделеевтің элементтер периодтық жүйесіндегі әртүрлі элементтермен қорытпалары аталады. Құрылымдық, коррозияға төзімділік, ыстыққа төзімділік, ыстыққа беріктілік, прецензиондылық және электротехникалық болаттардың, арнайы құйма шойындардың және әртүрлі қорытпалардың сапасы мен арнайы қасиеттерін жақсарту әртүрлі элементтермен қоспалау арқылы қол жеткізіледі.

Ферроқорытпа өнеркәсібі құрамына жеке немесе әртүрлі қосылыста шамамен 25 элементтер кіретін жай және күрделі ферроқорытпалардың 100 ‑ ден артық түрлері мен маркаларын енеді, оларға көбіне жеңіл (Al, Ba, B, Ca, Mg, Sr, Ti), кейбір сирек және жерде сирек кездесетін (V, W, Ge, Y, Mo, Nb, Se, Ta), ауыр (Co, Mn, Ni, Cr) металдар, сонымен қатар бейметалдар (Si, P, N) жатады.

Ферроқорытпалар өндірісінің даму тарихы екі кезеңнен тұрады. ХІХғ. басында ферроқорытпалар домендік пештерде алынды. ХІХ ғ. 90 - жылдары энергетиканың дамуымен ферроқорытпаларды электропештерде өндіру кең таралды.

Қазіргі уақытта ферроқорытпалардың негізгі бөлігі тотықсыздағыштар ретінде көміртегі, кремний, алюминий қолданылып, доғалық пештерде алынады.

Электрлік доға құбылысы орыс ғалымы, профессор Петровпен 1802 жылы ашылды. Ол алғаш рет тотықсыздану үрдістерін жүзеге асыру үшін жылу көзі ретінде электрлік доғаны пайдалану мүмкіндігі мен тиімділігін негіздеді. 1856 жылы академик Бекетов металдар мен қорытпаларды алюминотермиялық тәсілмен алу мүмкіндігін теория және тәжірибе жүзінде көрсетті.

1910 жылы Ресейде Оралда «Пороги» алғашқы электроферроқорытпа зауыты тұрғызылды және іске қосылды. Электрпештер шиналар мен иілгіш кабельдер арқылы генератордан тікелей қоректенеді. Жұмыстың электрлік режимі тұрақты болды. Қимасы 400 * 400мм графиттелген электродтар қолданылды, кейінірек зауыт өздігінен күйетін электродтар қолдану тәжірибесін жинақтады. 1910 жылы пештерде FeSi, FeMn, FeCr, CaC, SiC және басқа ферроқорытпалар балқытылды.

Қазіргі уақытта ТМД ферроқорытпа өнеркәсібі 10 жұмыс істейтін электрлі ферроқорытпа зауыттарынан тұрады: Ресей - Челябі электрлі ферроқорытпа зауыты 1931 жылы тұрғызылды, Кузнецк, Ключев зауыттары Екінші дүниежүзілік соғыс жылдары тұрғызылған, Стаханов (1962ж.), Серов (1958ж.). Украина - Запорожье ферроқорытпа зауыты 1932ж., Никополь (1966ж.), Қазақстан - Ақтөбе ферроқорытпа зауыты 1943 жылы, Павлодар облысы Ақсу қаласындағы Ақсу (Ермаков) ферроқорытпа зауыты 1968 жылы тұрғызылды. Грузия - Зестафон 1953 ж.

ТМД электрлі ферроқорытпа өнеркәсібі электр энергиясының ең ірі тұтынушыларының бірі болып табылады. Электр энергия шығыны қара металлургиядағы электр энергияның жалпы шығынының ~ 20% - н құрайды. Мұнымен қоса шихта беруді дайындауға арналған жабдықтар жетілдірілуде.

Ферроқорытпа өнеркәсібі үшін кендік шикізаттық базаны кеңейту үлкен маңызға ие. Қазақстанда Қарағанды облысында марганец кенін өндіру сәтті жүзеге асуда. Бұдан басқа Қазақстанда қоры негізгі игерілген кенорындарының 95% - н құрайтын хромды кендердің бірегей кенорны (Ақтөбе облысы, Хромтау қаласы) бар. Бұл маңызды мәнге ие, өйткені 60 ‑ 80% балқытылатын жоғары леирленген болаттар мен қорытпалар құрамында негізгі қоспалауші элемент ретінде хром болады.

