Ферроқорытпаларды өндіру әдістері

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

1 Ферроқорытпа өндірісі - қара металлургияның негізгі бөлігі
1.1 Қазақстан Республикасындағы ферроқорытпа өндірісі
Қазақстан үшін қара металлургия - екінші дүние жүзілік соғысынан кейінгі жылдары ғана пайда болған ауыр өнеркәсіптің салыстырмалы түрдегі жас саласы. Қазақстанда шойын, болат, бұйымдарды илемдеу және ферроқорытпа өндіріледі. Қара металлургия темір, марганец, хром кенін, болат, шойын, прокат, ферроқүймасы, отқа төзімді өнімдер, металл сынықтарын қайта өңдеу өндірістері сияқты 12 саладан тұрады. Қара металлургия - Қазақстанның маңызды экспорттық саласы. Темір кенінің жартысы, балқытылған ферроқорытпалардың 34-і мен прокаттың 90%-ы шет елдерге жіберіледі. Бұл өнімдерді негізгі сатып алушылар -- Ресей, Қытай және Еуропа елдері. Ферроқорытпа - негізінен болатты құю және диоксидтеу үшін қолданылатын темірдің басқа элеметтермен (Cr, Si, Mn, Ti және т.б.) қорытпасы. 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.
Хром - ақ сұр түсті металл, жылтыры бар; оның тығыздығы 7,16гсм3, қорыту температурасы 19030С, қайнау температурасы 25670С. Феррохром көбінесе құрамындағы көміртек және хром мөлшерімен классификацияланады.
Хром қоспалағыш элемент болып табылады және болат пен қорытпалардың беріктік және иілімдік қасиеттерін арттыра отырып, солардың құрамына енеді. Бұрын көміртекті болаттардың құрамына енгізілген, хром - металдың қаттылығы мен тозуға төзімділігінің, болаттың коррозияға қарсы және қышқылға тұрақты қасиеттерінің артуына ықпал етеді.
Темір және хром (Феррохром) - сұйық және қатты күйінде өзара ерігіш. Феррохром болат пен балқымаларды легірлеу үшін қолданылады. Негізгі қоспалары - көміртек (8 %-ке дейін), кремний, күкірт (0,05%-ке дейін), фосфор (0,05%-ке дейін). Тотықсыздану кезінде жеткілікті бай көміртекті тотықсыздандырғышы бар (әдетте кокс) хромды кен алады. Феррохромның көп бөлігі Оңтүстік Африкада, Қазақстанда, Индияда өндіріледі. Себебі бұл елдер ішкі хромит ресурстарына бай болып келеді. Феррохромды алу негізінен хромның түрлеріне байланысты (1-кесте) болып келеді.

1-кесте. Хром және оның қорытпалары

Хром қорытпасы атауы
Алу тәсілі
Тағайындау
Қалпына келтіруші
Металл хром
(Cr мөлшері 97,5% кем емес)

Пеште және электролизде балқыту

Боялған болат, қорытпалар, металлургия
Кремний және алюминий
Көміртекті феррохром (Cr мөлшері 65% кем емес, С мөлшері 6,5-8%)
Электр пеште балқыту
Болатты легирлеу
Көміртек
Орташа көміртек феррохромы (Cr мөлшері 65% кем емес, С мөлшері 1 - 2 %)
Электр пеште конвертермен балқыту

Кремний
Төмен көміртекті феррохром (Cr мөлшері 65% кем емес, С мөлшері 0,1-0,5%)

Көміртексіз феррохром (Cr мөлшері 68% кем емес, С мөлшері 0,01-0,06%)
Электр пештерінде және домна пештерінде балқыту
Болатты легирлеу
Кремний және алюминий
Силикохром (Si мөлшері кемінде 30-50 %, Cr мөлшері 20 - 30%)
Электр пеште балқыту
Болатты қалпына келтіру және қышқылдандыру
Көміртек
Нитридті феррохром (Cr мөлшері 60% кем емес, C мөлшері 0,6% -дан аспайды, N2 мөлшері 0,9 - 6%)
Электр пештерінде кейіннен өңдеу арқылы еріту

Болат қоспасы
Кремний

Қазіргі уақытта ферроқорытпалар домен, электротермальды (электр доғалық пештерде) және металлотермиялық (электр пеші және қайталама пеш) әдістерімен өндіріледі (1-сызба). Соңғы уақыттарда ферроқұймаларды қатты және сұйық күйдегі вакуумды қыздыру әдісімен, түрлендіргіштегі оттегіні үрлеу, көмірқышқылдарды араластыру арқылы көміртекті қорытпаларды тазарту және т.б. әдістер арқылы алу кеңінен тарап жатыр.

