Здесь можно найти образцы любых учебных материалов, т.е. получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Электрокорунд нормальный плавкой на выпуск

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 15.05.2012. Сдан: 2011. Страниц: 14. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


    Аналитическая часть
 
   
      Характеристика  абразивного материала и его  область применения
 
   Электрокорунд - искусственный абразивный материал, в состав которого входят преимущественно  закристаллизованный глинозём (алюминия окись) в форме ?-фазы (корунда), а также окислы кремния, титана, кальция и железа. Получают плавкой глинозёмсодержащего сырья в дуговых печах с последующей кристаллизацией расплава. Плотность электрокорунда (кроме сферокорунда) 3,9-4,0 г/см3, микротвёрдость 19-24 Гн/м2. Электрокорунд нормальный - электрокорунд, состоящий из корунда (до 95%) с небольшой примесью шлаков и ферросплава, широко используется для обработки металлов. Применяется для обработки высокопрочных сплавов, при скоростном и прецизионном шлифовании. Электрокорундовые зёрна, порошки и микропорошки составляют около 80% общего объёма производства абразивных материалов. Благодаря высокой огнеупорности, стойкости в кислотах и щелочах, хорошей теплопроводности, малому термическому расширению и низкой электропроводности электрокорунд широко применяется также для изготовления огнеупорных, химически инертных изделий, керамических деталей электровакуумных приборов, изоляторов и т. д. Электрокорунд используют и как наполнитель в жароупорных бетонах и массах для набивки тиглей индукционных печей. Значительное количество электрокорунда потребляет чёрная металлургия (получение синтетических шлаков для рафинирования жидкой стали). Области использования его непрерывно расширяются.
   Электрокорунд нормальный — абразивный материал, представляющий собой технический продукт, содержащий 93—98% минерала корунда и различные примеси, связанные в минералы.
   Основная  составляющая электрокорунда нормального  — минерал корунд имеет высокую  микротвердость (20,0—26,0 ГПа) и высокую  шлифующую (абразивную) способность (до 0,06 г).
   Производят  электрокорунд плавкой в дуговых  электропечах шихты — смеси сырьевых материалов — бокситов и углеродистого  материала, осуществляя восстановительную плавку с переводом окислов железа, кремния и части титана в ферросплав.
   Содержание  А12O3 при этом повышается до 96-98 %. Основной минеральной фазой нормального электрокорунда является -Аl2O3, называемый физическим корундом, т. е. таким, который обладает высокими абразивными свойствами. Массовая доля примесных оксидов в зависимости от сорта шлифматериалов не превышает, %: 0,3 и 0,8 Fе2O3; 0,7 SiO2; 0,3 и 1,6 СаО, а количество магнитного материала не более 0,08 и 1,3%. Содержание оксидов титана различного состава в пересчете на ТiO2 должно быть не менее 1,6 и 2,4 %. Оксид кальция является исключительно вредной примесью. В структуре электрокорунда СаО образует с А12O3 гексаалюминат кальция СаО•6А12O3, кристаллизующийся в виде самостоятельной фазы, не обладающей абразивными свойствами. В связи с этим для производства нормального электрокорунда пригодны бокситы и углеродистые восстановители с низким содержанием СаО. 