Ферроқорытпа электротермиялық өндірісінің минералды-шикізаттық, электрлі энергетикалық базаны құру бойынша жұмыстарымен қатар жақсы дамуы көбіне кендер мен концентраттарды қайта өңдеу теориясы мен технологиясын анықтайды. Терең теориялық зерттеулер негізінде көміртекті тотықсыздағыштардың қажетті түрлері, сонымен қатар алдын ала термиялық өңдеу арқылы шикізатты дайындаудың тиімдірек сызбалары жасалады.

Ферроқорытпалардың жіктелуі және тағайындалуы

Қазіргі заманғы ферроқорытпа электр - металлургиясы кендерден, концентраттардан және техникалық таза оксидтерден металдарды біріншілік шығаруға маманданған. Ферроқорытпаларға лигатуралар мен модификаторлар жатады, олар тағайындалу бойынша ажыратылады.

Лигатураны кендер мен концентраттардан оның компоненттерінің құраушыларын балқыту немесе оларды тотықсыздау арқылы алады. Лигатураның балқу температурасы оның құрамына кіретін кез келген металдікінен төмен, қоспалау кезінде тезірек ериді және элементтердің қалдықтарын азайтады.

Модификатор - бұл аз мөлшері онымен өңделген металдың немесе қорытпаның құрылымы мен қасиеттерін айтарлықтай өзгертетін зат. Бұл эффект түрлендіру деп аталады. Академик П.А. Ребиндер (1898 - 1972жж.) классификациясы бойынша модификаторлар екі топқа бөлінеді: бірінші текті - беттік-белсенді заттар (ББЗ) және екінші текті - инокуляторлар.

Бірінші текті модификаторлар кристалданған металл балқытпаларының ұрықтарында адсорбцияланады, олардың өсуін тежейді және құрылымды ұсақтайды.

Екінші текті модификаторлар балқытпада кристалдану орталықтарының түзілуін жеңілдетеді және конструкциялық болаттардың және қорытпалардың микроқұрылымын ұсақтайды.

Металдар екі негізгі топқа бөлінеді: қара және түсті. Бірінші топқа темір жатады, мұнда ол негізгі металл болып табылады - шойын, химиялық құрамы әртүрлі болаттар және ферроқорытпалар. Екінші топ келесі топшаларға бөлінеді: 1) жеңіл (Al, Ba, Be, K, Ca, Li, Mg, Na, Rb, Si, Sr, Ti, Cs); 2) сирек (V, W, Ga, Hf, Y, Ge, Mo, Re, РЗМ, Se, Ta, Te, Zr); 3) ауыр (As, Bi, Cd, Co, Cu, C, Fe, Hg, Ni, Sb, Pb); 4) асыл (Au, Ag, Ir, Os, Rt, Rd, Ru); 5) радиоактивті (Pu, Po, Ra, Np, U).

Ферроқорытпаларда қара және түсті металдар (Fe, Mn, Si, Cr, Ca, Al, Be, РЗМ және басқалары) болуы мүмкін. Ферроқорытпалар ретінде S, P, Cu, Sn, Sb және басқа элементтер болады.

Ферроқорытпалар үлкен қорытпаларға және өндірістің жалпы көлемінде негізгі орын алатын және аз таралған кіші қорытпаларға бөлінеді. Үлкен ферроқорытпалардың тобы 1 - топ (немесе массалық қолданыстағы): 1) кремний қорытпалары (FeSi, барлық маркасы, кристалды Si); 2) марганецті ферроқорытпалар (жоғары; орта; және төмен көміртекті FeMn; тауарлық және қайта қорыту SiMn; металдық, силикотермиялық және электротермиялық марганец). 3) хромды ферроқорытпалар (жоғары; орта; және төмен көміртекті FeCr; тауарлық және қайта қорыту FeSiCr; металдық хром; азотталған феррохром).

