Производстве фосфорной

Большую роль электроэнергия сыграла в производстве ферросплавов. Современная качественная металлургия основана на легированных добавках в сталь различных элементов — марганца, кремния, хрома, вольфрама, ванадия. Если ферромарганец можно получать в обычной домне, хотя при этом расходуется в 2,5 раза больше кокса по сравнению с получением его в электропечи, то другие ферросплавы (с кремнием, хромом, ванадием, вольфрамом) можно произвести только электропроцессом.

Экономическая эффективность электроэнергии в производстве ферросплавов очевидна. Легирующие добавки позволяют получать более качественный металл, в том числе нержавеющие марки сталей, без которых немыслима современная химическая промышленность, атомная энергетика и т. д.

Выполненные в последние годы коллективами отечественных предприятий и институтов научные исследования и технические разработки привели к усовершенствованию принятых и к созданию ряда новых технологических процессов производства ферросплавов. Во втором издании настоящей книги автор предпринял попытку обобщить эти достижения, а также имеющиеся данные о производстве ферросплавов за рубежом.

Качество кокса из газовых углей можно значительно улучшить в результате введения в шихту полукокса из бурых углей Канско-Ачинского бассейна. Буроугольный полукокс, получаемый методом высокоскоростного пиролиза, характеризуется высокой реакционной способностью. Добавка 25 % полукокса в шихту обеспечила получение кокса, реакционная способность которого в два раза, а электрическое сопротивление в пять раз выше, чем коксового орешка. Успешно используют в качестве углеродистого восстановителя полукокс из длиннопламенных углей. Полукокс получают в шахтных печах с внутренним обогревом газовым теплоносителем. Полукокс уже сейчас занимает второе место после металлургического коксика в качестве восстановителя при производстве ферросплавов в СССР. Электрическое сопротивление полукокса при температурах до 1200 К в тысячи раз больше, чем у обычных коксов, а при более высоких температурах оно приближается к электрическому сопротивлению обычных коксов. Полукокс содержит ~ 15 % летучих, механически мало прочен, но это не препятствует его использованию в ферросплавных печах, как и повышенная зольность, так как основной составляющей золы является кремнезем.

На непрерывно действующей установке производительностью 200 т/сут в г. Каммерере (США) освоено производство формованного кокса из неспекающегося угля с выходом летучих веществ ~45 %. Кокс содержит 92,9 %С; 4,5'% золы и 0,6 % S (на сухую массу). Выход летучих веществ составляет 1,6 %. Размер коксовых брикетов 32Х Х28Х19 мм. Применение формования позволяет получать кокс требуемого состава и формы, ликвидировать дробление кокса, уменьшить количество мелочи. Некоторые свойства формованного кокса приведены в работе [37],. В СССР и США проведены исследования по коксованию углей в кольцевых печах непрерывного действия. В США в г. Дорчестере работает кольцевая печь с подом диаметром 5,35 м. Кокс используют в производстве ферросплавов. В г. Рок Спрингс (США) находится в эксплуатации кольцевая печь диаметром 7,93 м, вырабатывающая кокс из не-спекающихся углей для выплавки элементарного фосфора. Кокс содержит 91,6 % С и 0,5 % влаги, выход летучих веществ составляет ~1,5 %.

таллургическом переделе. Опытно-промышленные и промышленные испытания необходимо продолжать с другими видами торфов и различным рудным сырьем. За рубежом торфяные брикеты и торфяной кокс успешно используют для выплавки ферросплавов [27]. Значительный интерес представляет применение в качестве восстановителя при производстве ферросплавов гидролизного лигнина в виде лигнинных, лигниноугольных и лигнинорудных (шихтовых) брикетов, что было предложено Иркутским институтом народного хозяйства. Этот материал, представляющий собой отходы микробиологической промышленности, (более 2,5 млн. т в год), не находит применения и почти целиком вывозится в отвалы. В лигнине содержится до 30 % твердого углерода и незначительное (3—5 %) количество золы. В золе лигнина содержится 80 % оксидов кремния; 4,8 % оксидов железа; 3,5 % оксидов алюминия и 10,64 % оксидов кальция. Лигнин представляет собой тонкий порошок и должен окусковываться тем или другим способом. В. П. Окладниковым разработаны способы его брикетирования, получения шихтовых лигнобрикетов или получения кускового лигнинного угля, который по основным свойствам близок к древесному углю твердолиственных пород (твердого углерода в нем 85—90 %).

ны результаты опытных плавок ФС75 на печи мощностью 1200 кВА. По расчетам института Гипросталь в этом случае обеспечивается снижение стоимости 1 т сплава на 24,13 руб. Примерные состав и свойства различных видов восстановителей, используемых при производстве ферросплавов, приведены в табл. 2. На ряде заводов часть восстановителя при плавке ферросилиция и силикохрома заменяют содержащими карбид кремния отходами графнти-зации электродного производства (~28 % SiC, 19 % Si02, 49 % С, ост. Fe, A1203 и др.) и производства карборунда (~ 63 % SiC, 22 % SiO2, 9 % С, ост. Fe, A12O3 и др.). Применение этих отходов особенно эффективно при производстве низкопроцентных сплавов кремния, в этом случае содержание в шихте большого количества железа обеспечивает быстрое и полное разложение SiC с образованием ферросилиция (при выплавке ФС45 использование углерода и кремния отходов составляет 80—90%, а при плавке, ФС75 — лишь 30—40 %).

же следующие достоинства: увеличение производительности печи, глубины погружения электродов и коэффициента мощности печи; возможность прямого воздействия на процесс путем изменения скорости подачи смеси через полый электрод; снижение удельного расхода электродов (до 50%) и вероятности их поломки. Использование полых электродов характерно для зарубежной практики производства карбида кальция, ожидается их широкое применение при производстве ферросплавов.

