Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Технология производства ферровольфрама FeW

Производство ферровольфрама ведется из вольфрамитового и шеелитового концентратов, в которых содержание WO3 доходит не менее чем до 55—65%. В качестве восстановителя при производстве ферровольфрама используют мелочь пекового кокса, гранулированный ферросилиций (68—80% Si) и дробленые отходы от выплавки силикокальция, а при металлотермической плавке — первичный алюминий. Железо вводят в виде стружки или мелкой обрези простых углеродистых сталей.

При температурах производства ферровольфрама (около 2000° С) наблюдается восстановление и переход в ферровольфрам в значительных количествах марганца и кремния. Поэтому сплав рафинируют под окислительными шлаками, содержащими 10—15% WO3. В мировой практике ферровольфрам получают обычно углетермическим процессом плавкой «на блок», когда в процессе плавки ферровольфрам кристаллизуется и извлекается из ванны печи в твердом состоянии. Подготовка плавильной ванны, дробление блока и сортировка загрязненного сплава связаны с дополнительными потерями вольфрама и значительной затратой ручного труда. Это делает такой процесс менее экономичным по сравнению с углетермическим способом плавки с вычерпыванием сплава и периодическим выпуском шлака.

Таблица 1. Химический состав ферровольфрама

Химический состав ферровольфрама

По этому способу плавку ведут в трехфазных ферросплавных печах с вращающейся ванной мощностью 2500—3500 кВА при линейном напряжении 149—187 В. Скорость вращения ванны печи — 1 оборот за 20 мин. Новую печь футеруют магнезитовым кирпичом. В дальнейшем в печи образуется гарниссаж — металлическая чаша из высокопроцентного (>80% W) ферровольфрама, являющаяся рабочей футеровкой.

Шихту рассчитывают с учетом следующего перехода элементов в сплав, %: 15 S, 30 Sn, 15 As, 100 Р, 100 Сu, 100 Mo. Содержание закиси марганца в сшихтованном концентрате зависит от количества шеелита и должно составлять при его содержании, равном 10%, не более 11,5%, при 30% шеелита — не более 9,5% и при 50% шеелита — не более 7,5%.

Колоша шихты содержит 100 кг концентрата и 8—10 кг кокса. Количество железной стружки рассчитывают исходя из содержания окислов железа в шихте и условия получения сплава, содержащего -74% W. Расход ферросилиция составляет 7—10 кг на 100 кг концентрата (увеличиваясь по мере повышения дачи шеелитового концентрата в шихте с 30 до 80%) и отходов силикокальция 3 кг на 100 кг концентрата

Производство ферровольфрама ведут периодическим процессом. В начале плавки заправляют борта с целью сохранения металлического гарниссажа путем заливки поврежденных мест жидким сплавом, взятым с подины печи, и дачи в эти места отходов, получаемых при разделке сплава. Оставшийся в печи после выпуска шлака, ферровольфрам имеет следующий примерный состав, %: 52—50 W; 33Fe; 5—7 Si; 2,4 Mn; 0,2—1,9 С; 0,09 Cu; 0,02 As; 0,07 Sn; 0,04 S; 0,03 P; 0,90 Mo. Рафинирование его ведут при напряжении 178—187 В рафинировочным шлаком примерно следующего состава, %: 18—22 WO3 16—21 FeO; 28—33 SiO2; 10—15 MnO; 8—11 СаО; 1,2—3,0 MgO; 1,8—3,0 Al2O3.

Для облегчения процесса рафинирования в печь задают полностью навеску железной стружки, рассчитанную на всю плавку, в результате чего снижают содержание вольфрама в сплаве, а следовательно, и его вязкость. Завалку концентрата ведут небольшими порциями, чтобы обеспечить прогрев ванны печи.

Окисление примесей протекает по реакциям:

  • 2С + 2/3CaWO4 - 2/3W + 2/3СаO + 2СO;
  • G° = 439 615 - 342,9 Т Дж/моль (105 000 - 81,9 Т кал/моль);

  • Si + 2/3CaWO4 = 2/3W + 2/3CaO + SiO2;
  • G° = 242 834 - 32,36 T Дж/моль (58 000 - 7,73 T кал/моль);

  • 2Mn + 2/3CaWO4 = 2/3W + 2/3CaO + 2MnO;
  • G° = 177 100 - 3,18 T Дж/моль (42 300 - 0,76 T кал/моль);

  • 2C + l/2FeWO4 + 1/2 [W + Fe] + 2CO;
  • G° = 92 470 - 253,72 T Дж/моль (22 200 - 60,6 T кал/моль);

  • Si + l/2FeWO4 = 1/2 [W + Fe] + SiO2;
  • G° = -581 965 + 121,5 T Дж/моль (-139 000 + 29,02 T кал/моль);

  • 2Mn + l/2FeWO4 = 1/2 [W + Fe] + 2MnO;
  • G° = -477 295 + 85,96 T Дж/моль (-114 000 + 20,53 T кал/моль).