   1.2. Существующие схемы выплавки и обоснование выбранной технологии 

   Нормальный  электрокорунд получают в дуговых  электропечах мощностью 5-7 МВ-А при  плавке «на блок» и 10 МВ-А при плавке «на выпуск». При плавке на выпуск и при плавке на блок количество технологических операций примерно одинаково. Однако содержание и их характер в ряде случаев имеют существенное различие, хотя конечными продуктами является кусок нормального электрокорунда, который по своему химическому составу и другим показателям, характеризующим его качество, должен отвечать требованиям единых технических условий. Согласно действующему стандарту СТП-2-214-79 «Материал абразивный. Электрокорунд нормальный», массовая доля Al2O3 в отмагниченной пробе должна быть не менее 91 %, а количество магнитного материала не более 2,0%. После разделки слитка (при плавке на выпуск) размер кусков должен быть менее 300 мм.
   Плавка  на выпуск осуществляется в электропечах, значительно превосходящих по мощности печи для плавки на блок. Опыт показал, что плавка на выпуск характеризуется высокой концентрацией мощности в объеме расплава, более постоянным тепловым режимом, что позволяет осуществить несравненно белее полное выделение ферросплава и получить однородный продукт в слитках.
   Процесс плавки на выпуск состоит из следующих  стадии: розжиг печи; дозировка и  подача шихты в электропечь; плавка электрокорунда; проплавление колошника; выпуск расплава в изложницу; выпуск ферросплава; кристаллизация расплава электрокорунда, остывание и разделка слитков.
   Розжиг  вновь включаемой электропечи или  печи после длительной остановки ничем не отличается от розжига печи при плавке на блок.
   Дозировка и подача шихты в электропечь играют существенную роль в организации процесса плавки на выпуск. Дозирование по массе обеспечивает достаточную точность этой операции. Основная трудность состоит в том, что при дозировке боксита фракции 50—10 мм и углеродистого материала фракции 5—1 мм происходит сегрегация — разделение в бункерах, емкостях и пр. Для сохранения однородности шихты в печи ее подают небольшими порциями (0,5—1 т) по течкам. Конечно, сегрегация шихты может быть полностью ликвидирована, если шихту к плавке готовить окатыванием   или   брикетированием  тонкоизмельченных   компонентов.
   Плавка  электрокорунда производится при подаче в печь за первые 2—3 ч всей необходимой шихты. В последующие 3 ч осуществляется проплавление колошника с образованием расплава нужного качества. В этих часы происходит вскрытие колошника и отбирается штанговая или ковшевая проба расплава, по которой расплав корректируют.
   Вновь подготовленная изложница должна быть установлена под леткой сразу  после отправки предыдущей изложницы, наполненной электрокорундом.
   Режим плавки на каждой электропечи отрабатывается так, чтобы в электропечи наплавлялось столько расплава, сколько нужно  для заполнения изложницы. При наплавлении  большего количества расплава, чем  может принять изложница, требуется  прекратить выпуск, а это — сложная и трудоемкая операция. Очко изложницы забивают конусами — пробками, изготовленными из электродной массы с песком или из углеродистого материала,  смешанного с глиной.
   Действенным средством против переполнения также  является снижение нагрузки,   а если  нужно — то и  выключение электропечи.
   Совершенно  недопустим так называемый метод  загущения расплава в электропечи путем подачи углеродистого материала, шихты или чистого боксита. Часть указанных материалов увлекается расплавом в изложницу, и после прекращения выпуска расплав в изложнице покрывается коркой, под которой идут восстановительные процессы с выделением большого количества газов. Давление газов достигает десятков и даже сотен атмосфер, что приводит к самопроизвольному разлому слитков, часто с выбросом расплава, опасным и для обслуживающего персонала, и для оборудования.
   Выпуску расплава в изложницу предшествует разработка очка летки примерно за 30—40 мин до ожидаемого выпуска. Путем  кислородного прожига разрабатывается отверстие диаметром 50—100 мм и глубиной 700—1000 мм (в зависимости от мощности электропечи). Кислородный прожиг проводят с помощью стальных толстостенных трубок диаметром 15—17 мм с подачей кислорода под давлением до 1,5 МПа.
   После того как закончена доводка и  получен расплав нужного качества, плавильщик или мастер подает команду горновому для вскрытия очка летки. При правильной. подготовке для прожига вскрытие  очка  летки  занимает  всего   5—15 мин.
   Выпуск  расплава электрокорунда в изложницу  объемом 25 т продолжается 10—15 мин. Из струи расплава отбирается штанговая или ковшевая проба. После выпуска расплава из электропечи очко летки забивают пробками, состав которых приведен выше.
   Выпуск  ферросплава производят через 3—4 выпуска  электрокорунда. Как правило, вскрытие очка ферросплавной летки проводится электрическим прожигом с помощью стального прута — лома диаметром 20—30 мм, который подключается к шунтовому устройству на печи или к особому трансформатору. Прожигают отверстие диаметром 50—80 мм, глубиной 500—800 мм (в зависимости от мощности электропечи). Если ферросплавная летка забита, электрокорундом, то применяют кислородный прожиг. Последний используют и для окончательного прожига летки.
   После полного выхода ферросплава из печи летку заделывают   пробками   (конусами). 

   
      Теоретические основы получения электрокорунда нормального.
 