Кіші ферроқорытпалардың 2 - тобы: 1) FeW және вольфраммен қорытпалар (W - Cr, W - Ni); 2) FeMo және Мо-мен лигатуралар Mo (Mo - Al - Ti, Mo - Al - Ni, Mo - Al - Cr - Fe); 3) FeV және ванадиймен қорытпалар (Fe - Si - V, Fe - Mn - V, V - Ca - Si); 4) сілтілі жер металдар қорытпалары СЖМ (SiCa, SiBa, SiMg, Si кешенді қорытпалары Fe - Si - Mg - Ca, Si - Ca - Ba - Fe, Si - Ba - Fe, Si - Ba - Sr және басқалары; 5) FeNb және Ni - Nb, Nb - Ta - Fe, Nb - Ta - Mn - Al - Si - Ti, Nb - Ta – Al жүйелерімен қорытпалары; 6) FeTi және Fe - Si - Ti, Ti - Cr - Al, Ti - Cr - Al - Fe, Ti – Ni жүйелерімен қорытпалар; 7) FeB, бормен лигатуралар (Ni - B, Cr - B, грейнал B - Si - Al - Ti - Zr; 8) алюминиймен қорытпалар (SiAl, FeAl, FeSiAl, Fe - Al - Mn - Si, Fe - Mn – Al жүйелерінің қорытпалары); 9) СКМ жүйелерімен қорытпалар РЗМ - Si, Ge - Si - Fe, РЗМ - Al - Si, РЗМ - Ni - Si; 10) FeSiZr, FeAlZr; 11) FeNi, FeCo.

Ферроқорытпалардың негізгі компоненттері жетекші элементтер деп аталады. Металға өту және тотықсыздану немесе жетекші элементті алу деңгейі технологияның пайдалылығын және техника-экономикалық тиімділігін анықтайды. Конструкциясы мен қуаты әртүрлі пештерде шығу тегі мен құрамы әртүрлі шикізаттардан ферроқорытпаларды өндіру көрсеткіштерін талдау және салыстыру ферроқорытпалар мөлшерін базалық тоннаға қайта есептеу жағдайында жүргізіледі.

Базалық тонна - бұл жетекші элементтің немесе оның қосылысының белгілі бір мөлшері қатаң сақталған кеннің, ферроқорытпаның, концентраттың бір тоннасы.

Мысалы, ФС45 маркілі FeSi құрамында 41 - 47% Si болуы мүмкін, ал базалық тоннаға 45% Si - мен қорытпаның бір тоннасы қабылданады.

Ферроқорытпалардың негізгі бөлігі болат балқыту өндірісінде болаттарды қоспалау және қышқылсыздандыру үшін, сонымен қатар шойын мен қорытпаларды қоспалау және түрлендіру үшін қолданылады.

Көптеген ферроқорытпаларда темірдің мөлшері айтарлықтай жоғары болады. Өйткені бастапқы шикізатта жетекші элементпен бірге темір оксидтері болады, олар көптеген ферроқорытпалар үшін зиянды қоспа болып табылады. Сонымен қатар темір жетекші элементті еріте отырып, соңғысының белсенділігін және ферроқорытпаның балқу температурасын төмендетеді, бірқатар ферроқорытпалардың тығыздығын өсіреді және болаттар мен қорытпаларды қышқылсыздандыруда және қоспалауда пайдалануды арттырады.

Ферроқорытпалар сапасына қойылатын жалпы талаптар

Ферроқорытпалар жетекші элементтің өзгеру шектерімен және мөлшерімен, қоспалар концентрациясымен (C; S; P; түсті металдар, N және басқалары), түйіршіктік құрамымен, тығыздықпен, балқу температурасымен, O₂, H₂ және басқа бейметалл қоспаларының мөлшерімен сипатталады. Ферроқорытпалар сапасының негізгі көрсеткіші жетекші элементтің жоғары концентрациясы мен жетекші элементі мөлшері, химиялық құрамы болып табылады. Ферроқорытпалардың химиялық құрамының біртектілігі қорытпадағы жетекші элементтің орташа мөлшерінен шекті максимал ауытқуымен сипатталады. Ауытқу ± 2% деп қабылданады, бұл қоспалаушы элементтердің берілген тар мөлшерімен болатты алуды қамтамасыз етеді.

Зиянды қоспалар мөлшеріне шектеу (P, S, C). Ферроқорытпалардағы зиянды қоспалар болып балқыту үрдісінде металдан алынбайтын түсті металдардың (Cu, Pb, Zn, Sn, As, Bi, Gd) қоспалары табылады. Түйіршіктік құрам маңызды сипаттама болып табылады. Кесектердің рұқсат етілген өлшемі кесектердің максимал массасымен (5-45) немесе габариттерімен (≤ 300мм) сипатталады. Жоғары сапалы ферроқорытпаларда тотыққан беттер, қождың пісірілген орындары және құйма қалыптардың сылақтары болмауы керек. Қоспалаушы қоспалар негізінде қорытпалардың берілген түйіршіктік құрамын алу үшін ұнтақтау қондырғыларын таңдау жүргізіледі.

Осылай ферроқорытпалар сапасына қойылатын талаптар олардың технологиялық тағайындалуына байланысты орнатылуы қажет.

