Автореферат

 Введення

 У сучасній металургії постійно погіршується якість металобрухту по домішках кольорових металів, що приводить до значних коливань змісту міді в готовому металі. Наприклад, вміст міді в металі, отриманому шляхом переплавки в електропечі сортованої ломи різних класів, коливається від 0,06 до 0,54%. Зростаючі вимоги до якості сталі роблять проблему видалення міді дуже актуальної.

Мідь погіршує холодну і гарячу деформованість, підвищуючи схильність до зламу і розтріскування. [2, с.14]. Серед інших кольорових домішок мідь є одній з найбільш проблемних, це обумовлено тим, що мідь в порівнянні із залізом є благороднішим елементом, що не дозволяє використовувати традиційні способи рафінування [4, с.31]. Її вміст в амортизаційному ломі може досягати 0,5% і більш. При цьому, щоб гарантувати необхідний рівень якості металопродукції вміст міді в сталі не повинен перевищувати 0,2%[3, с.87].

Таким чином, видалення міді і олова з відходів, націлені на використання забруднених, дешевих сталевих скрапів, щоб провести вищі марки стали [7].

В умовах електроплавлення всі процеси рафінування мають окислювальний характер, а оскільки мідь має менша спорідненість до кисню чим залізо, те видалення міді звичайними методами рафінування неможливе.

В даний час промисловістю використовуються наступні методи «боротьби» з міддю:

1. Контроль за якістю ломи і його переробка шляхом сортування і сепарації (магнітна сепарація роздробленої ломи, виплавлення міді, анодне розчинення ломи і ряд інших).

2. Метод випаровування з використанням вакууму і продуванням інертними газами.

3. Рафінування розплаву заліза від міді за допомогою сульфідних шлаків на основі різних сірковмісних з'єднань натрію (Na2S, Na2SO4 і ін.).

4. Метод розбавлення рідким або чушковим чавуном.

5. Нейтралізація міді в сталі присадками окремих елементів.

6. Видалення міді фільтрацією розплаву через керамічні фільтри

 
 Цілі і завдання

 
Метою дослідження, що проводиться в даній роботі, є розробка ефективної методики видалення міді із залізовуглецевого розплаву, шляхом витягання її в сульфідну фазу.

 Для досягнення поставленої мети необхідно виконати наступні завдання:

1)                             досліджувати умови переходу міді із залізовуглецевих розплавів в сульфідну фазу;

2)                             у експериментальних умовах досліджувати особливості реалізації методу сульфідування

3)                             розробити технологічні прийоми ефективного рафінування залізовуглецевого розплаву, стосовно конкретних виробничих умов.

 

 Теорітична частина

Для організації витягання міді із залізовуглецевих розплавів може бути використаний той факт, що сірка володіє великою хімічною спорідненістю до міді, чим до заліза.

Хімічна реакція видалення міді з рідкого металу в сульфідну фазу може бути представлена таким чином:

                                                                    (1)

З рівняння константи рівноваги цієї реакції ми можемо вивести вираз коефіцієнта розподілу міді:

                                                                     (2)

де З – коефіцієнт, який враховує перерахунок концентрацій від молярних доль до масових відсотків;

До – константа рівноваги реакції;

 – активність i-го компоненту;

 – коефіцієнт активності i-го компоненту.

Для збільшення коефіцієнта розподілу міді сприяє висока активність сульфіду заліза і високий коефіцієнт активності міді в рідкому металі, а також низький  коефіцієнт активності сульфіду міді в шлаку. За загальновідомими джерелами прийнято, що коефіцієнт розподілу міді при використанні шлаків на основі сульфіду заліза має значення близько 9, а при додаванні сульфідів лужних і лужноземельних металів (зокрема NAS) дозволяє підвищити його в 3 рази.

При обробці сульфідними шлаками ступінь видалення міді складає 67-68% в інтервалі температур 1673-1773К в перебігу 6мин [6, с.31], при цьому в ході обробки концентрація сірі в розплаві зростає в 2-3 рази.[3, с.88].

При додаванні сульфіду алюмінію збільшується коефіцієнт розподілу до 30 [9].

 

Експериментальна частина

   Експерименти проводяться в лабораторних умовах проблемної лабораторії кафедри «Електрометалургія» на печі Тамана,  і в досвідчено-промислових умовах на ОАО Константіновський завод “Втормет” на індукційній 200 кг печі.

 

Список літератури

 

1.                              Перспективні способи видалення домішок кольорових металів із залізовуглецевих расплавов/ В.А.Кудрін/ін-т «Черметінформация» М., 1992 (Обзорн. Інформ. Сірий. Сталеплавильне виробництво. Вип. 1. 26 с.).

2.                              Проблеми видалення міді із сталі // «Сталь».№7.1991г.

3.                              Ю.В. Костецкий Перспективи використання сульфідів для рафінування залізовуглецевих розплавів від розчиненої міді // «Метал і литво України». №3-4, 2005г.

4.                              А.И. Зайців і ін. Аналіз реальності технології видалення міді з рідкого заліза, побудованої на випаровуванні // «Електрометалургія». №10, 2003г.

5.                              Проблеми видалення міді із сталі // «Сталь».№7.1991г.

6.                              В.И. Кашин і ін. Фізіко - хімічні закономірності взаємодії міді і сірки в розплаві заліза при обробці сульфідним шлаком // «Сталь». №3. 1991г.

7.                              “Copper and Tin in Steel Scrap Recycling” / Luben Savov, Elena Volkova, Dieter Janke // RMZ - Materials and Geoenvironment, Vol. 50, No. 3, pp. 627-640, 2003

8.                               Wang, C.; Himara, J.; Nagasaka, T., Ban-Ya, S. “Copper Distribution between FeS-Alkaline or – Alkaline Earth Metal Sulfide Fluxes and Carbon Saturated Iron Melt”, ISIJ International 1991, Vol.31, 11, 1309-1315.

9.                              Shimpo, R.; Fukaya, Y., Ishikawa, T., Ogawa, O. “Copper Removal from Carbon-Saturated Molten Iron with Al2S3-FeS Flux”, Metallurgical and Materials Transactions B 1997, 28B, 1029-1037.