   Нормальный  электрокорунд получают электроплавкой бокситов в присутствии углерода (антрацита или нефтекокса) в количествах, обеспечивающих восстановление оксидов железа, кремнезема и некоторых других примесей.
   Процесс получения электрокорунда заключается  в выделении глинозема из бокситов путем восстановительной плавки. Окислы Fе2O3, SiO2 и TiО2, сопутствующие глинозему в боксите, восстанавливаются, а глинозем, переходя в корунд (?-А1203), образует крупные кристаллы. В период плавки осуществляются следующие процессы:
   1) восстановление окислов железа, кремния и титана, сопутствующих глинозему в боксите;
   2) образование ферросплава из восстановленных  металлов;
   3) рафинирование расплава, т. е. осаждение образовавшегося ферросплава на под печи;
   4) кристаллизация расплава с образованием  возможно более крупных кристаллов  корунда.
   Получение электрокорунда нормального является сложным электротермическим процессом. Возможность выделения глинозема основана на большем сродстве кислорода к алюминию по сравнению с другими металлами, окислы которых содержатся в боксите. О степени сродства кислорода к металлам, а также о прочности окисла в условиях температуры Т судят по величине свободной энергии системы ?F ,а также по изменению теплосодержания ?H и энтропии ?S, так как 

?F=?H-T?S. 

   Изменение свободной энергии реакции, протекающей  в стандартных условиях при парциальных давлениях, равных единице, находят по следующему уравнению:
?FoT= -RT ln Kp
откуда
ln Kp= -?FoT/RT, или Kp= -?FoT/4,575T, 

где ?Fo — свободная энергия при температуре Т и давлении р = 1 атм,
ln Кр — логарифм константы реакций;
R — газовая постоянная;
Т — температура в °К.
   Чем больше отрицательная величина свободной  энергии (?FoT) реакции образования окисла, тем химически прочнее будет данный окисел.
   В табл. 7 приведены характеристики окислов  при образовании их из элементов  по теплосодержанию ?H° при 298° К.
   Из  сопоставления данных (отнесенных к 1 молю кислорода), приведенных в таблице, следует, что железо, кремний и титан имеют меньшее сродство к кислороду, чем алюминий, а следовательно, окислы их могут быть восстановлены при меньшей температуре, чем окись алюминия. Магний и кальций в свободном состоянии  

Характеристики  окислов по теплосодержанию, свободной энергии и энтропии
Вещество  
-?H0298
 
-?F0298
 
 
F0298 в ккал/
моль-град
 
ккал/моль окисла
ккал/моль кислорода ккал/моль окисла ккал/моль кислорода
 
?-А1203 (корунд)
400,2 266,08 376,77 251,18 12,186
СаО (кристаллическая) 151,7 303,4 144,4 288,9 9,5
FеО 63,7 127,4 58,4 116,8 12,9
203 196,5 130,34 177,1 118,06 21,5
304 268,0 133,5 242,4 121,2 35,0
MgO 143,84 287,68 136,13 272,26 6,4
SiO2 (кварц) 210,2 210,2 192,4 192,4 10,0
TiO2 (рутил) 225,5 225,5 203,8 203,8 12,4
   обладают  большим сродством к кислороду, чем алюминий, следовательно, они  могут быть восстановлены только при более высокой температуре, чем алюминий.
   О прочности окислов можно судить по упругости диссоциации:
   2МеO - 2Ме + O2.
   Значения  упругости диссоциации различных окислов, входящих в состав боксита, при температуре 1600° С приведены в табл. 8, а полуторной окиси железа при различных температурах — в табл. 9. 

   Таблица 1.8
   Упругости диссоциации различных окислов  при 1600° С 

Окисел Упругость диссоциации Окисел Упругость диссоциации  РО2 в ат
А12O3 1.10*10-20 MgО 3,24*10-14
СаО 1*10-26 SiO 6,92*10-16
FеО 4.65*10-9 TiO2 1,05*10-17
Сr2O3 7,94*10-13 CO 1*10-15
При мечание. Упругость диссоциации Fe3O4 при 1452° С составляет 1 ат.
 
    Упругость диссоциации Fе2O3 в зависимости от температуры
Температура в °С Упругость диссоциации  РО2 в ат Температура в  °С Упругость диссоциации  РО2 в ат Температура в °С Упругость диссоциации РО2 в ат
1100 2.6*10-5 1383 0,21 1500 3
1200 9,2*10-4 1400 0,28 1600 25
1300 19,7*10-3 1452 1,0 1700 165
 
