Для приема готового сплава при выпуске из печи на ферросплавных заводах используют ковши различной вместимости. Вместимость самого большого ковша достигает 20м3. Ферросилиций (ФС 45) выпускают в ковш, футерованный шамотным кирпичом или графитовой плиткой.
Кирпичная кладка различных ковшей в ферросплавных цехах имеет ряд недостатков. К ним относятся: интенсивное размывание швов кладки, необходимость в труде высококвалифицированных каменщиков, трудоемкость чистки от настылей, высокая стоимость.
С целью механизации работ пор замене футеровки, ее удешевления и повышения стойкости используют наливную футеровку из самотвердеющих смесей. В состав жидких самотвердеющих смесей входят наполнитель (смесь кварцевого песка и кварцитовых отсевов), связка (жидкое стекло) и отвердитель (кремнефтористый натрий или шлак производства рафинированного феррохрома). Наливная футеровка выполняется при помощи шаблона, вставленного в кожух. Период затвердевания массы составляет 40-60 мин. Наливная футеровка при разливке 45%-ного ферросилиция выдерживает 95 плавок.
Чаще всего для приемки сплава и шлака используют ковш и чаши, отлитые из стали 35 Л. Ковши и чаши подаются к печам самоходными тележками по рельсовому пути. Для стационарных печей рельсовый путь выполняется прямым, для вращающихся печей – круглым. Тележки, подаваемые под летку для каскадного выпуска сплава и шлака, вмещают от одного до трех ковшей.
Склад готовой продукции
Склад готовой продукции обычно представляет собой однопролетное здание, располагающееся параллельно плавильному корпусу и соединяющееся с ним галереями разливочных машин. Склад оборудован мостовыми кранами грузоподъемностью 20/5 т и устройствами для приема, дробления, сортировки и упаковки готового сплава. Слитки металла с разливочных машин подают в короба, установленные на самоходных тележках. Каждая разливочная машина оснащена двумя-тремя тележками для обеспечения непрерывного приема металла. Готовая продукция цеха хранится в приемных бункерах. Дробление и сортировка сплава производятся с помощью бутобоя, щековых дробилок, грохотов. Склад обычно оборудуется одними приемными весами, обслуживающими две разливочные машины, и платформенными весами для взвешивания отправляемой в вагонах продукции [3, 7].
2.1 Сортамент ферросилиция
В ферросплавной промышленности (ОАО «Запорожский завод ферросплавов») выплавляют ферросилиций различных марок ФС 20, ФС 25, ФС 45, ФС 65, ФС 70.
Химический состав ферросилиция различных марок приведен в табл.2.1.
Таблица 2.1 – Химический состав ферросилиция различных марок
| Марка | Si, % | Массовое содержание, % (не более) | |||||
| C | S | P | Al | Mn | Cr | ||
| ФС 20 | 23-25 | 1,0 | 0,02 | 0,1 | 1,0 | 1,0 | -- |
| ФС 25 | 23-27 | 0,6 | 0,02 | 0,06 | 1,0 | 0,8 | 1,0 |
| ФС 45 | 41-47 | -- | 0,02 | 0,05 | 2,0 | 0,6 | 0,5 |
| ФС 65 | 63-68 | -- | 0,02 | 0,05 | 2,5 | 0,4 | 0,4 |
| ФС 70 | 68-74 | -- | 0,02 | 0,05 | 2,0 | 0,4 | 0,4 |
В данной дипломной работе рассматривается технология производства ферросилиция марки ФС 45.
2.2 Характеристика сырья, стандарты, технические условия на сырье
Для выплавки ФС 45 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 чистый кремнезем SiO2.
Кварц – плотный минерал кристаллического строения с плотностью 2,65 г/см3 и твердостью 7. Кварц имеет относительно высокую стоимость, поэтому его применяют при производстве кристаллического кремния.
Кварцитами называют кремнистые песчаники, в которых цементируемое вещество и цемент представлены минералами кремнезема. С увеличением содержания SiO2 в кварците увеличивается извлечение кремния и производительность печи и снижается удельный расход электроэнергии.