Ферроқорытпа үрдісінің түрлері

Қолданылған агрегат түріне байланысты ферроқорытпаларды алу. Қорытпалардың жіктелуі

Қазіргі уақытта ферроқорытпалар өндірудің 4 негізгі тәсілдері бар: 1) электротермиялық, 2) металлотермиялық, 3) домналық 4) электролиттік.

Электротермиялық тәсіл металдар мен қорытпаларды тотықсыздандыру, балқыту, қыздыру және оларды тазарту үшін электрлік энергияны жылулық энергияға түрлендіруге мүмкіндік беретін энергетикалық қондырғыларда жүзеге асырылады. Өнімдерді қолдану облыстары: 1) ферроқорытпалардың электрометаллургиясы, 2) болат электрометаллургиясы, 3) карбидтерді алу (Si, B, Ca және басқалары), 4) оксидтерді электрлік балқыту (ақ электрокорунд, кварцты құм, балқытылған магнезит және т.б.), 5) айналдыру және конденсация (фосфор, күкіртсутек CS және т.б.), 6) электрлік разряд көмегімен газды фазада заттар синтезі және крекингі (озон, азот оксидтері және басқалары).

Металлотермиялық тәсіл оксидтерді алюминиймен, кремниймен, кальциймен тотықсыздандыру химиялық реакциялар жылуын пайдалануға негізделген (алюминотермия, силикотермия, кальциетермия).

Металлотермиялық тәсілмен балқытылған ферроқорытпалар, қорытпалар және металдар Cr, Fe, Ni және басқа металдар негізінде темірдің төмен мөлшерімен сипатталады.

Металлотермиялық тәсілмен блокқа пештен тыс балқыту, қож бен металды шығарып балқыту және т.б. алынады. Бұл тәсіл өнеркәсіптің отқа берік, болат балқыту, құрылыс салаларында ысырма қождарды пайдалануға мүмкіндік береді.

Электролиттік тәсіл сулы ерітінділердің немесе ерітілген тұздардың электролизіне негізделген және аса таза металдарды алу үшін қолданылады.

Домналық үрдісте көміртегі мөлшері жоғары (FeMn, FeCr, FeSi және басқалары) ферроқорытпалар (Mn, Si, Cr) алынады.

Домендік пештерде ферроқорытпаларды қорыту кокстің жоғары шығынынан көміртекпен қаныққан, олар күкіртпен және фосформен ластанған. Бұл тәсілмен өндіру көлемі қысқартылған. Мысалға, домналық пештерде FeSi өндіру тоқтатылған.

Ферроқорытпалық үрдістер үздіксіз және периодты болып бөлінеді. Үздіксіз үрдістер жабық мойынды кен тотықсыздандыру пештерінде шихтаны үздіксіз жүктеумен, периодты түрде қож бен ферроқорытпа шығарумен сипатталады. Шихта пеште барлық уақытта белгілі бір деңгейде орналасады. Электродтар әрқашан шихтаға батырылған, ал металл мен қожды шығару периодты немесе үзіліссіз жүреді. Периодты үрдіспен ферроқорытпалар өндірісінде балқымаға батырылған барлық шихта балқытылады және сосын қорытпа мен қож шығару жүргізіледі. Периодты үрдіске блокқа балқыту, қорытпаны сарқып алу, балқытпаларды араластыру тәсілдері жатады. Периодты үрдіс арқылы оттекті конвертерде үрлеумен, қатты және сұйық күйде вакуумдық өңдеумен ферроқорытпаларды алу, азотталған қорытпаларды алу және т.б. жүзеге асырылады.

Түзілген қождың меншікті мөлшеріне байланысты ферроқорытпаларды өндіру үрдістерін қожды және қожсыз деп бөлуге болады. Түзілген қож мөлшері пештен шығарылған қож бен қорытпа массасының арақатынасымен (қож еселігі) сипатталады. Қожсыз үрдісте қож еселігі 0,05 - 0,1 аралығында болады. Қожсыз үрдістің мысалы - бұл барлық маркалы FeSi, кристалды кремнийді және басқаларын өндіру. Қожды үрдіспен FeCr, FeMn, FeW және басқалары балқытылады. Қож еселігі кендегі (концентраттағы) бос жыныстың мөлшері мен құрамына байланысты 0,4 - тен 2,5 - ке дейін және одан жоғары болады.