   Из  табл. 8 видно, что окислы железа, кремния  и титана характеризуются термической диссоциацией в большей мере, чем глинозем, поэтому они могут быть восстановлены раньше глинозема. При этом условия восстановления данных окислов все более затрудняются по мере снижения их концентрации в продукте.
   При температуре 1383° С упругость диссоциации  полуторной окиси железа (табл. 9) достигает 0,21 ат, т. е. значения парциального давления кислорода в атмосфере. При температуре же выше 1500° С парциальное давление достигает значений десятков атмосфер, что свидетельствует о том, что окислы железа при высоких температурах обладают значительной летучестью.
   Упругость диссоциации окисла может быть определена из величины константы равновесия. Для реакции FeO-Fe +1/2O2
   ?F0 = +61960 -14.55 T
   При условии, если закись железа находится  в стандартном состоянии, логарифм константы
   Lg Kp = ? lg РО2 = - ?F0T/4.575T
   oткуда
   ? lg РО2 = -61305 + 14.59T/4.575T +3.16
   Как видно из уравнения, с ростом температуры величина упругости диссоциации окисла растет.
   Данные  табл. 8 показывают, что упругость  диссоциации окислов, участвующих в плавке электрокорунда, незначительна, поэтому для проведения восстановительного процесса следует применять восстановители.
   В качестве восстановителя при плавке электрокорунда нормального применяют углеродистые материалы, главным образом малозольный антрацит. Применение углеродистого восстановителя основано на том, что в определенном интервале температур он обладает большим сродством к кислороду, чем металлы, и что в этих условиях упругость диссоциации окиси углерода ниже упругости диссоциации окислов металлов. Следовательно, углерод будет окисляться за счет кислорода окислов, присутствующих в боксите.
   Расчет  температуры начала восстановления окислов, находящихся в свободном (стандартном) состоянии, углеродом или актив- 

   Рис. 1. Зависимости стандартных свободных  энергий ?F образования окислов от температуры Т:

    1 — 2С + О2 = 2СО; 2 — 4Fе3O4 + O2 = 6Fе2О3; 3 — С + O2 = СO2; 4 — 2Fe + O2= = 2FеО; 5 — 4/3 Cr + О2 = 2/3 Cr2O3; 6 — 4Na + O2 = 2Na2O; 7 — 2Мn + O2 = 2МnО; 8 — Si + О2 = SiO2;    9 — Тi + O2;    10 — 4/3Аl + О2 = 2/3А12О3;   11 — 2Mg + О2 = = 2МgO; 12 — 2Са + O2 = 2СаО; М — точки плавания 