На ЧЭМК при опытных плавках ФС75 с использованием кварцита трех фракций (20—50, 50—100 и 100—150 мм) был получен соответственно следующий удельный расход электроэнергии, МДж/т (кВт-ч/т): 30780 (8550), 30168 (8380) и 32256 (8960). Это свидетельствует о важности правильного выбора крупности кварцита. Выполненные исследования и производственный опыт показывают необходимость тщательного исследования кварцитов для определения пригодности их в качестве сырья для выплавки ферросилиция и путей улучшения их подготовки к ней. Дробление кварцита и кварца осуществляется на щековых и конусных дробилках, грохочение — на вибрационных грохотах и во вращающихся барабанах, в которых одновременно осуществляется и мойка. Кварц, применяемый при производстве кристаллического кремния, дробится до кусков размером ~50 мм. При производстве ФС45 в закрытых печах разные заводы используют кварцит следующей крупности, мм: Кузнецкий (КМК) 20—70; Запорожский 25—70; ЧЭМК 25—80; «Мариэтта» (США) 35. Содержание основной фракции колеблется в пределах 75—95 %. При выплавке ФС20 и ФС25 принят размер куска 20—80 мм. При выплавке 75 %- и 90 %-ного ферросилиция обычно используется более крупный кварцит, мм: 20—80 (Стахановский завод), 50—120 (Мюккенберг, ГДР), 25—75 (Калверт —Сити, США), 50—120 (ЧЭМК). В последнее время выполнены исследования условий изготовления и применения брикетов из кварцита и восстановителя [45—47]. В странах, богатых лесом, например в Бразилии, при производстве ферросплавов широко используется древесный уголь, в том числе получаемый из эвкалипта.

10. Снижение потерь при производстве ферросплавов. М.: «Металлургия», 1982. 96 с.

16. Ч у жарова И. В. Новые технологические процессы в производстве ферросплавов за рубежом. М.: Черметииформация. 1983. Сер. 5. Вып. 2. 19 с.

В — при производстве фосфорной кислоты мокрым и термическим способами. И — реакторы, покрытия для реакторных колонн, камеры для сжигания фосфора, насосы, клапаны, мешалки и охлаждающие устройства [Сг—Ni—Мо-сталь с очень низким содержанием углерода (316ELC или 4404)].

В до X —от об. до 200°С в 1—80%-ной Н3РО4. Для кислоты, содержащей примеси, или для 85%-ной Н3РО4 верхний температурный предел может достигать 200°С; при 16°С в чистой Н3РО4 Укп = 1,43 мм/год, в 42%-ной Н3РО4, содержащей примеси, Укп < 0,003 мм/год, в чистой 42%-ной Н3РО4 VKn = 0,51 мм/год. И — при производстве фосфорной кислоты высокой концентрации мокрым способом (свинцовое покрытие стали и меди); смесители, фильтры, сборники, сгустители, испарители, резервуары для хранения, корыта, лотки, трубы, насосы (сплав свинца с сурьмой) ; в сгустителях и смесителях лопасти мешалок изготавливаются из сплава свинца с сурьмой и корундовыми зернами (алоксит) для повышения износостойкости (материал называется «плумбалун»); вакуумные испарители обкладывают свинцом.

•В — при производстве фосфорной кислоты путем сжигания фосфора.

В — при производстве фосфорной кислоты. И — смесители, гуммированные резиной и затем футерованные кирпичом; мешалки из стали, гуммированные резиной; испарители, насосы, вытяжные вентиляторы, клапаны, гуммированные резиной или же изготовленные из резины. Для труб, гуммированных резиной, следует применять краны из аустенитной нержавеющей стали.

В — при производстве фосфорной кислоты низкой концентрации. И — диафрагменные насосы со стальным корпусом, гуммированным резиной, и резиновые диафрагмы; сферические резиновые вентили со свинцовым покрытием; центробежные насосы со стальными кожухами, гуммированными резиной.

В — при производстве фосфорной кислоты мокрым способом. И — фильтровальная ткань из полипропиленового моноволокна, из пеце-волокна или сарана.

В — при производстве фосфорной кислоты мокрым способом. И — резервуары, смесители из дерева со свинцовой обкладкой, причем с целью защиты от износа и коррозии, вызываемой примесями фтористоводородной кислоты, поверх свинца кладут еще один защитный слой из дерева; кожухи сгустителей, дымоходы и выпускные трубы из дерева, пропитанного парафином; деревянные испарители для слабых кислот.

Таблица 1.9. Количество и состав сточных вод при производстве фосфорной кислоты и фосфорных удобрений

3. По США в общие запасы включены 267,7 тыс. т ОзОа, которые могут быть получены в виде побочного продукта при производстве фосфорной кислоты и при переработке медных руд.

Целесообразность промышленного извлечения урана как побочного продукта при производстве фосфорной кислоты практически доказана (США, Франция, Египет и др.). Большие перспективы открываются при добыче урана из золы горючих сланцев, лигни-тов и некоторых углей. Общие запасы урана в них значительны.

Уран добывается и как побочный продукт при разработке богатых месторождений фосфатов, золота и меди. В США до 2000 г. предполагается попутно получить около 109 тыс. т UaOs при производстве фосфорной кислоты и меди. Конгломераты золотоурани-та, встречающиеся в нескольких золотоносных районах Южной Африки, являются основными источниками урана, который извлекается как побочный продукт в процессе добычи золота. Обширные залежи этих конгломератов в отвалах золотодобывающих предприятий имеют низкое содержание урана (0,01—0,03%). Они перерабатываются открытым методом и позволяют получать урановые концентраты при затратах, не превышающих стоимость получения из руд, имеющих на порядок более высокое содержание урана.