Флюсті және флюссіз үрдістер

Ферроқорытпаларды үздіксіз үрдіспен қорыту кезінде балқыманы флюсті тәсілмен жүргізеді. Флюстер ретінде құрамында компоненттері тотықсыздандыру реакциясы оксидті өнімдерімен берік химиялық қосылыстар түзетін CaO, MgO және басқалары бар материалдар пайдаланылады. Бұл кезде қож тұтқырлығы азаяды, қождың балқу темперратурасы (Т^о) төмендейді (немесе артады), ферроқорытпалардағы қоспалар концентрациясы төмендейді, бұл жетекші элементтің толығырақ бөлінуіне және ферроқорытпа сапасының артуына әкеледі.

Флюссіз тәсілмен қорытуда электроэнергия шығыны төмендейді және пеш өнімділігі артады, бірақ жетекші элементті тотықсыздандыру дәрежесі төмендейді. Қожда жетекші элемент оксидтерінің үлкен мөлшері болады және оны әдетте көміртекпен тотықсыздандыруға қабілетті ферроқорытпаларды қорыту үшін қолданады. Бұл кезде флюс шығыны азаяды және жетекші элементті үздіксіз пайдалану жоғарылайды. Бірақ флюссіз тәсіл жоғары сапалы кендер мен концентраттарды пайдалануда ғана қолданылады.

Ферроқорытпалар өндірісі көміртекті термиялық (КТӨ), силикотермиялық (СТӨ) және алюмотермиялық (АТӨ) болып жіктеледі.

Ферроқорытпа үрдістерінің әртүрлі ерекшеліктері

Ферроқорытпалар өндірісінде кез келген элементтерді тотықсыздандыруға қабілетті көміртегі кең қолданыс тапқан. Жоғары температураларда металдарды көміртекпен тотықсыздандыру көміртекті термиялық тотықсыздандыру деген атау алған. Жалпы түрде реакция келесідей болады:

2 / у Ме_хО_у + 2С = 2х / у Ме + 2СО - Q,

2 / у Ме_хО_у + (2 + 2х / z)С = 2х / уz Ме_zC_y + 2CO - Q_c.

Оттектің тотықсыздандыру реакциясының өнімдерінің бірі көміртегінің монооксиді болып табылады, оны реакция аймағынан жою шихтадан металға жетекші элемент шығуының жоғары дәрежесін қамтамасыз етеді.

Көміртегінің артықшылықтары: оның бағасы жоғары емес, бұл ретте шығу тегі әртүрлі көміртекті материалдарды қолдануға болады. Көміртегінің кемшіліктері: 1) оксидтерді тотықсыздандыруда карбидтер түзіледі, сондықтан Si аз концентрациясында қорытпаларда көміртегі мөлшері жоғары болады, 2) оксидтердің тотықсыздандыру реакциялары көп мөлшерде қуат жұмсаумен жүреді, сондықтан қуаты үлкен пештер қажет.

Металл тотықтарын силикотермиялық тотықсыздандыру мына реакция бойынша жүреді:

2 / у Ме_хО_у + Si = 2x / y Me + SiO₂ + Q_Si.

Тотықтарды кремниймен тотықсыздандыру кешенді қайта қорытылған ферроқорытпаларды (SiMn, FeSi, FeSiCr және басқалары) пайдаланумен жүреді, бұлар кремнеземді көміртекпен тотықсыздандыру арқылы алынады.

Кремний оттегімен химиялық жағынан өте ұқсас, бұл қуаты үлкен емес электрпештерде (2700 - 7000 кВА) әртүрлі оксидтердің (Cr₂O₃, MnO, MoO₃, WO₃ және басқалары) тотықсыздандырғышы қызмет атқаруы мүмкін.

Кремний тотықсыздандырғыштың келесідей кемшіліктері бар: 1) кремнеземнің түзілуі әсерінен қож мөлшері артады, бұл ретте SiO₂ белсенділігі артып, жетекші элементтің төменгі оксидтерінің берік силикаттары пайда болады, 2) ферроқорытпаларды қорытуда кремний металдармен идеалды ерітінді қасиеттерінен кері ауытқуларға ие ерітінділер түзеді және кремнийдің концентрациясы төмен қорытпаларды алуды қиындатады, 3) құнының жоғары болуы.