   ными  металлами может быть произведен с помощью графиков, выражающих изменение свободной энергии данных соединений в зависимости от температуры. Восстановление окисла углеродом до металла будет возможно только в том случае, если свободная энергия образования окиси углерода при температуре реакции будет более отрицательной, нежели свободная энергия образования окисла данного металла.
   На  рис. 1 показаны зависимости свободной энергии образования окислов от температуры как для металлов, так и для окиси углерода [15]. Как видно из рисунка, с повышением температуры величина свободной энергии образования окислов металлов возрастает, а окиси углерода уменьшается. Участки кривых изменения свободной энергии до изменения агрегатного состояния металла или окисла представляют собой прямые, имеющие наклон вверх.
   Точки пересечения кривых 2—12 изменения свободной энергии образования окислов металлов с кривой 1 изменения свободной энергии образования СО характеризуют температуру начала восстановления окислов металлов углеродом. Выше точек пересечения металлы по их сродству к кислороду меняются местами, и реакции восстановления будут протекать в обратном направлении. Это обстоятельство может привести при высоких температурах не только к восстановлению окислов металлов углеродом, но и к вытеснению, например, алюминием и кремнием тех металлов, окислы которых при данных температурах имеют большие величины энергии образования.
   При наиболее низкой температуре происходит восстановление углеродом окислов  железа (кривая 4 пересекается с кривой 1 при температуре 700° С). При температуре 1585—1600° С начинает восстанавливаться окись кремния (кривая 8); выше 1700° С — окись титана (кривая 9), при 1850° С — окись магния (кривая 11). Далее при 2100° С восстанавливаются окись алюминия (кривая 10), а при 2200° С — окись кальция (кривая 12). Указанные температуры являются началом восстановления свободных окислов.
   Все рассуждения, приведенные выше, относятся  к восстановлению окислов, находящихся в свободном состоянии.
   В боксите содержатся окислы различной  концентрации, поэтому температуры восстановления будут зависеть также и от концентрации окислов, т. е. от их активности в расплаве.
   Константа реакции восстановления окисла углеродом МеО + С = Ме + СО напишется
   Kp = рCOa Me/a MeO aC
   где рсо — упругость окиси углерода в ат;
   аMe; аMeO; аC — активность соответствующих веществ.
     Активность чистых веществ (твердых  и жидких) при соответствующих температуре и давлении (обычно средних) принимают равной единице, а активность газов приравнивают парциальному давлению данного газа, если его давление невелико.
   Результаты  приближенных расчетов показывают, что  коэффициенты активности окислов, сопутствующих глинозему, проявляют себя различным образом. Концентрация окиси алюминия по мере восстановления других окислов возрастает. Молярная доля окиси алюминия в условиях плавки при температуре не выше 2300° К составляет 0,89—0,98 (около 92—98 вес. %). Активность окиси алюминия в этих условиях может достигать 250, а это значит, что коэффициент активности окиси алюминия возрастает почти в 260 и более раз.
   Концентрация  закиси железа в расплаве по мере восстановления снижается и в конце плавки достигает ~0,5 вес. %. Молярная доля закиси железа в расплаве к концу плавки колеблется от 0,003 до 0,006, а активность не превышает 0,16-10-5. Отсюда видно, что коэффициент активности закисного железа резко снижается, достигая (0,З—0,5)*10-3. В этих условиях уже нельзя восстановить закись железа углеродом, не восстанавливая окиси алюминия. То же самое происходит и с двуокисью кремния, при восстановлении которой углеродом коэффициент активности снижается до 0,08. Это значит, что понизить содержание двуокиси кремния менее 0,5 вес. % не удается, иначе начнется восстановление окиси алюминия.
   В реакциях восстановления могут участвовать  не только углерод, но также газы, промежуточные соединения, металлы и карбиды металлов. Все это приводит к сложному процессу перемещения примесей в ванне. Наиболее интенсивно реакции восстановления протекают в зонах горения дуг в результате перегрева и влияния активных газов на процессы восстановления. Достаточные скорости течения процессов восстановления обеспечиваются возможно лучшим контактом восстанавливаемого окисла с восстановителем.
   В металлургических процессах большое  значение имеет газообразный восстановитель СО, вступающий во взаимодействие с сырьем, находящимся в твердом состоянии.
   В нашем случае окись углерода сможет служить восстановителем на колошнике печи для окислов железа и частично для окислов кремния и титана.
   Из  сказанного выше следует, что сопутствующие глинозему окислы боксита (кроме окиси кальция) восстанавливаются при более низких температурах, чем сам глинозем и поэтому имеется полная возможность получения нормального злектрокоруида восстановительной плавкой, что и осуществляется в электрической печи. Однако восстановление примесей не идет до конца. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   2.Основная часть.
   2.1. Характеристика шихтовых материалов и расчет шихты
   Основным  сырьем для производства нормального  электрокорунда являются боксит, углеродистый восстановитель и вспомогательные материалы такие, как железная стружка, окалина, возвратные материалы (шлак, старая шихта).
   Бокситы, их генезис и месторождения. Бокситы  являются распространенной горной породой, состоящей из гидратов глинозема с примесью окислов железа, кремния и др. Глинозем присутствует в боксите в виде гидрата окиси алюминия (одногидрата или тригидрата). Особенно распространены три вида гидратов: диаспор, бемит и гидраргиллит.
   Диаспор — одногидрат глинозема [АlO (ОН)] — имеет 85,07% А12O3 и 14,93% Н2O. Его удельный вес составляет 3,4 г/см3, а твердость — 6,5—7. Диаспор кристаллизуется в ромбической системе. Обычная форма кристаллов — плоские призмы. При обезвоживании диаспор превращается непосредственно в ?-глинозем.
   Бемит также является одногидратом глинозема. Его плотность составляет 3,0 г/см3. Отличается от диаспора он параметрами кристаллической решетки. Кристаллизуется он, как и диаспор, в ромбической системе. При обезвоживании бемит превращается сначала в ?-глинозем, а потом в ? -глинозем.
   Как и диаспор, бемит является природным минералом, входящим в состав боксита, кроме того, он может быть получен при обезвоживании гидраргиллита при 250° С.
   Гидраргиллит  — тригидрат окиси алюминия Al (ОН)3 — имеет 65,4% Аl2O3 и 34,6% Н2O. Его плотность составляет 2,2 г/см3, а твердость — 2—3. Кристаллизуется гидраргиллит в моноклинной системе в виде табличек.
   Глинозем  — типичное амфотерное химическое соединение, которому в равной степени присущи основные и кислотные свойства. Благодаря своему амфотерному характеру, глинозем может растворяться и в кислотах, и в щелочах. Особенно легко растворяются бемит и гидраргиллит.
   Гамма-глинозем (? -A12O3) является безводной окисью алюминия, его удельный вес составляет 3,77; он обладает большой дисперсностью и гигроскопичностью. Впервые ? -глинозем описан в 1925 г. Он образуется при обезвоживании бемита и гидраргиллита и кристаллизуется в кубической системе. При нагревании в соответствующих условиях у-глинозем переходит в ?-глинозем (корунд).
   Безводная окись алюминия (? -А12O3) — корунд встречается в природе. Все виды гидратов окиси алюминия при достаточном нагревании переходят в корунд.
   Удельный  вес боксита колеблется от 2,9 до 3,5 г/см3 в зависимости от содержания железа. Химический состав также колеблется в широких пределах. Несмотря на то, что бокситы известны уже более 140 лет, по вопросу их происхождения нет единого мнения.
   Приведены некоторые из гипотез происхождения бокситов.
   1. Бокситы являются остатком после  выщелачивания известняков.
   2. Бокситы представляют собой продукт выветривания земной коры с последующим механическим перемещением остаточного продукта, находящегося в коллоидном состоянии (С. Ф. Малявкин)
   3. Бокситы являются химическим  осадком, образовавшимся при разложении  алюминиевых, железных и титановых  солей в момент поступления их в водоемы — моря и озера.
   Мировые разведанные запасы бокситов определяются примерно в 1 млрд. т.
   Химический  состав бокситов некоторых месторождений  различных стран приведен в табл. 12. 
 
