Шихта для производства кремния и ферросилиция (FeSi)
Для производства кремния и его сплавов 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 чистьтй кремнезём SiO2.
Кварц — плотный минерал кристаллического строения, его плотность равна 2,65 г/см3. Он относительно дорог и его применяют при производстве кристаллического кремния.
Кварцитами называют кремнистые песчаники, в которых цементируемое вещество и цемент представлены кремнеземом.
Кварцит, используемый при производстве сплавов кремния, должен содержать 97—99% кремнезема при минимальном содержании вредных и шлакообразующих примесей — окисей кальция и магния и особенно глинозема и фосфора (0,02%). Кварцит должен давать минимальное количество мелочи при дроблении и нагревании, его влагопоглощение не должно превышать 2%.
Восстановитель, применяемый при производстве кремния и его сплавов должен обладать:
достаточной механической прочностью;
Высокой реакционной способностью;
низким содержанием в золе вредных шлакообразующих окислов;
невысоким содержанием летучих;
высоким электрическим сопротивлением;
быть дешевым.
Хорошим восстановителем является древесный уголь, уменьшающий спекание шихты, что особенно важно при выплавке высокопроцентных сплавов кремния и при работе на закрытых ферросплавных печах. Из-за высокой стоимости его применяют обычно лишь при выплавке кристаллического кремния и 90%-ного ферросилиция.
Нефтяные или пековые коксы почти не содержат золы, но обладают склонностью графитизироваться при температурах плавки, при этом ухудшается их реакционная способность и снижается электрическое сопротивление. Этот недостаток, а также высокая стоимость ограничивают их применение только производством кристаллического кремния.
Очень перспективны в качестве восстановителей формованный кокс из газовых и слабоспекающихся углей, кокс из бурого угля, обладающие высокой реакционной способностью и электросопротивлением.
При производстве ферросилиция наиболее широко применяют самый дешевый сорт восстановителя — орешек металлургического кокса. Желательно использовать коксик с максимальной реакционной способностью, отличающийся развитой поверхностью, высоким удельным электрическим сопротивлением и минимальным количеством вредных и шлакообразующих окислов в золе. В последние годы широкое применение при выплавке сплавов кремния нашел ангарский полукокс, обладающий высоким электрическим сопротивлением и благоприятным составом золы, содержащей примерно 76% SiO2. Его использование позволило значительно улучшить технико-экономические показатели производства ферросилиция.
Состав различных видов восстановителей приведен в таблице.
При производстве ферросилиция частично используют карборундосодержащие отходы электродного и абразивного производств, содержащие от 20 до 50% SiC. Применение этих отходов эффективно при производстве низкопроцентных сплавов кремния, так как карборунд (SiC) легко разлагается железом с образованием ферросилиция.
Таблица 1. Химический состав восстановителей
Железосодержащим компонентом шихты при производстве ферросилиция является стружка углеродистых сталей. Нельзя допускать использование чугунной стружки и стружки легированных сталей, а также загрязнения стружкой цветных металлов, так как фосфор из чугунной стружки, легирующие и цветные металлы переходят в сплав.
Подготовка шихты к выплавке ферросилиция сводится к дроблению и сортировке их в целях получения заданного однородного гранулометрического состава.
Кварцит дробится и промывается водой для удаления глинистых примесей, а затем подвергается рассеву для отсева мелочи и сортировки по фракциям. Оптимальный размер кусков кварцита при производстве ферросилиция ФС 18, ФС 25, ФС 45 должен составлять 25—60 мм, а при выплавке ФС 75 и ФС 90 50—100 мм. Кварц, применяемый при производстве кристаллического кремния, дробится до кусков размером менее 50 мм.
Коксик подвергается дроблению и грохочению для получения фракции размером 6—20 мм. Размер кусков, используемых в производстве кристаллического кремния нефтяного и пекового кокса, должен быть равен 5—15 мм, а древесного угля 10—80 мм.
Железновитую стружку дробят до размера 50 мм. Следует стремиться к тому, чтобы в подготовленной шихте размеры кварцита, так и коксика были возможны более однородными и чтобы не попадались как крупные, так и мелкие куски и того и другого. Наличие мелочи ухудшает газопроницаемость колошника, крупный коксик резко отрицательно сказывается на глубине посадки электродов, а крупный кварцит ведет к обгару электродов, затруднениям в работе летки. Читать далее >>
Смотрите видео на металлургическую тематику в нашем новом разделе - "ВИДЕО" Читайте также:
