Показатели процесса выплавки ферробора

 

На рис. 6 показано изменение основных технологических показателей процесса выплавки ферробора из обожженной боратовой руды в зависимости от относительного количества алюминия в шихте (за 100 % принято стехиометрически необходимое на восстановление бора, железа, кремния и сульфата кальция).

Максимальное извлечение бора наблюдается при отношении СаО/Аl2О3 в шлаковом расплаве, равном 0,20—0,25. Использование железотермитного осадителя при выплавке сплавов с бором особенно эффективно в связи с низкой плотностью бора (табл. 6), извлечение бора в слиток составляет 60— 65%, сплав содержит 8—11 % В и по 6—10% Si и А1. На 1 баз.т ферробора (5 % В) расходуется 935 кг обожженной руды, 30 кг борной кислоты (ее дают при плавке бедной руды), 500 кг алюминиевой стружки, 60 кг чушкового алюминия, 130 кг железной стружки, 380 кг окалины, 20 кг извести. Расход электроэнергии составляет 1872 МДж/т (520 кВт-ч/т). Повышение качества сплава и извлечения бора, снижение расхода алюминия и производственного цикла обеспечивает плавка с выпуском сплава и шлака в изложницу. В результате плавки получают 1000 кг ферробора. Бор в шлаке находится в основном в виде пиробората 2СаО·В2О3. Основные минеральные составляющие — корунд (30—45 %) и магниевые шпинели (35—40 %)-Извлеченпе бора около 61 %. Потери бора распределяются следующим образом: в шлаках 21,4 %, в отходах 9,6 %, улет и невязка 7,3%. При плавке на борном ангидриде (числитель) и на борной кислоте (знаменатель) на 1 т сплава (5 % В) расход материалов и электроэнергии следующий

 

 

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СОСТОЯНИЯ ФАЗ ПРИ ВЫПЛАВКЕ ФЕРРОБОРА С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ «TERRA»

 

Исходные данные для расчета

 

Химические и технические составы исходных материалов приведены в таблице 4.1.

 

Таблица 4.1 – Химические составы исходных материалов

 

Материал	B2O3	Fe2O3	Al	CaO	H2O	SiO2	MgO	P2O5	S	Сумма
Борный ангидрид		0,0065			4,9935
Железная руда						9,7		0,15	0,15
Алюминий
Известь		2,85							0,15

 

Таблица 4.2 – Материальный баланс

 

Задано	Получено
Борный ангидрид	1200	Ферробор	1095
Железная руда	1400	Шлак	1200
Алюминий	1167	Шлак надблочный	1858
Известь	340	Подина	167
Магнезитовый кирпич	265	Пыль газохода	30
Итого	4372	Итого	4350

 

Исходя из этого, с учетом расходов материалов на выплавку 1 тонны сплава входные данные для расчета состояния фаз для программы «TERRA»следующие, %: (B₂O₃- 27,76); (Fe₂O₃- 30,92); (Al - 28,41); (CaO -7,86); (H₂O - 1,46); (SiO₂-3,31); (MgO -0,17); (P₂O₅- 0,05);(S -0,06).

Расчет ведем при давлении равным 1 атм. и в интервале температур 1300-2300 К.

 

Результаты расчета программы «TERRA»

 

В результате проведения расчетов состояния фаз при выплавке комплексного сплава – ферробора были получены газовые и конденсированные фазы, которые сведены в таблицу 3.3.

 

 

Таблица 3.3 – Результаты расчета конденсированных фаз

 

Температура	Содержание
B2O3(c)	CaAl2O4(c)
кг	%	кг	%
	0,92689	5,750405	1,3829	8,579481
	0,92673	5,749545	1,3829	8,579678
	0,92616	5,746404	1,3829	8,580269
	0,92406	5,734787	1,3831	8,583624
	0,91676	5,694147	1,3836	8,593767
	0,89245	5,559317	1,385	8,627547
	0,81014	5,096467	1,3897	8,74239
	0,45018	2,958835	1,4016	9,212101
			1,4015	9,78326
			1,4014	9,853547
			1,4011	10,02311

 

 

Продолжение таблицы 3.3

Температура, К	Содержание
Al2O3(c)	B(c)
кг	%	кг	%
	3,331	20,665	6,0359	37,447
	3,3309	20,665	6,0358	37,447
	3,3309	20,667	6,0353	37,446
	3,3307	20,671	6,0336	37,445
	3,3309	20,689	6,0275	37,438
	3,3287	20,735	6,0072	37,421
	3,3235	20,908	5,9377	37,353
	3,3085	21,745	5,6317	37,015
	3,2947	22,999	5,2084	36,358
	3,2629	22,942	5,1413	36,15
	3,1702	22,679	5,0012	35,777

 

 

Температура, К	Содержание
CaS(c)	Fe(c)	Al2SiO5(c)
кг	%	кг	%	кг	%
	0,0187	0,1161	3,8724	24,024	0,5509	3,4177
	0,0187	0,116	3,8724	24,025	0,5509	3,4178
	0,0187	0,1158	3,8724	24,026	0,5509	3,418
	0,0185	0,1148	3,8724	24,032	0,5509	3,4189
	0,018	0,1117	3,8724	24,052	0,5509	3,4217
	0,0166	0,1033	3,8724	24,122	0,5509	3,4316
	0,0119	0,0747	3,8723	24,36	0,5509	3,4656
			3,8719	25,448	0,5509	3,6208
			3,87	27,015	0,5509	3,8455
			3,8658	27,181	0,5509	3,8734
			3,8553	27,58	0,5509	3,9409

Продолжение таблицы 3.3