• +7 (495) 730 31 40

    Контакт с администрацией портала

  • Новости

  • Аналитика

  • Публикации

  • Госты

  • Металлургический калькулятор

  • Металлургический справочник

  • Конференции

  • Полезные материалы

  • Списки

  • Индекс цен

  • Индекс цен LME

Ферробор

Технологический процесс создания ферробора FeB

Ферробор производят в электрической печи с футеровкой из электродной массы в 15—18 см в толщину. Сменная ванна печи для создания FeB располагается на выезжающей телеге. Для приготовления исходных материалов используют такие составляющие шихты:

• Запальная часть:

- 0,25 т смеси оксидов (Fe3O4, FeO и Fe2O3),
- 0,25 т обожженная боратовая руда,
- 0,17 т алюминиевой крупки (АКП).

• Основа шихты:

- 3,75 т боратовой руды,
- 1,3 т вторичный алюминий.

• Железотермитный осадитель:

- 1,25 т железной окалины,
- 0,45 т алюминиевой стружки.

Благодаря пониженной плотности получающегося ферробора, довольно действующим получается использование осадителя. Он дает возможность повысить применение бора при плавлении с пятидесяти до семидесяти %, а также уменьшить потребление алюминия на сорок %.

Процесс плавления FeB начинается с проплавления запальной шихты и разогрева расплава, после чего в ферросплавную печь с помощью винтового конвейера добавляют основную смесь (шихту). Для плотного оседания корольков FeB из шлака, при поднятых электродах, на поверхность расплава подают железотермитный осадитель. Выпуск шлака из печи происходит в конце плавления с помощью соответствующего отверстия именуемого «лёткой». FeB извлекают из печи только после того, как он полностью затвердел. Химический состав получившегося сплава:

10 — 12 % бора, 6 — 8 % кремния и 1,5 — 2,5 алюминия.

Ферробор Ферробор с низким содержанием кремния производят из борного ангидрида (B2O3) или борной кислоты (H3BO3) внепечным способом. Смесь из исходного алюминиевого и пятидесятипроцентного алюминиево-магниевого порошка используют как восстановитель. Данную процедуру осуществляют с верхним запалом из-за её бурного протекания (удельное тепло 2,9 МДж/кг). Получаемый FeB включает до двадцати % бора и менее одного % кремния.

ФБ-2 (ферроборал) производят внепечной плавкой с низким запалом и использованием железотермитного осадителя или электропечной плавкой в сменных шахтах. Шихта, используемая для создания ферробора, включает: 3,4 т обожженной боратовой руды, 3,4 т железной руды, 2,05 т алюминия. Осадитель состоит из 0,6 т железной руды, 0,02 т алюминия и 1,2 т извести.

Использование осадителя повышает извлечение B (бора) с пятидесяти % до семидесяти, однако при этом уменьшается потребление алюминия на сорок %. Электропечное производствово ферроборала аналогично электропечной выплавке ферробора, однако в 1-ой шахте после скачки шлака от первой плавки проводится проплавление 2-ой навески шихты. В завершении процесса шлак повторно скачивают, а блок сплава охлаждают в течение тридцати двух часов.

В процессе создания ферробора в электрической печи, конечный сплав обладает следующим химическим составом: 11—12 % бора, 7—9 % кремния, 6—8 % алюминия, 0,1—0,15 % углерода и 0,01—0,02 % серы. На 1000 кг FeB потребляется 1,5 т боратовой руды (20 % B2O3), 0,55 т вторичного алюминия, почти 0,5 т железной окалины и 2,88 ГДж электрической энергии. Сквозное получение бора (учитывая потери при обжиге) равно 50 %.

Сплавы бора FeB

Бор — полуметалл – химический элемент, расположенный в таблице Менделеева на границе между неметаллами и металлами. В кристаллическом состоянии плотность = 2,34 г/см3, tплавления = 2075 °С, tкипения = 3860 °С.

Бориды железа Fe2B и FeB имеют t плавления соответственно 1389 и 1540 °С. Если сплав содержит от двенадцати до шестнадцати процентов бора, то его t плавления колеблется от 1480 до 1550 °С, а если двадцать процентов бора, то — около 1430° С.

Таблица 1. Химический состав ферробора

Марка

Химический состав, %

B

Si

Al

C

S

P

Cu

не менее

не более

ФБ-0

20

>2

>3

0,05

0,01

0,015

0,05

ФБ-1

17

>3

>5

0,20

0,02

0,03

0,10

ФБ-2

8

7-15

7-15

-

-

-

-

ФБ-3

6

>12

>12

-

-

-

-


При создании FeB весомое значение в промышленности получили такие минералы, как: кернит (NaB4O7*2H2O) и бура (Na2B4O7*10H2O). Оксид бора в таких минералах содержится соответственно от 40 до 50 % в керните и от 30 до 35 % в буре. В Содружестве независимых государств, главное месторождение которых находится в Казахстане – Индерское, присущи ашаритовые (MgBO2*OH) и гидроборацитовые (CaMgB6O11*H2O) руды.

Таблица 2. Химический состав боратовых руд, %:

Элемент

B2O3

SiO2

CaO

MgO

FeO

C

S

%

25—31

5—14

9—25

16—31

2—3

1—2,3

3


Потери при прокаливании составляют от 4 до 5 %. Чтобы удалить кристаллизационную влагу перед производством бора необходимо провести обжиг боратовых руд во вращающихся печах при  t = 700 °С и измельчить их до 1 – 2 мм. Богатые бором и чистые сплавы плавят с помощью борного ангидрида (98 %) B2O3 и борной кислоты (85 – 95 %) В2О5.

Реакции восстановления бора:

2/3B2O3 + 2С = 4/3B + 2СO;
G° = 741739 - 367,22 Т Дж/моль (177153 - 87,515 Т кал/моль);
2/3B2O3 + 7/3C = 1/3B4C + 2CO;
G° = 722203 - 365,73,Г Дж/моль (172487 - 87,35 Т кал/моль).

Температура начала реакций восстановления бора равняется 1751 и 1702 °С. Так как, B4C - это довольно устойчивое хим. соединение, в процессе углеродо-термического восстановления B, его сплавы содержат много С, таким образом, на практике угле-восстановительный процесс изготовления FeB не стал популярным. Восстановление бора кремнием осуществляется по реакции:

2/3B2O3 + Si = 4/3B + SiO2;
G° = 72816 - 8,97 Т Дж/моль (17391 - 4,53 Т кал/моль),
она может протекать только при изготовлении сплавов В с довольно большим содержанием Si при низком содержании B.

Восстановление алюминием осуществляется по реакции:

2/3B2O3 + 4/3Al - 4/3B + 2/3Al2O3;
G° = 154350 + 44,97 Т Дж/моль (-36864 + 10,74 Т кал/моль).

При производстве FeB восстановление проходит более легко:

B2O3 + 2Al + 2Fe = 2FeB + Al2O3.
Когда B2O3 восстанавливается алюминием, происходит реакция выделения тепла = 3,38 МДж (785 ккал) на 1 кг борного ангидрида. Наилучший размер удельного тепла при плавке FeB из боратовых руд должен составлять 5,75 МДж (1375 ккал на 1 кг шихты) и по этой причине создание FeB осуществляют в электропечи или внепечным методом с применением большого количества термитных добавок.

Возврат к списку