Ферроқорытпаларды өндіру әдістері

Домна пештерде
Электротермиялық
Металлотермиялық

1-сызба. Ферроқорытпаларды өндіру әдістері

Ферроқорытпаларды домна пештерде өндіру
Домна пештерде өндірілетін ферроқорытпалардың көлемі балқыту өте жоғары температураны қажет етпейтін және жетекші элементтің құрамында аз болатын құймалармен шектелген. Домна пештерінде 9 -- 15% пайыздық домналық ферросилиций, 10 -- 25% пайыздық жылтыр шойын, 70 -- 80% пайыздық көміртекті ферромарганец, 15% пайыздық феррофосфор және тағы басқа құймалар қорытылады. Домна пештерінде балқытылған ферроқорытпалар көміртегімен қаныққан және (электротермиялық әдістермен салыстырғанда) коксты көп шығындау нәтижесінде күкірт және фосформен ластанған. Ферроқорытпаларды өндірудің жалпы көлемі осы әдіспен қысқартылады.
Ферроқорытпалардың электротермиялық өндірісі
Ферроқорытпалардың электротермиялық өндірісі қалпына келтіргішті пайдалану бойынша 2 процесске бөлінеді: көміртекті материалдарды қалпына келтіргіш ретінде қолдана отырып көміртегі арқылы қалпына келтіру және кремний мен алюминийді және олардың қорытпаларын қалпына келтіргіш ретінде ала отырып металлотермиялық қалпына келтіру.
Ферроқорытпалардың электротермиялық өндірісі үздіксіз немесе периодты болуы мүмкін. Ферроқорытпаларды өндірудің үздіксіз процесі кезінде пешті шихтамен біркелкі толтырады; сондықтан пештегі шихтаның деңгейі тұрақты. Пеш түбінде шлактар мен құйманың жиналуына байланысты мезгілмен шығарып отырады. Жоғары температурадағы (1400-2500 ° C) металлургиялық реакциялар аймақтары қатты шихта қабатымен жабылады, сондықтан қалпына келген элементтердің жылу жоғалту мен булануы айтарлықтай төмендейді. Үздіксіз балқыту процессінде жабық қақпағы бар ашық пештерде сондай-ақ жабық пештерде де өндіруге болады.
Ал таза құймаларды алу үшін пештер периодты түрде жұмыс жасайды. Ферроқорытпаларды периодты түрде өндіру кезінде қорытпаны ашық қақпақпен жүргізеді. Құймаларды блоктарға құю осы әдіспен жүзеге асырылады. Ферроқорытпаларды периодты әдіспен өндіру оттекті ковертерде, қатты және сұйық күйдегі вакуумды өңдеу, азотты құймаларды алу кезінде пайдаланылады.
Ферроқорытпалардың металлотермиялық өндірісі
Металлотермиялық әдіс өте төмен көміртекті (0,03%) ферроқұйма алуға мүмкіндік береді. Бірақ қазіргі таңда өте төмен көміртекті таза металл вакуумды өңдеу немесе электролиз арқылы алуға болады, дегенмен кейбір кездерде металоотермиялық әдіс тиімді болуы мүмкін.
Өндірістік маңызы жоғары ретінде металлды хром, көміртексіз ферротитан, феррованадий, феррониобияды алюминотермиялық өндіру, ферромолибден және ферровольфрамды силикотермиялық немесе алюминосиликотермиялық өндіруді атап өтуге болады.
Металлотермиялық процесс - периодты процесс, балқыту отқа төзімді материалмен қапталған арнайы пештерде жүзеге асырылады, шлакты электрлі қыздырған кезде немесе шихтаның бөлігін алдын ала қыздыру кезінде құйма ерітіліп жатқан пешті ванна ауыстырылып тұрады. Жылу шығындарын азайту үшін, демек, қалпына келтіргіштің шығынын азайту үшін және құйманың сапасын жақсарту үшін жартылай үздіксіз немесе үздіксіз пештен тыс еріту жұмыстары жүргізіледі.
Ферроқорытпаларды металлотермиялық өндірудің мағызды артықшылықтар болып мыналар табылады: жаңа цехтарды салуға аз шығынды қажет ету, күрделі құрылғырадың болмауы және қосымша үлкен шығындарсыз әрі тез өндірісті дамыту.
Қазақстандағы 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 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. Зауыттары тұрғызылған.
Қазақстанда ферроқорытпаларды өндіру Ұлы Отан соғысы кезінде басталды. Қазіргі таңға дейін Қазақстан ферроқорытпа өндіруден әлем бойынша алдыңғы қатарлардан орын алады. Қазақстанның қара металлургияны өндіру және экспорттау бойынша алатын орны ерекше. Мысалы, 2017 жылдың өзінде-ақ еліміз Германияға ферроқорытпалардың барлық мөлшерінен 30,4 пайызын жіберген, ол 127,2 млн АҚШ долларын құрайды және 72,3 мың тоннаны қамтып отыр. Қазақстанда қара металлургия Ұлы Отан соғысы жылдарында пайда болды, ал соғыстан кейінгі жылдары республика өнеркәсібінің жетекші саласына айналды. Қазіргі минералды шикізаттың көп түрлерін өндіріп, өндейтін ірі кәсіпорындар бар, олар: Соколов - Сарыбай темір кені өнеркәсібі, Лисаковск кен байыту комбинаты, Теміртаудағы метталлургия зауыты жатады. Қазақстанның қара металлургия өнеркәсіптері ТМД-да алдыңғы қатарда және осы саланың дүниежүзілік даму деңгейіне сәйкес келеді. Елімізден сыртқа 35 проценттен артық прокат және 50 процент ферроқұйма шығарылады. Ферроқұймалы өнеркәсіп Ақсу және Ақтөбе ферроқұйма зауыттарында жолға қойылған. Ақсу фкерроқорытпа зауытында - ферросилиций, Ақтөбе ферроқорытпа зауытында - феррохром шығарылады.