Металдардың тотықтарын алюмотермиялық тотықсыздандыру мына реакция бойынша жүреді:

2 / у Ме_хО_у + 4 / 3Al = 2x / y Me + 2 / 3Al₂O₃ + Q_Al,

және Гибс энергиясының айтарлықтай өзгеруімен жүреді, бұл ретте үрдіс жетекші элементтің жоғары шығымымен өтеді. Алюмотермиялық үрдістің ерекшелігі: жылудың үлкен мөлшерінің бөлінуі және жылуды алусыз, пеш сыртында үрдістерді жүргізу мүмкіндігі бар. Бұл кезде кристалданудың басталуынан жоғары температурамен қож бен металл алуды, металл мен қождың жақсы бөлінуін, үрдістің жылдамдығын қамтамасыз ететін өте жоғары темеператураларға (2400 - 2800К) дейін жетеді.

Тотықсыздандырудың экзотермиялық реакциялары нәтижесінде бөлінетін Q_экз жылу мөлшеріне байланысты алюмотермиялық үрдістерді 3 топқа бөлуге болады:

1) өздігінен жүретін (Q_экз ≥ Q_р + Q_п), мұндағы Q_экз - тотықсыздандырғыштың жылулық эффектісі, Q_р - металл мөлшері;

2) Q_п жылулық шығымдардың тиісті компенсациясы, (Q_экз - Q_р < Q_п);

3) Q сырттан керекті жылу мөлшерін енгізу, (Q_экз < Q_р).

Алюмотермиялық (пештен тыс) үрдісті екі тәсілмен жүргізуге болады: шихтаның жоғарғы немесе төменгі тұтандырғышымен көрікте (шахтада, шөміште).

Жоғарғы тұтандырғышпен көрікте (шахтада) немесе шөміште пештен тыс балқыту - балқыту үрдісі көріктің жоғарғы бөлігінде басталады, балқытпа айнасы астындағы шихта қатты және ұнтақ тәріздес. Жоғарғы тұтандырғышпен балқыту кезінде үрдіс қарқындылығын реттеуге болмайды, себебі бұл балқытпа шығарылуына әкелуі мүмкін. Металл тамшысының пайда болуы шихтаның барлық биіктігінде оның жанама шөгуімен жүреді, бұл қож бен металл королькаларының жоғалуымен байланысты.

Төменгі тұтандырғышпен пештен тыс балқыту көрік табанында балқытпа түзіліп, үрдістің басталуымен сипатталады. Шихта қажетті қарқындылықпен балқытпаға беріледі. Металл бірден көріктің төмеңгі бөлігінде түзіледі және королькамен металдың жоғалуы 2 -5% - ға төмендейді. Жылу жоғалымы төмендейді, себебі балқытпа шихта қабатымен жабылған. Балқытуды тек блокқа қана емес, қожды немесе қож бен металды шығарумен жүргізуге болады, бұл көрікті келесі балқыту үшін бірден пайдалануға мүмкіндік береді. Алюмотермиялық үрдістің артықшылықтары: 1) беріктігі жоғары металдар оксидтерін шихтадан қажетті мөлшерде шығара отырып, оларды тотықсыздандыру, өйткені алюминий оттегіге өте ұқсас, 2) түсті металдардың қоспаларымен және көміртегі концентрациясымен техникалық таза металдар және қорытпалар алу және оксидтерді тотықсыздандыру, 3) үрдісті жабдықтау қарапайымдылығы, аз қаржылық шығындар, 4) металл мен қожды шығара отырып, көлбеу көрікте үрдісті жүргізу, 5) синтетикалық қождар, сонымен қатар жоғары глиноземді цементтің клинкерін алу үшін жоғары глиноземді қождарды пайдалану, 6) шихтада металдар мен қорытпалардың металл қалдықтарының үлкен мөлшерін қолдану мүмкіндігі, 7) кальций мен магнийдің қымбат ұнтақтарына қарағанда алюминий ұнтағын алу, сақтау жәіне пайдалану қарапайымдылығы.

Үрдіс кемшіліктері: 1) біріншілік алюминий тапшылығы және бағасының жоғары болуы, 2) королькалар түрінде тотықсызданған металдың жоғалуына алып келетін, жоғары тұтқырлықты жоғары глиноземді қож түзілуі, 3) жетекші элементтердің төмеңгі оксидтердің түзілуі, оксидтердің тотықсыздану және шихтадан металдардың шығуы төмендейді.

Бақылау сұрақтары:

1. Ферроқорытпа деген не?

2. Ферроқорытпа өнеркәсібі не өндіреді?

3. Ферроқорытпа өндірісінің даму тарихы жөнінде не білесіздер?

4. Ферроқорытпалар қалай жіктеледі?

5. Ферроқорытпалар қалай тағайындалады?

