В №34 Выплавка стали в электрических печах

Электросталеплавильный процесс, появившийся в кон­це XIX в., благодаря поддержанию в плавильном простран­стве повышенной температуры (порядка 2000 °С и выше), обеспечивает получение стали более высокого качества по сравнению с конверторным и мартеновским процессами. Высокая температура дает возможность полнее удалять примеси, вводить в состав стали тугоплавкие легирующие металлы, значительно повышающие ее прочность, твер­дость и коррозийную стойкость.

Электрические плавильные печи разделяются на дуго­вые и индукционные.

Дуговая электрическая печь (рис. 4) состоит из сталь­ного кожуха, футерованного огнеупорным кирпичом. Сверху через отверстия в своде печи введены угольные электроды. Шихта загружается через загрузочное окно 1. Шихта плавится под воздействием высокой температуры, создаваемой электрической дугой, возникающей при про­хождении электрического тока между электродами 2 и шихтой 3. Готовую сталь выпускают по желобу летки 4 при наклоне печи, осуществляемом с помощью поворотно­го механизма 5.

Емкость дуговых печей колеблется от 0,5 до 400 т, дли­тельность плавки составляет 3-6 часов.

В индукционной печи (рис. 5) плавка осуществляется в тигле из огнеупорного материала 1. Вокруг тигля распо­лагается спиральный индуктор 2, изготовленный из мед­ной трубки, в которой циркулирует охлаждающая вода.

При прохождении тока через индуктор в шихте 4 на­водятся мощные вихревые токи, которые обеспечивают плавление шихты. Шихтовые материалы загружаются сверху. Для выпуска готовой стали тигель наклоняют в сторону сливного желоба 3.

В индукционных печах выплавляют особо высококачест­венные стали. Вместимость печей составляет от десятков килограммов до 2—5 т металла. Продолжительность одной плавки составляет от 0,5 до 2,5 часов.

Электрометаллургический процесс — основной способ производства высококачественных и особо высококачественных сталей. Вместе с тем, себестоимость электростали значительно выше конверторной и мартеновской стали. Недостатком электрических печей является относительно малая вместимость, сложность и высокая стоимость элект­рооборудования, низкая стойкость электродов и тиглей, не­обходимость использования чистых шихтовых материалов.

В №36 Производство меди

Медь имеет красный цвет, температура ее плавления 1083 °С, плотность 8,96 т/м³. Медь хорошо проводит элек­тричество и тепло, отличается малой прочностью, высо­кой пластичностью. Медь используется в электро- и ра­диопромышленности, значительная часть ее идет на полу­чение сплавов.

Около 80% меди выплавляют из сульфидных руд. Ос­новными медными рудами являются медный колчедан (CuFeS₂) и медный блеск (Cu,S).

Медные руды относительно бедны (содержание меди — не более 5%), поэтому их подвергают обогащению. С этой целью используют метод флотации, основанный на способ­ности тонко измельченных рудных минералов смачивать­ся некоторыми реагентами. Смесь измельченной руды, воды и реагентов помещается в специальной ванне, через кото­рую пропускается воздух. Благодаря пузырькам воздуха на поверхность ванны поднимаются частицы рудных ми­нералов, а пустая порода осаждается и удаляется. Содер­жание меди в полученном концентрате достигает до 30%.

Медный концентрат после обогащения содержит сернис­тые соединения. Для снижения содержания серы концент­рат подвергают обжигу, который ведут в специальных пе­чах при температуре 700—800 ⁰С.

В результате обжига получают так называемый огарок и сернистый газ S0₂. Огарок направляется на плавку. Сер­нистый газ используется для получения серной кислоты.

Плавка огарка производится в отражательных печах, по устройству сходных с мартеновскими. В них одновре­менно может плавиться более 100 т огарка.

В конце плавки в печи образуется полупродукт — штейн (Cu₂S₄FeS), содержащий до 50% меди, а также же­лезо, серу, кислород и включающий небольшое количество золота, серебра, свинца и других металлов. Штейн слива­ют и направляют в конверторы для получения черновой меди.

Конвертор представляет собой футерованный изнутри металлический сосуд, установленный на опорных роликах и поворачивающийся вокруг горизонтальной оси (рис. 7). Масса плавки составляет до 1000 т. Воздушное дутье по­дается через фурмы, расположенные вдоль конверторов. Затем в конвертор подается кварцевый флюс. Продувка длится до 30 часов. В результате получают черновую медь.

Черновая медь содержит примеси железа, серы, мышь­яка, кислорода.

Примеси ухудшают свойства меди, поэтому черновую медь подвергают рафинированию. Рафинирование меди про­изводится огневым и электролитическим способами. Огне­вое рафинирование осуществляется в пламенных печах и производится в том случае, когда пренебрегают небольшим количеством благородных металлов, содержащихся в чер­новой меди. Окисление примесей в печи происходит за счет кислорода воздуха, который подается в жидкий металл. Готовую медь разливают на слитки или анодные пластины.

Для получения высококачественной меди и выделения из нее благородных металлов производят электролитичес­кое рафинирование. Для этого черновую медь в виде пластин (анодов) погружают в ванну с водным раствором мед­ного купороса в серной кислоте. Параллельно анодам под­вешивают тонкие листы чистой меди (катоды). При про­хождении постоянного тока аноды растворяются в воде и медь осаждается на катодах. За 10—12 суток на катодной пластине отлагается около 100 кг меди. Катоды затем пе­реплавляют и разливают в слитки.

В зависимости от степени чистоты различают ряд ма­рок меди (М00, МО, Ml, М2, МЗ, М4) с содержанием меди от 99,0 до 99,95%.