1.2 Ферроқорытпалардың қазіргі таңдағы сапа көрсеткіші
Өнеркәсіптік практикаға жоғары сапалы болаттар мен қорытпаларды алудың жаңа тәсілдерін кеңінен енгізу, металлургиялық агрегаттарда алынатын металдың сапасына қойылатын талаптарды қатайту ферроқорытпалардың сапасын, оның ішінде қолданыстағы стандарттармен реттелмейтін зиянды қоспалардың құрамын одан әрі жақсарту міндетін алға жылжытады. Осыған байланысты соңғы уақытта ферроқорытпалардың барлық түрлеріне олардың жоғары сапасын регламенттейтін кейбір жаңа стандарттар енгізілді.
Ферроқорытпалардың сапасы жетекші элементтің құрамында және тербеліс шектерінде, ілеспе (зиянды) қоспалардың концентрациясымен (С , S, P, Pb, Zn, As, Cu және т. б.) гранулометриялық құраммен, тығыздығымен, балқу температурасымен, металл емес қоспалардың, сондай-ақ оттегінің, сутегінің, азоттың және т. б. сипатталады.
Ферроқорытпалар сапасының негізгі көрсеткіші оның химиялық құрамы және ең алдымен ондағы жетекші элементтің құрамы болып табылады. Қоспалайтын қоспалардың аз массасын пайдалануға мүдделі Болат өндірушілердің талаптарына сәйкес ферроқорытпа өнеркәсібі жетекші элементтің жоғары концентрациясы бар қорытпаларды басым түрде шығарады. Ферроқорытпалардың көпшілігі үшін осы ауытқудың шамасы (+-) 2% шегінде болады, бұл қоспалаушы элементтер құрамының тар берілген шектері бар болатты алуды қамтамасыз етеді.
Марганецке, хромға және темірге арналған аномалия олардың аздаған Атом массаларымен және молибденмен, вольфраммен және т.б. салыстырғанда айқын көрінбейтін металл қасиеттерімен байланысты. Осыған орай, марганецтің металл байланысы беріктігінің күрт төмендеуі байқалады. Ферроқорытпаларды болат ваннаға қосу қоспалайтын элементтердің угарын азайту мақсатында, әдетте, болатты зиянды қоспалардан тазарту мүмкіндігі шектеулі болған кезде балқытудың соңғы кезеңінде жүзеге асырылады. Осыған байланысты ферроқорытпалардағы қоспалардың құрамын ескеру қажет, олардың болаттың қасиеттеріне зиянды әсері анықталған және анықталған А мүмкіндігінше регламенттелуі тиіс.
Ферроқорытпаларда түсті металдардың қоспалары (Cu, Pb, Zn, As, Sn, Sb, Bi) ерекше зиянды болып табылады. Мысалы, болат қорғасынның, қалайының, мырыштың болуы оның механикалық қасиеттері мен суықтай және ыстық күйінде соғылуын нашарлатады. Аталған металдар қоспаларының ерекше ерекшелігі, олар оны жүзеге асырудың әдеттегі әдістері кезінде балқыту барысында металдан іс жүзінде алып тасталмауы болып табылады.
