Сборник научных трудов ДонГТУ

Статья

Наименование Использование метода дугового глубинного восстановления для извлечения кремния из песка в железоуглеродистые расплавы
Авторы Куберский С. В., к. т. н., проф.
Проценко М. Ю., к. т. н., доц.
Воронько М. И., асп.
Белан И. А., студ.
Раздел Металлургия и материаловедение
Год 2019 Выпуск 57 Страницы 37 - 45
УДК 669.18.04:669.89
Аннотация Проанализированы параметры, влияющие на извлечение кремния из кремнийсодержащих материалов. Рассчитана теоретическая температура начала восстановления кремния при различном давлении в зоне реакции и выполнено лабораторное опробование метода дугового глубинного восстановления кремния из песка. Установлена принципиальная возможность использования метода дугового глубинного восстановления для прямого раскисления-легирования железоуглеродистых расплавов кремнием.
Реферат Цель. Проанализировать физико-химические параметры процесса восстановления кремния и возможность дугового глубинного восстановления (ДГВ) кремния в железоуглеродистый расплав из различных кремнийсодержащих материалов.
Методика. Расчёт теоретической температуры начала восстановления кремния выполняли по стандартной методике. Для реализации ДГВ кремния в лабораторных условиях в качестве основного сырья был выбран обычный карьерный песок с содержанием SiO2 95,9-97,3 %, а рудно-восстановительная смесь состояла из песка (45-66,2 %), восстановителя в виде графита или кокса (12,6-27,5 %) и связки в виде каменноугольного пека, жидкого стекла или цемента (7-27 %). Процесс внепечной обработки 30-40 кг чугуна проводили в индукционной сталеплавильной тигельной печи ёмкостью 60 кг с использованием источника питания ТИР-630, при этом сжигали рудно-восстановительные блоки Ø50 и Ø55 мм.
Результаты. Проанализированы термодинамические параметры процесса восстановления кремния при производстве ферросплавов и рассчитана теоретическая температура начала его восстановления. Выполнены лабораторные плавки обработки расплава методом ДГВ кремния из песка, по результатам которых показана принципиальная возможность извлечения кремния из кремнийсодержащих материалов методом ДГВ.
Научная новизна. Впервые реализован процесс ДГВ кремния из песка и получены теоретические и практические сведения, необходимые для проектирования новой технологии.
Практическая значимость. В результате проведённых экспериментов была установлена принципиальная возможность использования метода ДГВ для прямого раскисления-легирования железоуглеродистых расплавов кремнием, восстанавливаемым из песка при использовании жидкого стекла в качестве связующего материала. Степень восстановления кремния из песка составила 28 и 34 %, что соответствует скорости насыщения расплава этим элементом 0,015 и 0,025 % / мин, а удельные затраты электроэнергии 2,261 и 4,298 кВт·ч/кг.
Ключевые слова внепечная обработка, дуговое глубинное восстановление, кремний, комбинированный электрод, рудно-восстановительная смесь, песок, цемент, каменноугольный пек, электрическая дуга, раскисление-легирование.
Полный текст