6. Ферроқорытпаларда қандай металдар болады?

7. Ферроқорытпа үрдістерінің ерекшелігі.

8. Флюсті және флюссіз үрдістер неге негізделген?

9. Домналы үрдіске сипаттама беріңіз.

10. Металлотермиялық үрдіс туралы айтып беріңіз.

Глоссарий:

1. Ферроқорытпалар - темірдің Менделеевтің элементтер периодтық жүйесіндегі әртүрлі элементтермен қорытпалары.

2. Модификатор - бұл аз мөлшері онымен өңделген металдың немесе қорытпаның құрылымы мен қасиеттерін айтарлықтай өзгертетін зат.

3. Базалық тонна - бұл жетекші элементтің немесе оның қосылысының белгілі бір мөлшері қатаң сақталған кеннің, ферроқорытпаның, концентраттың бір тоннасы.

4. Электротермиялық тәсіл - металдар мен қорытпаларды тотықсыздандыру, балқыту, қыздыру және оларды тазарту үшін электрлік энергияны жылулық энергияға түрлендіруге мүмкіндік беретін энергетикалық қондырғыларда жүзеге асырылады.

5. Металлотермиялық тәсіл - оксидтерді алюминиймен, кремниймен, кальциймен тотықсыздандыру химиялық реакциялар жылуын пайдалану (алюминотермия, силикотермия, кальциетермия).

6. Электролиттік тәсіл - сулы ерітінділердің немесе ерітілген тұздардың электролизіне негізделген және аса таза металдарды алу үшін қолданылады.

Блиц - тест:

1 нұсқа

1. Ферроқорытпа өнеркәсібі жай және күрделі ферроқорытпалардың ... астам әртүрлі түрлері мен маркаларын шығарады.

a) 100

b) 200

c) 150

d) 300

e) 50

2. Жеңіл металдар:

a) Ba, B, Ca, Сr

b) Al, Ba, B, Ca

c) Mg, Sr, Ti, Sn

d) Ca, Mg, Sr, Cu

e) Ba, B, Ca, W

3. Электрлік доға құбылысын ашқан орыс ғалымы, профессор:

a) Менделеев 1910 ж

b) Кузнецкий 1805 ж

c) Петров 1802 ж

d) Бекетов 1802 ж

e) Бекетов 1809 ж

4. ТМД ферроқорытпа өнеркәсібі қазіргі уақытта қанша жұмыс істейтін электроферроқорытпа зауыттарын қамтиды?

a) 100 жұмыс істейтін элетроферроқорытпа зауыттары

b) 20 жұмыс істейтін элетроферроқорытпа зауыттары

c) 9 жұмыс істейтін элетроферроқорытпа зауыттары

d) 10 жұмыс істейтін элетроферроқорытпа зауыттары

e) 5 жұмыс істейтін элетроферроқорытпа зауыттары

5. Ферроқорытпалар ... сипатталмайды:

a) Жетекші элементтің өзгерісінің шектерімен және мөлшерімен

b) Қоспалар концентрациясымен

c) Тығыздықпен

d) Балқу температурасымен

e) Кристалдану температурасымен

6. Жалпы түрде көміртекпен тотықсыздандырудың жалпы реакциясы келесі түрде болуы мүмкін:

a) 2 / х Ме_хО_у + 2С = х / у Ме + 2СО - Q

b) 2 / у Ме_хО_у + 2С = 2х / у Ме + 2СО - Q

c) 2Ме_х О_у + С = 2х / у Ме + 2СО + Q

d) 2 / у Ме_хО_у + 2С = 2х / у Ме + 2СО₂ - Q

e) 2Ме_хО_у + 2С = 2х / у Ме + 2СО₂ + Q

7. Металдар оксидтерін силикотермиялық тотықсыздандыру мына реакция бойынша жүреді:

a) 2 / у Ме_хО_у + Si = 2x / y Me + SiO₂ - Q_Si

b) 2 / у Ме_хО_у + Si = 2x / y Me + SiO + Q_Si

c) 2у Ме_хО_у + Si = 2x / y Me + SiO₂ + Q_Si

d) 2Ме_хО_у + Si = 2x / y Me + SiO₂ + Q_Si

e) 2 / у Ме_хО_у + Si = 2x / y Me + SiO₂ + Q_Si

8. Кремний оттегімен химиялық жағынан өте ұқсас, бұл қуаты ... электрпештерде әртүрлі оксидтердің (Cr₂O₃, MnO, MoO₃, WO₃ және басқалары) тотықсыздандырғышы қызмет атқаруы мүмкін:

a) 3700 - 7000кВА

b) 5000 - 7000кВА

c) 2700 - 7000кВА

d) 1700 - 2700кВА

e) 2700 - 6000кВА

9. Ферроқорытпалар өндірісінің негізгі тәсіліне жатпайды:

a) Электротермиялық

b) Металлотермиялық

c) Домендік

d) Электролиттік

e) Силикотермиялық

10. ФС45 маркалы FeSi құрамында 41 - 47% Si болады, базалық тоннаға құрамында ... бар қорытпа қабылданған:

a) 45% Si

b) 47% Si

c) 46% Si

d) 48% Si

e) 44% Si

2 нұсқа

1. Ферроқорытпалар өнеркәсібінде жай және күрделі ферроқорытпалардың әртүрлі түрлері мен маркалары өндіріледі, олардың құрамына шамамен қанша элемент кіреді?

a) 30 элемент

b) 40 элемент

c) 15 элемент

d) 20 элемент

e) 25 элемент

2. Сирек және сирек кездесетін металдар:

a) V, W, Ge, Fe

b) Nb, Se, Ta, Ag

c) Mo, Nb, Se, Ko

d) W, Ge, Y, Mo

e) Y, Mo, Nb, Cu

3. 1859 жылы кім теория және тәжірибе жүзінде металдар мен қорытпаларды алюмотермиялық тәсілмен алу мүмкіндігін көрсетті?

a) Бисенов

b) Павлов

c) Бекетов

d) Петров

e) Менделеев

4. Қазақстанда хром кендерінің бірегей кенорны бар (Ақтөбе облысы, Хромтау қ.), оның қоры ... құрайды:

a) Негізгі игерілетін кенорындарының 85% - н

b) Негізгі игерілетін кенорындарының 95% - н

c) Негізгі игерілетін кенорындарының 75% - н

d) Негізгі игерілетін кенорындарының 55% - н

e) Негізгі игерілетін кенорындарының 65% - н

5. Ферроқорытпалар сипатталмайды:

a) Темір концентрациясымен

b) Түйіршіктік құрамымен

c) Балқу температурасымен

d) Құрамында O₂, H₂ бейметалл кірінділерінің болуымен

e) Қоспалар концентрациясымен

6. Жалпы түрде көміртекпен тотықсыздандыру жалпы реакциясы келесі түрде болуы мүмкін:

a) 2Ме_хО_у + (2 + 2х)С = 2х / уz Ме_zC_y + 2CO₂ - Q_c

b) 2Ме_хО_у + (2 + 2z)С = 2х / уz Ме_zC_y + 2CO + Q_c

c) 2 / у Ме_хО_у + (2 + 2х / z)С = 2х / уz Ме_zC_y + 2CO₂ - Q_c

d) 2 / у Ме_хО_у + (2 + 2х / z)С = 2х / уz Ме_zC_y + 2CO - Q_c

e) 2 / у Ме_хО_у + (2 + 2х / z)С = 2х / уz Ме_zC_y + 2CO + Q_c

7. Металдар оксидтерін алюмотермиялық тотықсыздандыру мына реакция бойынша жүреді:

a) 2у Ме_хО_у + 4 / 3Al = 2x / y Me + 2 / 3Al₂O₃ + Q_Al

b) 2 / у Ме_хО_у + 4 / 3Al = 2x / y Me + 2 / 3Al₂O₃ + Q_Al

c) 2 / у Ме_хО_у + 4 / 3Al = 2x / y Me + 2 / 3Al₂O₃ - Q_Al

d) 2 / у Ме_хО_у + 4 / 3Al = 2x / y Me + 2Al₂O₃ + Q_Al

e) 2 / у Ме_хО_у + 4 / 3Al = 2xMe + 2 / 3Al₂O₃ + Q_Al

8. Қожсыз үрдісте қож еселігі ... аралығында болады:

a) 0,5 - 0,1

b) 0,05 - 0,01

c) 0,05 - 0,1

d) 0,5 - 0,1

e) 0,5 - 1

9. Қазіргі уақытта ферроқорытпаларды өндірудің қанша негізгі тәсілдері бар?

a) 4

b) 3

c) 8

d) 2

e) 5

10. ФС45 маркалы FeSi құрамында ... болады:

a) 42 - 49% Si

b) 43 - 57% Si

c) 31 - 47% Si

d) 41 - 47% Si

e) 41 - 63% Si

Дәріс 9