Сондықтан, шихтаның металл бөлігінде және бірінші кезекте ферроқорытпаларда зиянды қоспалардың құрамын шектеуден басқа өзге де шығу жоқ. Бұл мәселе соңғы уақытта ерекше өзектілікке ие болды, өйткені импорттық кендерді мәжбүрлі пайдалану жағдайында және әлемдік нарықта бәсекеге қабілетті отандық ферроқорытпаларды алу мақсатында фосфордың құрамы бойынша өндірілетін ферроқорытпаларда зиянды қоспалардың құрамына қатысты химиялық құрамның тұрақтылығына әрдайым кепілдік бере алмайды.
Осыған байланысты импорттық марганец шикізатын пайдалана отырып, ферроқорытпаларды, атап айтқанда марганецті өндіру процесінде зиянды қоспалардың (түсті металдардың) мінез-құлқын зерттеудің үлкен ғылыми және практикалық қызығушылығын білдіреді.
Қазақстанда ферроқорытпа өндірісінің негізгі мәселелері:
шикізатты ұтымды пайдалануды шикізатты ұтымды пайдалану, әртүрлі кендерден кенді алу және байыту үшін әртүрлі схемаларды әзірлеу және тауарлық мақсатты концентраттарды өндіру;
зарядтау материалдарын дайындау және алдын-ала балқыту әдістерін әзірлеу;
коксқа альтернативті арзан көміртекті реагенттерді технологиялық іздестіру;
аймақтық шикізаттан ферроқорытпалар, шикізат қорытпалары, модификаторлар мен ағындардың кең спектрін балқытуға арналған тиімді технологияларды әзірлеу;
халықаралық стандарттарға сәйкес келетін ірі топтың (ферросиликон, ферромарганец, феррохром) жоғары сапалы ферроқорытпа ерітінділерін алу мәселесін шешуге шиеленісу;
қайта өңдейтін қорытпалардың қайталама әдістерінің жоқтығы;
- өндірістің техникалық-экономикалық көрсеткіштерінің деңгейін төмендету (қазіргі талаптарға сәйкес келмеу);
процестерді автоматтандыру және механикаландырудың төмен деңгейі;
Технологиялық артта қалу және балқыту қондырғыларын ТЭК процестерін ұлғайту және қоршаған ортаға зиянды антропогендік әсерді шектеу, қалдықтарды жоюдың шешілмеген мәселелері.
Ферроқорытпа өндірісінде негізгі тірек әлемдік нарықта бәсекеге қабілетті ферроқорытпалар, ферромарганец және кремнийлі ферроқорытпалар шығаруды ұлғайтуға, әрі қарай әртүрлі ассортименттегі жоғары сапалы легирленген болаттар шығару жөніндегі өндірістерді құру қажет. Қазақстанда қор бойынша әртүрлі және ірі минералдық шикізат кен орындарының болуы қорытпалар мен лигатуралар өндіру, оны қайта өңдеу үшін энергетикалық және өндірістік қуаттарды дамыту және болат пен қорытпалар металлургиясы саласындағы ғылыми - технологиялық әлеует үшін нақты база болып табылады.
Қазіргі кезеңде шикізаттың қолда бар қорларынан сапалы болаттар мен қорытпаларды алудың жаңа технологияларын зерттеу және әзірлеудің неғұрлым өзекті жағдайлары төмендегідей:
аз ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.