Для выплавки ферросилиция пригодны не все кварциты, т.к. различные их типы, даже одинакового химического состава, отличаются друг от друга поведением в плавке – в стадии как нагревания, так и восстановления при высоких температурах. Поэтому для выплавки ферросилиция марки ФС 45 используют кварцит марки КФ. Запорожский ферросплавный завод использует кварцит крупностью 25-70 мм. Обычно предварительно его подвергают мойке, дробят и сортируют. Дробление кварцита осуществляется на щековых и конусных дробилках, грохочение – на вибрационных грохотах и во вращающихся барабанах, в которых одновременно осуществляется и мойка.
Ниже приведен химический состав кварцита по отраслевому стандарту (ОСТ 14-49-80), действующему с 01.01.81, а в табл. 2.2 – химический состав кварцита Овручского месторождения.
Марка кварцита................................................................ КФ
Массовое содержание, %:
SiO2 (не менее)........................................................... 97,0
Al2O3 (не более)............................................................ 1,8
P2O5 (не более)........................................................... 0,02
Засоренность (глина, песок и т.п.) ................................... 1,0
Таблица 2.2 – Химический состав кварцита Овручского месторождения.
| Месторождение | Массовое содержание, % | ||||||
| SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | CaO | MgO | TiO2 | P2O5 | |
| Овручское | 97,34 | 0,55 | 1,44 | 0,29 | 0,36 | 0,08 | -- |
При выплавке ферросилиция ФС 45 основным восстановителем является коксик-орешек. Коксик (полукокс) подвергают грохочению для отсева мелочи и крупной фракции, которую направляют для дробления на валковые дробилки. После дробления коксик вновь подвергают рассеву на вибрационных грохотах. Размеры кусков коксика следует подбирать в зависимости от его физико-химических свойств, мощности и рабочего напряжения печи.
По ГОСТу коксовый орешек должен поставляться с содержанием влаги в среднем около 11%, золы - не более 11%, в кусках размером 10-25 мм, причем содержание мелочи (куски размером менее 10 мм) допускается до 10%.
Если в коксике много мелочи, то затрудняется выход газов, нарушается ход печи. Наличие крупных кусков нежелательно, т.к. увеличивается электропроводность шихты, электроды поднимаются вверх, снижается производительность печи. Запорожский завод для 45%-ного применяет коксик с рабочей фракцией 5-25 мм.
Также при производстве ферросилиция применяют и другие восстановители. Восстановитель должен обладать высокими электрическим сопротивлением и реакционной способностью по отношению к оксиду кремния, иметь низкую (1-3 %) и постоянную влажность.
Целесообразно использование кокса, полученного из бурых, длиннопламенных, газовых и слабоспекающихся углей.
Широкое применение при выплавке ФС 45 нашел ангарский полукокс, обладающий высоким электрическим сопротивлением и благоприятным составом золы, содержащей примерно 76% SiO2. Его использование позволило значительно улучшить технико-экономические показатели производства.
Состав различных видов восстановителей приведен в табл. 2.3.
Таблица 2.3 – Химический состав кварцита Овручского месторождения.
| Восстановитель | Влага рабочая, % | Состав абсолютно сухой массы, % |
|
| |||||||
| зола | S | P | летучие | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | P | ||
| Кокс: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Донбасса | 5 | 9-10 | 1,8 | 0,015 | 1,6-2 | 34-38 | 18-27 | 18-30 | 2-6 | 1-3 | 0,1-0,2 |
| нефтяной | 3,1 | 0,16 | 0,58 | 0,005 | 3,6 | 12-30 | 6-20 | 7-12 | 2-4 | 4-6 | 0,33 |
| Коксик: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Запорожский | 19 | 11 | 2,4 | 0,020 | 1,8 | 38 | 28 | 25 | 4-5 | 3 | 0,6 |
| полукокс ангарский | 9 | 27 | 0,8 | 0,030 | 5,6 | 75 | 11,2 | 7,8 | 1,0 | 2,1 | 0,01 |
Запорожский ферросплавный завод применяет в качестве составляющих шихты отходы графитации, образующиеся на электродном заводе, и карборундовые "сростки" с абразивного завода. Состав этих материалов приведен в табл. 2.4.