 
 

Химический  состав бокситов месторождений некоторых стран
Страна Хи ми ческий  состав бокситов в %   MSiO2
 
 
Аl2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 СаО Н2O  
 
Венгрия 57—66 2—7 12—24 2,2-3,5 0,2—1,0 14—16 9—20
Греция 52—60 2—6 24—29 1,6—2,5 0,2—0,5 11—14 10—26
Нидерландская Гвиана 60—61 2— 2,5 2,5-3 2,5—3,5 0—0,5 29—31 24—30
Гвиана 59—88 1,5—2 3—6 2,0—3,5 0,1 29—30 29—40
Италия 54—58 2—4 22—26 2,0—3,0 12—15 17—27
КНР 66—85 5—10 1,5—10 2,0—3,5 0,3—0,5 13—14 8,5— 13
Румыния 55—65 2—6 20—30 2,5—3,0 10—13 10—27
США (штат Арканзас) 57—60 4—7 2—7 2,5—3,5 0,1-0,18 28—30 8—12
Франция 57—62 3—5 18—26 3,0—4,0 10—12 10—15
Югославия 46—56 1—4 20—24 2,5-4,0 15—24 14—40
   Железо  присутствует в бокситах в виде гематита (Fе2O3), а кремнезем частично в виде кварца и опала, а частично в связанной форме шамуазита (ЗFеО*ЗАl2O3*2SiO2*ЗН2O). Титан в виде рутила, а кальций и магний в виде карбонатов присутствуют в боксите.
   Абразивная промышленность предъявляет определенные требования к качеству сырья. Боксит должен содержать максимальное количество А12O3. Кремнезем является нежелательной примесью, так как требует большой затраты энергии на восстановление. Окислы кальция и магния — наиболее вредные примеси, потому что они снижают качество продукта. Содержание окислов железа обычно не ограничивается, так как они лето восстанавливаются, но находятся в тесной связи с температурой плавления боксита, которая играет существенную роль при плавке электрокорунда. Окись титана не оказывает вредного влияния на корунд, и ее содержание не ограничивается. Гидратная вода и влага отрицательно влияют на процесс плавки электрокорунда, вызывая расстройство работы печей (выбросы и т. д.) и перерасход электроэнергии.
   При производстве электрокорунда к бокситу  предъявляются следующие требования:
   1) кремневый модуль должен быть  не меньше 10;
   2) содержание окиси кальция не  должно быть больше 0,5 %;
   3) количество кусков размером менее  10 мм в боксите не должно превышать 15%.
   Углеродистый  восстановитель и вспомогательные  материалы.
   В качестве восстановителя при производстве электрокорунда нормального применяют малозольные сорта антрацита. Это вызвано необходимостью избежать введения примесей, понижающих качество электрокорунда.
   Количество  восстановителя обосновывают расчетом. Он обычно составляет около 7—8% от веса боксита. Применение антрацита обусловлено  его достаточной чистотой и относительной  дешевизной по сравнению с другими углеродистыми материалами.
   Крупность антрацита берут 3—5 мм. Для обеспечения лучшей его реакционной способности обычно используют антрацит крупностью 3 мм. Согласно ГОСТу 3253—52, антрацит должен содержать не более 5% влаги; 2% серы; 3,5% летучих.
   Кроме антрацита, при производстве электрокорунда нормального используют ряд вспомогательных материалов.
   Железная  стружка добавляется в шихту  для обеспечения требуемых магнитных свойств ферросплава, а также с целью утяжеления ферросплава (увеличения его удельного веса). В процессе плавки окислы, сопутствующие глинозему, восстанавливаются до металлов, образуя сложный по составу ферросплав. Основными его составляющими являются железо и кремний. Чем больше боксит содержит двуокиси кремния, тем больше необходимо добавлять железной стружки.
   Для получения  качественного шлифзерна ферросплав должен быть магнитным и полностью  извлечен из электрокорунда путем магнитной  сепарации. Сплав, содержащий 18—20% Si не обладает магнитными свойствами. С увеличением содержани я кремни я удельный вес ферросплава падает и ухудшаются условия его осаждения на дно ванны в процессе плавки.
   Для получения  ферросплава, содержащего 9—15% Si, в шихту добавляют   железную   стружку.  При плавке на бокситах с кремневым модулем Al2O3/SiO2 > 20 добавка железной стружки не производится.
   К железной стружке, добавляемой в шихту, предъявляются  следующие требования: она должна быть разрезана на куски не длиннее 20—25 мм, содержать не более 5—10% окислов железа и не быть загрязненной маслом, песком, землей, известью и т. п.
   Литейный кокс (металлургический) применяется для розжига печей, так как он обладает достаточной электропроводностью. Большое значение для успешного розжига имеет размер кусков кокса. Мелкий кокс (мельче 25 мм) имеет плохую электропроводность, и токовая нагрузка набирается долго. Крупный кокс (свыше 100 мм) позволяет быстро набрать нагрузку током. Оптимальная крупность кокса составляет 25—60 мм.
   Окалина используется при доводке с целью  окисления карбидов и нитридов титана в TiO2, а также для уменьшения аномального расширения абразивных изделий.
