Файл: Электрометаллургия стали и ферросплавов учебное пособие..pdf

В связи с этим в СССР используют только металлотермический метод получения ферромолибдена, осуществляемый по реакции

(— 12 390 + 1,23 Т кал/моль).

В процессе плавки восстанавливается 99% окислов молибдена. Окисление кремния окислами железной руды сопровождается допол­ нительным выделением тепла. Окись железа руды примерно на 42% восстанавливается до железа, а остальная часть ее — до закиси железа, при этом закись железа переходит в шлак и способствует его расжижению.

При плавке образуется очень вязкий высококремнеземистый

значительно повышает приход тепла, приводит к повышению темпе­ ратуры расплава и уменьшению вязкости шлака.

Расчет шихты, проводимый из условия обеспечения тепловыделе­ ния в процессе, равного 2,03 МДж/кг (485 ккал/'кг), дает примерно следующий состав колоши: 1 0 0 кг молибденового концентрата, 30 кг 75%-ного ферросилиция и 3,7—5 кг алюминиевой крупки или 38—39 кг ферросиликоалюминия, 18 кг железной руды, 23 кг железной стружки, 3 кг извести и 3 кг плавикового шпата. На одну плавку расходуются 42 колоши. Загруженную в шахту шихту уплотняют, что позволяет повысить извлечение молибдена на —0 ,1 % .

Плавку ферромолибдена проводят в футерованном шамотным кирпичом цилиндре— плавильной шахте, поставленной на песочное основание, в котором сделано углубление («гнездо») для приема расплавленного сплава. В плавильной шахте имеется летка для выпуска шлака. Сверху шахта закрывается футерованным сводом с отверстием для отвода газов.

Выплавку ферромолибдена ведут с верхним запалом, обеспечи­ вающим сокращение потерь молибдена. Нормально плавка продол­ жается 25—40 мин. Оптимальная температура процесса 1850— 1950°С. Нормальный ход технологического процесса характеризуется обиль­ ным выходом газов с поверхности колошника. Шлак при выпуске и взятии пробы образует нити и по охлаждении становится стекло­

520

видным от светло-синего до темного цвета. После окончания плавки делают 40—50-мин выдержку для полного оседания корольков сплава и затем шлак выпускают в изложницу или гранулируют.

Ниже приводится примерный состав шлака промышленных плавок ферромолибдена, %: 0,06—0,15 Мо, 62—68 SiO,, 7— llF eO , 9—13 А12 0 3, 6 — 8 СаО и 1—3 MgO.

Блок сплава оставляют в «гнезде» на 7— 8 ч до полного затверде­ вания и затем для окончательного охлаждения помещают в бак для замочки, куда подается вода. Здесь сплав в течение 4 ч полностью остывает. После этого сплав дробят до кусков массой до 5 кг, чистят и упаковывают.

Важнейшей задачей производства ферромолибдена является обес­ печение высокого использования молибдена, которое составляет в отечественной промышленности 98,75%. Это достигается устрой­ ством совершенной системы пылеулавливания как от обжиговых печей, так и от плавильных шахт и тщательным сбором и полной утилизацией всех металлсодержащих отходов.

Извлечение молибдена из отходов осуществляют в электрической печи мощностью 1,5 MBA плавкой на «блок» с периодическим выпу­

тывают и получают молибденсодержащие шлаки, направляемые на выплавку ферромолибдена и свинцововисмутового сплава.

На производство 1 базовой (60% Мо) тонны ферромолибдена расходуется 1191 кг молибденового концентрата (51% Мо), 270 кг железной руды, 230 кг стальной стружки, 362 кг 75%-ного ферроси­

Глава 43

ПРОИЗВОДСТВО ФЕРРОВАНАДИЯ

ВАНАДИЙ II ЕГО СПЛАВЫ С ЖЕЛЕЗОМ

Ванадий — хрупкий металл, плотность которого равна 6,09 г/см3, температура плавления 1912° С, температура кипения более 3000° С.

