Основной процесс плавки стали
После расплавления шихты в печь добавляют руду. Окислы железа руды окисляют имеющимися в металле примеси Si, Mn, P и S, в результате чего образуется железистый шлак с содержанием (Feo)3*P2O5, способствующий удалению фосфора из металла.
При выплавке высокоуглеродистой стали и в тех случаях, когда содержание углерода в окислительный период уменьшается в металле ниже заданных пределов, после удаления шлака ванну науглероживают. Для науглероживания металла в печь загружают электродный бой, кокс, а в остальных случаях чушковый чугун с малым содержанием вредных примесей – фосфора и серы. При этом загрузочное окно плотно закрывают во избежание поступления кислорода воздуха из атмосферы в пространство печи. Для образования шлака в печь загружают флюсующую смесь в количестве до 4% от веса металла, состоящую из 80% свежеобожженной извести и 20% плавикового шпата.
Во вновь образовавшемся шлаке обычно в начальный период содержание окислов в виде закиси железа FeO и закиси марганца MnO составляет 5-8%. Для уменьшения содержания этих окислов в шлак добавляют раскислительную смесь, состоящую из извести, молотого ферросилиция и кокса. Шлак такого состава является активным десульфуратором металла. Такой металл доводят до заданного состава, в него вводят необходимые добавки, а при необходимости и легирующие элементы. Окончательное раскисление стали производят алюминием. Такой процесс называется плавкой под белым шлаком.
Выплавку инструментальных и подобных им сталей в основном ведут под карбидным шлаком.
Карбид кальция увеличивает раскислительную и обессеривающую способность шлака. Для ускорения образования карбида кальция в шлаке печь герметически закрывают.
Плавку с частичным окислением примесей ведут на исходных материалах, не содержащих вредных примесей. В состав шихты при плавке не вводят железную руду.
Иногда плавку ведут без окислительного периода – методом переплава. Для этого в печь обычно загружают шихту, состоящую из отходов стали, близкой по составу к той марке, которую необходимо получить. При этом процессе плавки первичный (железистый) шлак из печи не удаляют, так как со шлаком удаляются легирующие элементы – хром, титан, ванадий и другие.
Кислый процесс плавки стали
Кислый процесс плавки стали – плавка в кислых дуговых печах. Этот процесс широко применяется при производстве фасонных стальных отливок. Плавка в кислых электродуговых печах ведется под кислым шлаком, содержащим до 65% окиси кремния SiO2.так как сера и фосфор при кислых шлаках из металла почти не удаляются, поэтому металлическую шихту, состоящую в основном из стального лома, используют с низким содержанием серы (S = 0,03%) и фосфора (Р = 0,03%).
Получение меди.
Медь в виде самородка в природе встречается редко. Она входит в состав руд как сульфидные или окислые соединения. Медные руды обычно содержат 1-5% меди.
В сульфидных рудах медь находится в соединениях с серой и железом. Такие руды являются основными исходными материалами для получения меди. В СССР из этих руд получают до 80% меди. Обычно руды, кроме меди, содержат цинк, свинец, никель и другие металлы. Богатые руды с содержанием меди 3% и выше подвергают непосредственной переплавке, а с меньшим содержанием руды подвергают обогащению.
В окисленных медных рудах медь находится в соединении с кислородом и кремнием. Руды с высоким содержанием меди (3-5% и больше) переплавляют, а с содержанием до 3% меди перерабатывают гидрометаллургическим способом. Из окисленных руд добывают до 15%меди.
Обогащение руд производят методом флотации. Флотация основана на способности некоторых тонкоизмельченных минералов, содержащих металл, смачиваться маслами (реагентами) и всплывать на поверхность водяной ванны под влиянием пузырьков пропускаемого через ванну воздух.
При флотации в обогащенную руду (концентрат) переходит меди 85-90% от общего содержания ее в руде.
Концентрат и многосернистые богатые по содержанию медные руды подвергают обжигу. Целью обжига является удаление влаги, окисление части сульфидов, т.е. снижение содержания серы до необходимых пределов для получения плавки металла.
Процесс обжига ведет в многоподовых печах шахтного типа, а в последнее время – в кипящем слое.
Многоподовые печи работают по принципу противотока. Сверху загружают концентрат или руду, снизу подают продукты горения, а через пустотелый вал – воздух. Концентрат или руду нагревают в печи до 800-8500С.
Схема обжига руд в кипящем слое:
1-транспортер; 2-бункер; 3-дозатор; 4-камера; 5-под; 6-воздушная коробка; 7-пылеуловитель.
Для обжига измельченную руду подают транспортером 1 в питающий бункер 2, откуда через дозатор 3 руда поступает в камеру 4, имеющую в поду 5 отверстия (фурмы) для подачи воздуха, поступающего по воздухопроводу в воздушную коробку 6. при подаче воздуха порошкообразная руда перемешивается, кипит вследствие воздействия потоков воздуха, образования и выделения сернистого газа за счет окисления серы, содержащейся в сульфидах железа и меди.
Отходящие от камеры газы поступают в пылеотделитель 7, где очищаются от пыли и направляются для получения серной кислоты. Температура в камере поддерживается в пределах 600-7000С, при которой в процессе обжига получают окисленное железо, окисленную медь, а также сульфиды меди и других металлов. Концентраты руды после обогащения и обжига поступают на плавку для получения штейна (промежуточного продукта для производства меди). Обжиг руды в кипящем слое более экономичен и производителен.