   Возвратными материалами при выплавке электрокорунда на блок являются старая шихта и шлак. Старая шихта (непроплавленная) остается между печным кожухом и блоком электрокорунда. Она служит в качестве футеровки кожуха. Химический состав ее неоднороден. Она отличается повышенным содержанием углерода (6—12%). Шлак (недовосстановленный продукт) находится на периферии блока в зоне температур 1600— 1700° С. Он содержит от 70 до 85% А12O3 и до 5% СаО и MgO.
   Подготовка  сырьевых материалов. Особенность процесса производства нормального электрокорунда заключается в том, что температура плавления шихты (боксита) значительно ниже температуры плавления продукта (корунда). Боксит плавится при температуре 1600—1700° С, а электрокорунд нормальный при 1900— 2000° С.
   По  мере восстановления примесей в расплаве температура его плавления повышается, что приводит к постепенному выкристал-лизовыванию  корунда на поду печи в процессе плавки. Этот момент затрудняет выплавку электрокорунда непрерывным методом с выпуском расплава через летку.
   Для того, чтобы повысить температуру  расплава, нужно поднять температуру плавления боксита. Для этого необходимо провести специальную подготовку шихты перед тем, как загружать ее в электропечь. Такая подготовка заключается в следующем. Поступающий с рудников боксит дробится на щековой дробилке до крупности 100 мм. Мелкий боксит резко ухудшает газопроводность колошника и способствует спеканию шихты, что приводит к расстройству хода печей, к перерасходу электроэнергии и ухудшает условия обслуживания. Поэтому фракция размером до 20 мм отсеивается.
   Некоторые бокситы (большей частью гидраргиллитовые), например тургайские, венгерские и греческие, обладают склонностью рассыпаться на колошнике в пыль, в результате чего ухудшается газопроводность колошника. Это приводит к накоплению газа в печи и увеличению давления, к выбросам шихты из печи и взрывам. Поэтому такие бокситы следует подвергать брикетированию, агломерации (спеканию) или прокаливанию(кальцинации).
   Кальцинация (гидроокиси алюминия) – прокаливание, обжиг, во вращающейся печи, при нагреве  до температуры 1100-1200°С гидроокиси алюминия Аl(ОН)3 с целью отделить связанную воду и получить глинозём Al2O3.
   Вращающиеся печи широко применяют для нагрева  сыпучих материалов в различных  отраслях промышленности.
   Корпус  печи представляет собой сварной  металлический барабан диаметром до 5 м и длиной до 185 м, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом. Барабан сваривают из листовой стали. Как правило, диаметр барабана по всей длине одинаков.
   Футеровка барабана работает в тяжелых условиях, что связанно с периодическими перепадами температур на поверхности кладки, обусловленными вращением печи и пересыпанием находящегося в ней материала. Перепад температур при входе и выходе из-под слоя шихты составляют 150...200°С. В зоне спекания на футеровку сильное химическое и абразивное воздействие оказывает материал. В зоне сушки кладка подвержена значительному истиранию цепями или отбойными устройствами. Основным материалом для футеровки печей глиноземного производства служит шамот. Высокотемпературные зоны печи выкладывают из хромомагнезитового, магнезитового и периклазошпинелидного огнеупорного кирпича. Толщина футеровки составляет 230... 350 мм. Чтобы предотвратить разрушение футеровки при остановках печи, барабан должен вращаться до ее полного охлаждения. На наружной поверхности барабана закрепляют стальные опорные бандажи в виде неразрывных колец шириной 400... 800 мм. Каждый бандаж опирается на два ролика, вращающиеся во время работы печи. Ширина роликов обычно на 50...100 мм больше ширины бандажа. Опорные ролики установлены на массивных стальных плитах, укрепленных на железобетонных фундаментах таким образом, что барабан печи имеет небольшой уклон к горизонту, составляющий 1...3 град. Как правило, уклон задают в процентах от общей длины печи (2...4 %).
   Барабан вращается вокруг своей оси со скоростью 0,6...2,0 об/мин, регулирование числа оборотов барабана производят специальным устройством.
   Для остановки вращения печи в любом  положении служит электромагнитный фрикционный тормоз, через обмотку  которого во время работы печи постоянно  пропускается ток. Когда подача тока прекращается, электромагнит выключается и отпускает колодки тормоза, которые и зажимают приводной вал.
   Верхний торец печи входит в загрузочную  камеру. Сухую шихту загружают  в печь с помощью шнекового  питателя через патрубок, расположенный в загрузочной камере. Пульпу подают в печь через пульповую трубку ковшом-дозатором или с помощью специальной форсунки. Уловленную пыль возвращают в печь вместе с шихтой, подавая ее либо через дозатор, либо в специальный смеситель.
   Нижний  конец печи входит в загрузочную (или топочную) камеру. Между ней и барабаном ставят специальное кольцевое уплотнение, перекрывающее щель между вращающимся барабаном и неподвижной камерой. 

   
       Рис. 2. Печь для спекания бокситов
1-железный барабан, 2- холодный конец, 3 - горячий конец, 4 - ролики, 5 - бандажи, 6 - подшипники, 7 - приспособление, препятствующее сходу барабана с опор, 8 - двигатель, 9 - венцовая шестерня, 10 - топливная головка. 11 - кольцо с кромкой, 12 - загрузочная коробка, 13 - отбойное приспособление (стальная болванка) 
 
 

   Расчет  шихты для выплавки электрокорунда нормального
   При расчете шихты исходят из химического  состава сырьевых материалов, а также  степени перехода, восстановления и  улета окислов. В табл. 82 и 83 приведены  исходные данные для расчета шихты. 

   Таблица 82
   Химический  состав исходного сырья
 Сырье     
 
 
 Химический
 состав  в %     Потери при  прокаливании  Влага  Зола  Летучие
 
 Al2O3
 SiO2  Fe2O3  TiO2  СаО  C  в %
 Боксит 57,1 3,30 25,52 2,2 0,15    11,6  _     _
 Антрацит 0,9 2,95 2,78   0,20 90,5   1,0 6,83 1,67
 
 
    Таблица 83
    Переход, восстановление и улет окислов
    Окислы
    Переход в электрокорунд в %
    Восстановление (переход в ферросплав) в %
    Улет в %
    А12O3
    97
    2
    1
    Fe2O3
    4
    90      
    6
    SiO2
    20
    70
    10
    ТіО2
    60
    35
    5
    СаО
    80
    15
    5
    MgO
    и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.