Балқыту түрлерінің салыстырмалы талдауы.

Балқ ыту, сыныптамасы, атқ аратын қ ызметі, реакциялары. Шахталық балқ ыту.Шахталық балқ ыту шойын, мыс, никель, қ орғ асын жә не басқ а металдар ө ндірісінде кесек материалдарды (20-100 мм) ө ң деуде қ олданылады. Пеште ө тетін процесс типіне қ арай: тотық тырып, тотық сыздандырып, хлорлап, тотық сыздандырып – сульфидирлеуші балқ ытулар болып бө лінеді.

Шахталық балқ ытудың ең сипатты тү рлері:

– темір металлургиясында – домналық;

– мыс металлургиясында – пириттік; мысты-кү кіртті; шала пиритті; тотық сыздандыру (тотық қ ан кендерді, қ айтарма шикізатты, катодтық мысты балқ ытуда); мысты штейндерді байыту ү шін – концентрациялық, қ ысқ артушы жә не қ ұ рамдас;

– никель металлургиясында – тотық сыздандырып-сульфидтеу;

– қ алайы, қ орғ асын, сурьма металлургиясында – тотық сыздандыру;

– титан, магний, цирконий металлургиясында – шахталық электрпештерде хлорлау. Тотық тыра шахталық балқ ыту брикеттер немесе агломераттар тү ріндегі сульфидтік кендер мен концентраттарды ө ң деу ү шін қ олданылады. Тотығ у процестері сульфидтердің газү рлеу оттегісімен ғ ана емес, сонымен қ атар олардың тотығ у ө німдерімен (сульфаттармен жә не оксидтермен) ө зара ә рекеттесудің кү рделі аралық реакцияларымен қ атар жү реді. Шикіқ ұ рамның шахталық пеште болу уақ ытының ү лкен бө лігі жоғ арғ ы жә не орталық аймақ тарда ө теді, мұ нда тотығ у процесі сульфидтік материалдарды кү йдіру кезіндегі процестерге ұ қ сас. Тө менгі температураларда темір сульфидтері сульфаттарғ а дейін тотығ ады, ал тұ тану нү ктесінен жоғ ары температурада – магнетиттің тү зілумен:

2FeS2 + 5, 5О2 = Fc2О3 + 4SО2;

Пириттік балқ ыту қ ұ рамында 40-42 % дейін кү кірт болатын (75 % жоғ ары пирит) сульфидтік кенді ө ң деуге қ олданылды. Мұ ндай шикіқ ұ рамның жылубө лу қ абілеті ‪ 5000-6000 кДж/кг қ ұ райды, сондық тан балқ ыту 2-3 % кокс шығ ынымен сульфидтердің жану жылуы арқ ылы жү реді.

Мыс-кү кіртті балқ ыту. Қ ұ рамында кү кірт мө лшері жоғ ары (38-43 %) кедей мыс кені (2-3 % Сu) балқ ытылады, кварц флюс пен кокс (9-12 %) тиеледі. Тотығ ып балқ у аймағ ында жоғ ары температура пириттік балқ у реакциясымен жә не кокстың жануынан алынады. Тотық сыздану аймағ ында келесі реакциялар ө теді:

СО2 + С = 2СО;

2SO2 + 4СО = 4СО2 + S2;

2SO2 + 2С = 2СO2 + S2;

Тотық сыздандыра шахталық балқ ыту. Шикізаты тотық қ ан кендер, қ айтарма шикізат, кү йдірілген сульфидтік кендер мен концентраттар, ә ртү рлі қ ождар мен аралық ө німдер, оларда металдар еркін немесе байланысты оқ сидтер нысанында қ атысады. Тотық сыздандырғ ыш атмосферада оксидтер металғ а дейін тотық сызданады. Отын (кокс) жылу агенті жә не тотық сызданғ ыш болады; кө міртегінің тотығ у кезінде тотық сыздандырғ ыш газдар тү зіледі:

С + Н2O = СО + Н2; С + 1/2O2 = СО + Q1; O2 + С = 2СО – Q2.

Оксидтердің тотық сыздану реакциясы келесі сұ лбамен кө рсетіледі

МеО + СО = Me + СO2 ± Q.

Домналық балқ ыту. Домна пеші – бұ л шахталық пеш, онда кендегі темір оксидтерінен темірді тотық сыздандыру ү шін кокс кө міртегі қ олданылады. Домналық балқ ыту ө німі – сұ йық шойын (4-5 % С, 0, 5-1, 0 % Si), ол болат алу ү шін пайдаланылады. Шойынның ө зі де кең қ олданылатын қ ұ йма қ орытпа.

Бокситтердің физикалық қ асиеттері. Алюминий кендері. Алюминий – жер қ ыртысында ең кең таралғ ан металл. Оттегіге жақ ындығ ы ү лкен болғ андық тан, ол табиғ атта бос кү йінде кездеспейді. Алюминий кендеріне бокситтер, нефелиндер, алуниттер, каолиндер жә не кианиттер жатқ ызылады.

Боксидтердің физикалық қ асиеттері ө те ә р тү рлі жә не тұ рақ ты емес. Кез келген ьарлық мү мкін тү стегі боксидтер кездеседі, ақ тан кү рең қ ызылғ а дейін. Кү ң гірт жә не кірпіш қ ызыл тү сті тү рлері ең жиі кездеседі. Олардың тығ ыздығ ы кеуекті бос азтемірлі жә не азкремнилі боксидтерде 1, 2 г/см3-тен, қ атты темірді жә не тасты боксидтерде 3, 5 г/см3 дейін. Боксидтердің қ аттылығ ы 2 мен 7 арасында. Боксидтерді ерекшелейтін белгілерінің бірі сазғ а ұ қ састығ ымен қ атар сумен илемді масса тү зуі.

Болат ө ндірісі. Болат ө ндірісі. Домналық балқ ытудан алынғ ан шойын ары қ арай кең інен қ олдануғ а жарамайды. Себебі ол сынғ ыш, таптауғ а жарамайды, соғ уғ а тө зімділігі ө те тө мен. Болат қ орытатын ө ндірістердің міндеті шойынды бастапқ ы шикізат ретінде қ олданып, механикалық қ асиеті біршама жақ сартылғ ан қ орытпалар - болаттар алу.

Болат қ орытатын ө ндірістің принципиалдық негіздері. Арарлық шойын мен конструкциялық болаттың химиялық қ ұ рамдарын салыстыра отырып (кесте 10.1), болат алу ү шін шойын қ ұ рамындағ ы кө міртегі, кремний, фосфор жә не кү кірттің мө лшерлерін азайту керек екенін білеміз. Мұ ны шойынды тотық тыру арқ ылы іске асыруғ а болады: кө міртегі газғ а ө теді (СО тү рінде), ал Si, Mn, P тотық тү рінде шлакқ а ө теді.

Осылайша, болат қ орыту ө ндірісінің домналық ө ндірістен бірінші айырмашылығ ы бұ л – процестердің тотық тырушы сипаты.

Екінші айырмашылығ ы – шойын ө ндірісіне қ арағ анда болат қ орытуғ а ө те жоғ ары температураның қ ажет болуы. «Fе-С» кү й диаграммасына сә йкес қ орытпаның қ ұ рамындағ ы кө міртегін азайтқ ан сайын, ликвидус температурасы артады. Болат қ орыту процессін қ алыпты жү ргізу ү шін металдың температурасы 1580-16200С болуы қ ажет.

Кесте 10.1