ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые особенности электротермических технологических процессов из "Теоретические основы химической электротермии" Требования к сырью и его подготовка. Помимо основного процесса — электротермической обработки в печи, — электротермическая технология включает всегда процессы подготовки сырья и переработки продуктов плавки. [c.71] Сырьем, как правило, служит смесь углеродистого материала и минерального компонента, называемая шихтой. В результате взаимодействия с углеродом в электропечи образуются либо карбиды (СаСг, 51С, В4С), либо восстановленные элементы (Р, 51 и др.). [c.71] В качестве минеральной части шихты обычно используют природные или искусственные материалы, содержащие необходимый для образования целевого продукта элемент. [c.71] Таким образом, присутствие гидратов и карбонатов сырье крайне нежелательно и содержание их должно быть минимальным. [c.71] Природные сырьевые материалы часто не соответствуют требованиям печного процесса. В этом случае их необходимо специально подготавливать путем термической обработки крупных фракций (сушки, обжига) и окускования мелочи. От технического уровня проведения процесса подготовки сырья зависят показатели эксплуатации электропечей. [c.72] Содержание в сырье нелетучих примесей не может быть изменено в процессе подготовки сырья. Предельное содержание их, обусловленное требованиями к качеству продукта или технико-экономическими соображениями, должно быть обеспечено выбором месторождения и организацией горных работ в процессе добычи. К подобным примесям относятся обычно сера, фосфор, железо, щелочные металлы и другие. [c.72] Углеродистые материалы, применяемые в электротермических процессах, различаются по своему составу (содержание углерода, золы, летучих и др.) и происхождению. Обычно используют искусственные углеродистые материалы — каменноугольный кокс, различные марки нефтяного кокса, древесный уголь, из природных углеродистых материалов применяют антрацит. [c.72] Требования, регламентирующие содержание золы, серы, фосфора обычно те же, что и предъявляемые к содержанию примесей в минеральной части. Как правило, компоненты золы требуют дополнительных затрат на нагрев и химические превращения, поэтому их присутствие нежелательно. [c.72] Предельное содержание примесей ограничено конкретными требованиями данной технологии. Более сложно обосновать выбор типа углеродистого материала и требования к таким его свойствам, как плотность, химическая активность, удельная электропроводность. Указанные свойства тесно связаны со структурой углеродистого вещества, микро- и макропористостью, содержанием минеральных примесей. [c.72] Максимальную плотность имеет графит, и чем меньше истинная плотность углеродистого материала, тем больше его структура отличается от графитовой. Поскольку графит имеет минимальную химическую активность, то можно предположить, что с уменьшением плотности активность углеродистого материала должна возрастать. Однако химическая активность, как кинетическая характеристика, должна быть тесно связана с условиями взаимодействия реагентов. Поэтому сушественную роль начинает играть поверхность контакта фаз, которая также зависит от условий взаимодействия. Например, во внешнедиффузионной области активность углеродистого вещества теряет свое значение, во внутридиффузионной области определяющей может стать пористость и т. п. [c.73] В связи с этим имеющиеся данные по химической активности углеродистых материалов, определенные по скорости взаимодействия их с СОг или по температуре воспламенения в воздухе, носят весьма ограниченный характер. Очевидно, активность углеродистых материалов следует определять по отношению к конкретному реагенту. В настоящее время имеются некоторые данные только для процессов получения карбида кальция, фосфора, сероуглерода, В первом случае обнаружена связь активности антрацита с его плотностью или выходом летучих [18, с. 42]. При восстановлении фосфора различие в активностях оказалось небольшим так, графит и металлургический кокс различаются лишь в 1,5 раза [9, с. 83]. В реакции образования сероуглерода процесс идет в кинетической области и активности материалов резко различаются [19]. Приведенные примеры показывают, как осторожно следует переносить данные об активности углеродистого материала в одном процессе на другие, еще не изученные. [c.73] В итоге следует констатировать, что в настоящее время мы располагаем очень ограниченными данными о физико-химических свойствах углеродистых материалов, определяющими их поведение в печи. Поэтому при выборе углеродистого материала следует руководствоваться имеющимся опытом эксплуатации промышленных установок. Так, известно, что в производстве карбида кальция применяют кокс и антрацит, фосфора —металлургический кокс, карбида кремния — нефтяной кокс и т. д. [c.74] В том случае, если сведения о физико-химических свойствах углеродистых материалов в условиях взаимодействия имеются, предпочтение следует отдать материалу с максимальной химической активностью и максимальным электросопротивлением. Именно в этом случае, как следует из соотношений (см. стр. 68), размеры углеродистого слоя минимальны, а напряжение — максимально. Подобные условия соответствуют оптимальному режиму работы электропечи. [c.74] Содержание летучих в углеродистом материале ограничивается режимом эксплуатации печей. Так, для печей открытого типа высокое содержание летучих вызовет повышенное газовы-деление и усложнит обслуживание колошника. Ограничения на содержание летучих для печей закрытого типа обусловлены образованием водорода, присутствие которого в отходящих газах нежелательно с точки зрения техники безопасности. [c.74] Переработка продуктов электротермической плавки. Целевой продукт, получаемый по электротермической технологии, может содержаться в твердой, жидкой или газовой фазах. Это определяет способы и охлаждения, и необходимой обработки (см. схемы). [c.74] В твердой фазе образуются карбид кремния, графит. Производство их — периодическое, т. е. после завершения процесса печь отключают и охлаждают вмесТе с продуктом и оставшейся шихтой, затем печь разбирают. Продукты, образовавшиеся в жидкой фазе, сливают из печи через летку в специальные грануляционные устройства, где они охлаждаются и дробятся. Необходимое условие проведения этой операции — достаточная текучесть расплавац последнее достигается выбором такого состава, который обеспечивает вязкость 0,1 — 1 Па-с (1 — 10 Пз) при температуре расплава. В случае высокой вязкости расплава необходимо принять меры для разжижения его корректировкой состава шихты или перегревом нижних уровней печи путем изменения посадки электрода и электрических параметров. [c.74] Вернуться к основной статье