Суглеродом ванадий образует ряд карбидов V5 C, V2 C, V4 C3, VC

иVC3, из которых наиболее прочным является карбид VC, плавя­ щийся при температуре 2830° С. С кремнием он соединяется в сили­

С кислородом ванадий образует ряд окислов; наиболее распро­ страненные из них обладают свойствами, приведенными в табл. 49. В ванадии может растворяться до 35% А1. Химические соедине­ ния V5 A18, VA13 и др. плавятся с разложением.

По отношению к железу ванадий характеризуется полной взаим­ ной растворимостью как в жидком, так и в твердом состоянии.

Минимальная температура плавления сплава, содержащего 31% V, равна 1468° С.

Феррованадий, выплавляемый для использования в сталепла­ вильном производстве, содержит не менее 35% V и не более 0,75—

Советский Союз располагает крупнейшими в мире месторожде­ ниями комплексных железо-ванадиевых руд. К этим месторожде­ ниям относятся Кусинское, Первоуральское, Качканарское и другие месторождения Урала, Керченское (Крым), Лисаковское и Аятское (Казахстан) и др. Значительные запасы ванадия имеются в ЮАР

(1,5—2 млн. т) и в США (—1 млн. т).

Основным источником добычи ванадия в СССР служат железные руды месторождений Урала, содержащие, %: 0,5—0 , 8 V2 0 6; 21— 30 FeO; 32—60 Fe2 Os; 2—5 ТЮ„; 4— 16 S i02; 2—7CaO; 2— 12 Ala0 3; 0,03—0,08 S.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА

Низкое содержание ванадия в рудах и их состав определили сложный технологический процесс производства, представляющий собой сочетание ряда металлургических ■и химических переделов.

Целью доменного передела является получение ванадистого чугуна из руды при максимальном извлечении ванадия, составля­ ющем около 83%.

При конвертерном переделе из чугуна, содержащего 0,5—0,6% V,

ванадия из чугуна в шлак составляет 88—90%.

Передел конвертерного шлака осуществляют гидрометаллурги­ ческим путем. Отсепарированный от металловключений тонкоизмельченный шлак (<$0,13 мм) смешивают с 10% порошка силь-

522

винита t(Na, К) Cl] и подвергают окислительному обжигу во вра­ щающейся печи при температуре около 800° С. В результате обжига

Обожженный шлак (спек) выщелачивают сначала горячей водой, а затем 6 %-ным раствором серной кислоты.

Из смеси водных и кислых растворов при кипячении и подщела­ чивании содой до слабокислой реакции осаждают техническую пятиокись ванадия, содержащую 75—82% V2 0 6. Осадок фильтруют, сушат, сплавляют в пламенной печи при температуре 1000—1100° С и разливают на металлический поддон.

Извлечение ванадия из шлака составляет 80—85%. Плавленая техническая пятиокись ванадия имеет примерно такой химический

Феррованадий можно получить восстановлением пятиокиси вана­ дия углеродом, кремнием или алюминием.

Восстановление углеродом не получило распространения, так

— 300,047 Дж/моль (84 200 — 71,667 кал/моль)

и

2/5Vs (ж) + 14/4Сгр = 4/5V(T) + 2CO(r); AG° = 258740 —

— 294,687Дж/моль (61800 — 70,387 кал/моль)

преимущественное развитие получит реакция с образованием кар­ бида. Получающийся в этом случае сплав содержит 4—6 % углерода, и его нельзя использовать при выплавке большинства легированных ванадием сталей.

Восстановление пятиокиси ванадия кремнием протекает по следующей реакции:

2/5V2 Oe + Si = 4/5V + S i02; AG° = —326 046 + 75,24 Дж/моль (—77 870 + 17,97 7 кал/моль).

Одновременно могут образовываться трудновосстановимые низшие окислы V2 0 3 и VO. Восстановление низших окислов ванадия также затруднено образованием силиката ванадия, и поэтому в шихту вводят известь, связывающую кремнезем и препятствующую обра­ зованию силикатов ванадия. В присутствии окиси кальция реакция восстановления принимает вид

2/5VaOe + Si + 2СаО = 4/5V + 2CaO-SiOa; AG° = —472 560 +

+ 75,24 7 Дж/моль) (— 112 870 + 17,97 7 кал/моль).

523