Разработка технологии электротермического получения силикоалюминия с использованием малозольных восстановителей

• Автор: Глазатов, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1 Литературный обзор

1.1 Существующие способы получения алюминиевокремниевых сплавов

1.2 Исследования процесса электротермического восстановления кремнезема и алюмосиликатов.

1.2Л Низшие оксиды алюминия и кремния

1.2.2 Карбиды кремния и алюминия3

1.2.2.1 Оксикарбидные соединения алюминия

1.2.3 Механизм процесса восстановления.

1.2.4 Физикохимические свойства восстановителей.

Заключение по разделу 1.

2 Методика проведения эксперимента.
2.1 Лабораторные исследования алюмосиликатных шихт
2.1.1 Восстановимость
2.1.2 Кинетика восстановления
2.1.3 Прочность и термостойкость брикетов
2.1.4 Удельное электросопротивление
2.2 Опытнозаводские плавки на однофазной двухэлектродной
руднотермической печи.
Заключение по разделу 2.
3 Результаты лабораторных исследований.
3.1 Реакционная способность углерода и его соединений при плавке алюмосиликатов по отношению к оксиду алюминия.
3.1.1 Зависимость поведения углерода от продолжительности выдержки шихты при различных температурах.
3.2 Поведение летучих компонентов углеродистых
восстановителей при плавке алюмосиликатов.
3.2.1 Влияние летучих компонентов на кинетику процесса восстановления
3.3 Взаимосвязь составов восстановителя и минерального
сырья в брикетах
3.4 Восстановление шихт с активирующими добавками сульфатов аммония, алюминия и кальция в брикетах
3.5 Омыты с шихтами, содержащими кокс низкотемпературного термоконтактного крекинга.
Заключение по разделу 3
4 Результаты опытнозаводских плавок.
4.1. Плавки шихт с добавкой в брикеты сульфатов
алюминия и аммония
4.2 Плавки шихт с использованием рыхлителей окускованного лигнина и древесной щепы.
4.2.1 Плавки брикетов со 0 содержанием нефтяного
кокса на герметизированной печи
4.3 Плавки шихт с использованием кокса низкотемпературного гермоконтактного крекинга
4.4 Результаты расчета экономической эффективности.
Заключение по разделу 4
5 Анализ дозировки углерода в алюмосиликатных шихтах с различным составом восстановителя
в работе промышленных печей
Заключение по разделу 5
Заключение по работе.
Список использованной литературы


Материалы диссертации работы опубликованы в -ти печатных работах, получено 4 авторских свидетельства на изобретения. Структура и объем работы. Диссертация изложена на 5 страницах, состоит из введения, 5 разделов, заключения по работе и включает рисунок, таблиц, а также список литературы из 9 наименований. Во введении обоснована актуальность, показана научная новизна, практическая значимость, сформулированы цель работы и основные положения, выносимые на защиту. В первом разделе приведены результаты анализа литературных данных о способах получения алюминиево-кремниевых сплавов, в том числе о процессе углетермического восстановления оксидов кремния и алюминия. Определены задачи работы. Во втором разделе изложено описание использованных методик. Лабораторные исследования восстановимости (степени восстановления) шихты проводили на печи Таммана. Методика имитировала последовательный сход шихты из колошниковой в реакционную зону промышленной печи. Шихты выдерживали в печи при температуре °С в течение минут (в отдельных опытах использовали другие параметры). Кинетику восстановления изучали на миниатюрной печи с графитовым нагревателем с малой инерционностью и высокой скоростью нагрева и охлаждения (до 0°/мин) с системой для сбора газа. Прочность высушенных (5°С) и прокаленных (°С) брикетов определяли на лабораторном прессе при давлении ,6 мПа. УЭС шихт определяли методом измерения падения напряжения при постоянном токе. Опытно-заводские испытания проводили на однофазной двухэлектродной открытой и герметизированной (со сводом) печи с угольной подиной мощностью 0 кВА с графити-рованными электродами диаметром 0 мм опытного завода Всесоюзного (Всероссийского) алюминиево-магиисвого института (ВАМИ). Все шихты рассчитывали на получение в силикоалюминии % А1. Сульфатные добавки дозировали совместно с другими компонентами при подготовке брикетов. Гранулы лигнина готовили с % масс, каолина. В третьем разделе приведены результаты лабораторных исследований по изучению механизма и кинетики процесса восстановления алюмо-силикатных шихт в широком диапазоне составов силикоалюминия с использованием различного сырья и восстановителя, выдержки шихты при низких и высоких температурах. Также представлены результаты исследований влияния на процесс содержания летучих компонентов восстановителей, в т. В четвертом разделе представлены результаты плавок шихт с повышенным содержанием нефтскокса и КНТК на однофазной двухэлектродной печи. Разработки технологии карботермического получения алюминия и алюминиево-кремниевых сплавов проводились исследователями разных стран достаточно широко. При этом основными промышленными агрегатами для высокотемпературного восстановления являются рудовосстановительные электропечи. Помимо того применяются агрегаты с плазменным нагревом и, в отдельных случаях, доменная печь [4-. Гуськов В. М. [7] на основании проведенного анализа результатов исследований указывает, что в системе А1-0-С существуют следующие соединения: А, АС и АС3. Первая реакция протекает значительно медленнее, чем вторая. Автор выделяег несколько направлений получения алюминия из оксидсодержащего сырья, в т. Слицан В. В., Останин К). Д., Антропов И. О. и др. Данная стадия протекает при температуре ~°С. При этом жидкий алюминий периодически извлекают из конденсатора, а фтористый магний возвращают гю рециркуляционному каналу в процесс. Отработанный сплав, включающий кремний, железо, другие примеси и недоизвлеченный алюминий может быть использован в качестве сплава-раскислителя при производстве сталей. Изучение карботермического восстановления алюминиевокремниевых сплавов при помощи плазменного нагрева проводилось лишь в опытно-заводских условиях. Так, Калужский Н. А., Козлов В. М., Останин Ю. Д. и др. Вт с использованием в качестве плазмообразующего газа смесь аргона и водорода. Извлечение алюминия и кремния за плавку составило %. Однако, несмотря на достигнутые показатели, данный процесс не получил дальнейшего развития в значительной степени из-за низкого ресурса времени работы плазмотрона. С целью удешевления процесса Шинка В. П., Сергеев В.