К.т.н. Толымбекова Л.Б., к.т.н. Жунусов А.К.

Инновационный Евразийский университет, Казахстан, Павлодарский государственный университет, Казахстан

Использование альтернативных видов восстановителей для оптимизации электрического режима плавки ферросиликомарганца

При оптимизации электротермического процесса производства ферросиликомарганца важное значение имеет рациональный электрический режим плавки, который предусматривает глубокую посадку электродов и максимальное выделение тепла в ванне печи. При этом распределение мощности и максимальная температура печи во многом определяется электропроводностью шихтовых материалов.

В этой связи в настоящее время все большее внимание, наряду со шлаковым режимом плавки, уделяется вопросам увеличения сопротивления шихты. Из компонентов шихты большей проводимостью обладает кокс и от его свойств в основном и зависит проводимость шихты. Поэтому поиск новых видов восстановителей имеет важное значение для повышения технико-экономических показателей плавки при переработке легкоплавких казахстанских марганцевых руд. В качестве такого заменителя кокса исследованы высокозольные угли Борлинского месторождения (Казахстан). Нами определены значения удельного электросопротивления углей и Заринского кокса (Россия).

Схема установки, на которой проведены опыты, показана на рисунке 1. Экспериментальная установка состоит из нагревательной печи (1), цилиндра (2) из электроизоляционного материала, рабочее пространство которого было заполнено исследуемым углем (3). Рабочий объем цилиндра ограничивался снизу молибденовыми токоподводящими электродами (4), напряжение к которым подавалось от трансформатора с фиксированием тока амперметром (6). На верхний подвижный электрод, выполненный из молибдена (5), и исследуемый материал оказывалось через груз (9) давление, равное 0,4 кг/см.

Рисунок 1 – Установка для определения УЭС материалов

Сравнительные значения УЭС Заринского кокса и борлинского угля приведены на рисунке 2 и в таблице 1.

Рисунок 2 – Зависимость удельного электросопротивления восстановителей от температуры

Таблица 1 – Значения удельного электрического сопротивления Борлинского угля и Заринского кокса

Температура, К	Удельное электросопротивление Борлинского угля, ом∙см	Удельное электросопротивление Заринского кокса, ом∙см
293	4,37∙10^10	4,25
373	6,46∙10^10	3,88
473	7,94∙10^10	3,59
573	1,29∙10^10	3,35
673	1,71∙10^8	3,25
773	4,07∙10^6	3,21
873	8,71∙10^4	3,35
973	4,68∙10^3	3,24
1073	1,70∙10^2	3,27
1173	43,65	2,94
1273	20,89	2,90
1373	9,33	2,85
1473	5,25	2,75
1573	3,47	2,63
1673	3,23	2,51
1773	2,34	2,34
1873	2,11	2,04

Анализ экспериментальных данных, представленных в таблице, показывает, что высокозольный уголь Борлинского месторождения по сравнению с коксом обладает высоким удельным электросопротивлением. Основное влияние на проводимость материалов оказывает температура, химический и минералогический состав. С повышением температуры во всех случаях электросопротивление уменьшается. Причем, при низких температурах (до 1273-1473 К) показатели электросопротивления угля и кокса различаются существенно. С повышением температуры значения электропроводности их выравниваются.

При этом значения электросопротивления углей остаются более высокими. Резкое изменение электросопротивления в интервале температур 773-973 К связано с термическим разложением и перекристаллизацией витринизированных микрокомпонентов.

Таким образом, полученные результаты показывают, что высокозольные борлинские угли имеют более высокие значения удельного электросопротивления во всем интервале исследованных температур, что должно послужить достаточно убедительным аргументом для обоснования возможности снижения низкотемпературной проводимости ферросплавных шихт, стабилизации посадки электродов и повышения используемой мощности электропечного агрегата. Все это в конечном счете способствует высокому извлечению ведущих элементов.

Эффективность использования Борлинских углей взамен Заринского кокса была подтверждена крупно-лабораторными плавками на печи 200 кВА. При эквивалентной замене (по углероду) до 30 % Заринского кокса Борлинским углем достигнуто увеличение извлечения ведущих компонентов в сплав и снижение удельного расхода электроэнергии на 5-10 %.

Литература

1. Жучков В.И. Методика определения электрического сопротивления кусковых материалов и шихт / В.И. Жучков, А.С. Микулинский // Экспериментальная техника и методы высокотемпературных измерений. – М.: Наука, 1966. – С. 43.

2. Жило Г.М. Методы измерения удельного электрического сопротивления сырья и материалов химической электротермии / Г.М. Жило, В.И. Александров // Обзорн. информация. – 1986. – С. 16.

3. Агроскин А.А. Тепловые и электрические свойства углей / А.А. Агроскин. – М.: Металлургиздат, 1959. – 286 с.

4. Жданов А.В., Изучение электросопротивления материалов и шихт, применяемых для получения ферромарганца / А.В. Жданов, О.В. Заякин, В.И. Жучков // – Электрометаллургия / 2007. №6. – С. 24.

5. Лурье В.И. Технология производства силикомарагнца / В.И. Лурье // – Электрометаллургия / 2007. №6. – С. 36.