13.5. Технология получения ферроалюминоциркония алюминотермическим способом

Ферроалюминоцирконий по химическому составу должен удовлетворять нормам ТУ 14-5-40-84 (табл. 13.4).

Таблица 13.4. Требования технических условий (ТУ 14-5-40-84) к химическому составу ферроалюминоциркония

Марка	Ведущие элементы, %, не менее		Примесные элементы, %, не более
	Zr	Al	Si	C	H	S	Ni
ФАЦр18	18	18	3,5	0,08	0,08	0,008	0,4
ФАЦр15	15	18	3,0	0,20	0,15	0,01	0,4

Примечание: Fe - остальное

В качестве исходных компонентов используются материалы: диоксид циркония (технической), цирконовый концентрат, оксиды железа (в виде железорудных окатышей и окалины), алюминий, натриевую селитру и известь (табл. 13.5).

Таблица 13.5. Составы шихт для выплавки ферроалюминоциркония расчетного состава 22% Zr, 18% Al, 4,3% Si

Компоненты шихты	Количество компонентов шихты, кг
	запаль- ной	рудовос- станови- тельной	рудо- терми-ческой	всего
Диоксид циркония	–	480	–	480
Цирконовый концентрат	150	–		150
Железная окалина	20	400	180	600
Железные окатыши	–	200	–	200
Натриевая селитра	35	–	–	35
Известь	40	350	100	490
Алюминиевый порошок	90	590	80	760
Итого	335	2050	360	2715

Алюминотермический процесс характеризуется сложной совокупностью физико-химических взаимодействий. Термический импульс началу алюминотермического процесса дает реакция

6NaNO₃ + 10Al = 3Na₂O + 3N₂ + 5Al₂O₃,

а формирование металлической фазы обязано развитию ряда реакций, которые в общем виде представлены схемой:

(ZrO₂, Fe₂O₃, SiO₂) + Al + CaO 

 [Zr, Al, Fe, Si] + (Al₂O₃–CaO–SiO₂).

На заключительном этапе плавки в ванну печи на расплав подают термитную смесь, состоящую из железной окалины, извести и алюминиевого порошка. Химизм этого процесса в общем виде может быть описан реакцией: Fe₂O₃(FeO) + Al  Fe + (Al₂O₃).

Параллельно с накоплением металлической фазы идут процессы формирования шлаковой фазы. Причем эти процессы весьма динамичны. В общем шлаковая фаза в конце плавки представляет многокомпонентный оксидный расплав.

73