Производство стали в кислородных конвертерах и электропечах.

Кислородно-конвертерный процесс – выплавка стали из жидкого чугуна в конвертере с основной футеровкой и продувкой кислородом через водоохлаждаемую фурму.

Кислородный конвертер – сосуд грушевидной формы из стального листа, футерованный основным кирпичом.

Недостатком кислородно-конвертерного способа получения стали является большое пылеобразование, обусловленное обильным окислением и испарением железа.

В кислородных конвертерах выплавляют стали с различным содержанием углерода, кипящие и спокойные, а также низколегированные стали.

 

Производство стали в электропечах

Плавильные электропечи имеют преимущества по сравнению с другими плавильными агрегатами:

а) легко регулировать тепловой процесс, изменяя параметры тока;

б) можно получать высокую температуру металла,

в) возможность создавать окислительную, восстановительную, нейтральную атмосферу и вакуум, что позволяет раскислять металл с образованием минимального количества неметаллических включений.

Электропечи используют для выплавки конструкционных, высоколегированных, инструментальных, специальных сплавов и сталей.

Различают дуговые и индукционные электропечи.

 

Разливка стали. Способы повышения качества стали.

Процесс разливки стали и последующего ее охлаждения оказывает существенное влияние на получение высококачественного металла. Существует разливка стали в изложницы и непрерывная разливка.

Разливка стали в изложницы может производиться в каждую имеющую дно изложницу отдельно сверху или одновременно в несколько изложниц, не имеющих дна, снизу сифоном. В последнем случае металл из ковша заливается в общий литник 1, из которого по горизонтальным каналам 3 поддона он расходится по изложницам 2, поставленным по нескольку штук на металлический поддон

 

Улучшить качество металла можно уменьшением в нём вредных примесей, газов,

неметаллических включений. Для повышения качества металла используют: обработку синтетическим шлаком, вакуумную дегазацию металла, электрошлаковый переплав (ЭШП), вакуумно-дуговой переплав (ВДП), переплав металла в электронно-дуговых и плазменных печах и т. д.

Вакуумная дегазация проводится для уменьшения содержания в металле газов вследствие снижения их растворимости в жидкой стали при пониженном давлении и неметаллических включений.

Вакуумирование стали проводят в ковше, при переливе из ковша в ковш, при заливке в изложницу.

 

Производство титана.

Титан – это металлический сплав с высокой механической прочностью, жароустойчивостью и коррозионной стойкостью. Титан используется в строительстве, промышленности, для производства самолетов и изготовлении сосудов, предназначенных для перевозки концентрированных химических соединений. Диоксид титана используется для производства эмали и белил.

Самым распространенным сырьем для выплавки титана является ильменитовый концентрат. В ходе производства концентрат проходит три основных стадии переработки: получение титанового шлака, получение тетрахлорида титана и производство титана и тетрахлорида.

 

Плавку концентрата проводят в электродуговых печах, куда загружают восстановитель и концентрат и прогревают до температуры порядка 160 градусов. В результате химической реакции образуется титановый шлак, содержащий большое количество оксида титана.

Следующим этапом выплавки титана является хлорирование полученного шлака, которое осуществляется в шахтных хлораторах. Полученный в результате хлорирования тетрахлорид восстанавливается при помощи магния или натрия в специальных герметичных печах-ретортах. В результате восстановления тетрахлорида получают чистый титановый сплав.

 

Производство магния.

Магний широко применяют в виде сплавов с алюминием, цинком и марганцем для изготовления деталей авиационных и автомобильных двигателей. Магниевые сплавы обладают хорошими литейными свойствами, что дает возможность получать из них сложные отливки. Сплавы магния легко поддаются свариванию и обработке резанием.

Для получения магния наибольшее распространение получил электролитический способ, сущность которого заключается в получении чистых безводных солей магния, электролизе этих солей в расплавленном состоянии и рафинировании металлического магния.

Термические способы получения магния. За последние годы термические способы производства магния получили широкое распространение вследствие своей простоты. Сущность термических способов состоит в восстановлении окиси магния или нефтяным коксом в смеси с каменноугольным пеком, или металлами, сплавами и карбидами металлов (например, алюминием, ферросилицием, карбидом кальция и др.)

 

Производство алюминия.

Получение чистого алюминия из руд осуществляется в две стадии: в первой из бокситов или других алюминиевых руд выделяют глинозем, а во второй стадии в расплавленных солях глинозем восстанавливают электролизом до металлического алюминия. Получение глинозема может производиться одним из трех способов: щелочным, кислотным и электротермическим.

Наибольшее распространение имеет мокрый щелочный способ. Этим способом перерабатываются бокситы с низким содержанием кремнезема (2...3 %). Боксит при этом сушат, дробят, размалывают в шаровых мельницах и обрабатывают концентрированной щелочью для перевода гидрата оксида алюминия в алюминат натрия. Алюминат натрия (NаА1О2) переходит в водный раствор, а другие примеси, не растворяющиеся в щелочах, выпадают в оса­док и отфильтровываются. Часть кремнезема также переходит в осадок, остальная его часть растворяется в щелочи и загрязняет водный раствор. В связи с этим для очищения раствора требуется повышенный расход едкого натра.

Отфильтрованный водный раствор алюмината натрия поступа­ет в специальные аппараты — самоиспарители, где происходит гидролиз алюмината натрия и выделение гидроксида алюминия:

Полученный гидроксид алюминия направляется на фильтро­вание, а затем промывается и поступает в печь, где при температу­ре 1200 °С прокаливается. В процессе прокаливания получают чистый глинозем.

 

Производство меди.

Гидрометаллургический способ – получение меди путём её выщелачивания слабым раствором серной кислоты и последующего выделения металлической меди из раствора. Метод используют при переработке бедных руд, он не позволяет извлекать попутно с медью драгоценные металлы.

Получение меди пирометаллургическим способом состоит из обогащения, обжига, плавки на штейн, продувки в конвертере, рафинирования.

 

Обогащение медных руд производится методом флотации и окислительного обжига.

Метод флотации основан на использовании различной смачиваемости медьсодержащих частиц и пустой породы. Сущность флотации состоит в избирательном прилипании некоторых минеральных частиц, взвешенных в водной среде, к поверхности пузырьков воздуха, с помощью которых эти минеральные частицы поднимаются на поверхность. Метод позволяет получать медный порошкообразный концентрат, содержащий 10…35 % меди.

Медные руды и концентраты, содержащие большие количества серы, подвергаются окислительному обжигу. В процессе нагрева концентрата или руды до 700…800 0C в присутствии кислорода воздуха сульфиды окисляются и содержание серы снижается почти вдвое против исходного. Обжигают только бедные (с содержанием меди 8…25 %) концентраты, а богатые (25…35 % меди) плавят без обжига.