В конце рафинирования (в, последний час) начинают загрузку концентрата с коксом, чтобы навести рабочий шлак, содержащий — 10% WO3. Процесс активной рафинировки обычно заканчивается интенсивным кипением ванны, по окончании которого при соответствии состава сплава заданному начинают его вычерпывание. Ферровольфрам вычерпывают по всей поверхности ванны с помощью специальной машины стальными ложками, вмещающими 50 кг сплава.

Главная задача в этот период состоит в поддержании сплава в тестообразном состоянии. Поэтому в этот период работают на напряжении 149 В, что снижает потери тепла и обеспечивает прогрев ферровольфрама, и проводят завалку концентрата небольшими порциями (100—200 кг). Кокс дают только для поддержания нормального рабочего шлака при содержании в нем —10% WO3. Нормально с каждой колоши заваленного концентрата вычерпывается 65—70 кг сплава. К концу вычерпывания сплава завалку концентрата прекращают. Содержание WO3 в шлаке снижается до 5—8%.

Далее довосстанавливают шлак для того, чтобы обеднить его перед выпуском из печи по содержанию окиси вольфрама, присаживая для этого ферросилиций и небольшое количество кокса. Конечный шлак получают примерно следующего состава, %: 0,05—0,20 WO3; 45—50 SiO2; 0,3—2,0 FeO; 15—20 MnO; 25—32 CaO. Если в шлаке содержится более 0,03 WO3, его направляют на переплав.

При производстве ферровольфрама могут получиться отклонения от нормального хода процесса, обусловленные следующими причинами:

  • кремнистый, марганцовистый или углеродистый сплав указывает на то, что рафинировка прошла холодно, длительность рафинировки была недостаточна и, возможно, что в этот период шлак был обеднен;
  • образование «грязного» сплава или смеси сплава с концентратом на подине может произойти в случае завалки концентрата в непрогретый шлак при чрезмерной завалке концентрата;
  • работа на очень богатых по содержанию WO3 шлаках может привести к разрушению гарниссажа.

Вычерпанный ферровольфрам загружают в очистной барабан, затем сплав дробят и упаковывают в тару.

Важной задачей при выплавке сплава является предотвращение потерь вольфрама, стоимость которого в сырье составляет 97% от стоимости сплава. Это достигается загрузкой концентрата, упакованного в мешках, тщательным сбором и переплавом всех вольфрам-содержащих отходов, обеспечением выпуска отвального шлака, содержащего <0,1% WO3, и надлежащей системой пылеулавливания, для чего на печи последовательно устанавливают батарейные циклоны и электрофильтры.

К.п.д. батарейных циклонов по содержанию в пыли WO3 равен —55%, а электрофильтров —70—90%.
Пыль из электрофильтров в значительной части представляет собой сконденсированные возгоны и имеет следующий примерный состав, %:23,5 WO3; 1,29 Mo3; 8,72 MnO; 11,94 FeO; 4,27 Al2O3; 6,99 SiO2; 10,37 СаO; 0,38 Cu; 6,67Р; 3,21Bi; 1.O1 Sn; 0,29 Sb; l,93 Zn; 0,26 As; 0,18 P; 0,66 S; 2,9 C и 7,8 K2O + Na2O.

Уловленную пыль окомковывают и затем переплавляют в герметизированной печи и получают свинцововисмутовый сплав, содержащий примерно, %: 40—50 Р ; 45—50 Bi и 5—8 Sn. Этот сплав направляют на заводы цветной металлургии. Шлак содержит, %: 30— 50 WO3; 0,02—04 Рb; 0,1 В; 0,1—0,3 Cu; 0,46—l,18 Zn; >5 SiO2; 7—10 СаO; 5—10 MnO.

На 1 базовую тонну ферровольфрама (72% W) расходуется 1530 кг вольфрамового концентрата (60% WO3), 108 кг 75%-ного ферросилиция, 44 кг отходов силикокальция, 87 кг пекового кокса, 102 кг железной стружки и 3550 кВт-ч электроэнергии. Извлечение вольфрама составляет 99%.

Иногда высокопроцентный ферровольфрам (82—84% W) получают алюмотермическим методом из шеелитового концентрата в электропечи. Читать далее >>

Источник [4] → список литературы.



Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Производство ферросплавов
Вернуться на главную: Черная металлургия