- •Глава 13. Электрометаллургия ферросиликоциркония и ферроалюминоциркония
- •13.1. Свойства циркония и его соединений
- •13.2. Минералы, руды и концентраты циркония
- •13.3. Термодинамика реакций восстановления циркония
- •13.4. Технология получения ферросиликоциркония алюминотермическим способом
- •13.5. Технология получения ферроалюминоциркония алюминотермическим способом
13.5. Технология получения ферроалюминоциркония алюминотермическим способом
Ферроалюминоцирконий по химическому составу должен удовлетворять нормам ТУ 14-5-40-84 (табл. 13.4).
Таблица 13.4. Требования технических условий (ТУ 14-5-40-84) к химическому составу ферроалюминоциркония
Марка |
Ведущие элементы, %, не менее |
Примесные элементы, %, не более | |||||
Zr |
Al |
Si |
C |
H |
S |
Ni | |
ФАЦр18 |
18 |
18 |
3,5 |
0,08 |
0,08 |
0,008 |
0,4 |
ФАЦр15 |
15 |
18 |
3,0 |
0,20 |
0,15 |
0,01 |
0,4 |
Примечание: Fe - остальное
В качестве исходных компонентов используются материалы: диоксид циркония (технической), цирконовый концентрат, оксиды железа (в виде железорудных окатышей и окалины), алюминий, натриевую селитру и известь (табл. 13.5).
Таблица 13.5. Составы шихт для выплавки ферроалюминоциркония расчетного состава 22% Zr, 18% Al, 4,3% Si
Компоненты шихты |
Количество компонентов шихты, кг | |||
запаль- ной |
рудовос- станови- тельной |
рудо- терми-ческой |
всего | |
Диоксид циркония |
– |
480 |
– |
480 |
Цирконовый концентрат |
150 |
– |
|
150 |
Железная окалина |
20 |
400 |
180 |
600 |
Железные окатыши |
– |
200 |
– |
200 |
Натриевая селитра |
35 |
– |
– |
35 |
Известь |
40 |
350 |
100 |
490 |
Алюминиевый порошок |
90 |
590 |
80 |
760 |
Итого |
335 |
2050 |
360 |
2715 |
Алюминотермический процесс характеризуется сложной совокупностью физико-химических взаимодействий. Термический импульс началу алюминотермического процесса дает реакция
6NaNO3 + 10Al = 3Na2O + 3N2 + 5Al2O3,
а формирование металлической фазы обязано развитию ряда реакций, которые в общем виде представлены схемой:
(ZrO2, Fe2O3, SiO2) + Al + CaO
[Zr, Al, Fe, Si] + (Al2O3–CaO–SiO2).
На заключительном этапе плавки в ванну печи на расплав подают термитную смесь, состоящую из железной окалины, извести и алюминиевого порошка. Химизм этого процесса в общем виде может быть описан реакцией: Fe2O3(FeO) + Al Fe + (Al2O3).
Параллельно с накоплением металлической фазы идут процессы формирования шлаковой фазы. Причем эти процессы весьма динамичны. В общем шлаковая фаза в конце плавки представляет многокомпонентный оксидный расплав.