Как уже упоминалось ранее, значительная часть алюминия применяется в различных отраслях промышленности и виде сплавов на его основе. Из общего количества алюминиевых сплавов, используемых в промышленности, литейные алюминиево-кремниевые сплавы занимают 30—40 %. В последние годы наметилась тенденция к увеличению доли производства алюминиево-кремниевых сплавов. Существовавшая до последнего времени единственная технология производства литейных алюминиево-кремниевых сплавов предусматривала сплавление чистого алюминия с кристаллическим кремнием и другими присадками. '
В условиях широкого применения литейных алюминиево-кремниевых сплавов и сокращения запасов высококачественного сырья для производства алюминия методом электролиза криолито-глиноземных расплавов оказывается более эффективным получение этих сплавов методом прямого восстановления в руднотермических электропечах.
Как известно, электротермический способ производства обладает целым рядом преимуществ перед электролизом в расплавленных солях. Он позволяет заменить большое количество относительно небольших малоэффективных (использование тепла в них 30—35 %) электролизных ванн на теплотехнически более выгодные высокопроизводительные агрегаты. Кроме того, к сырью для прямого восстановления предъявляются менее жесткие требования, чем к сырью для электролиза, что исключает целый ряд дорогостоящих переделов, не выделяются высокотоксичные фтористые соединения и облегчается улавливание и очистка выделяющихся газов; расширяется сырьевая база производства алюминия.
В настоящее время в Советском Союзе освоен в промышленном масштабе способ получения алюминиево-кремниевых сплавов, содержащих около 60 % алюминия, методом восстановления в руднотермических электропечах большой мощности с последующим разбавлением полученного сплава алюминием. При работе по этому способу исключено производство электролитического алюминия, проще аппаратурное оформление процесса и меньше капитальные затраты, а также используются новые виды сырья, уменьшается расход электролитического алюминия на 20—25 % и полностью исключается применение чистого кремния.
Производство алюминиево-кремниевых сплавов методом прямого восстановления
Технологическая схема промышленного получения алюминиево-кремниевых сплавов методом восстановления в электропечах большой мощности включает следующие этапы:
дробление и дозирование исходных сырьевых материалов, смешение, окускование и сушка окускованной шихты; восстановление шихты в рудовосстановительных электропечах с получением первичного алюминиево- кремниевого сплава;
рафинирование полученного сплава от неметаллических включений;
переработка рафинированного сплава на конструкционные алюминиево-кремниевые сплавы.
Основные требования к сырью
В качестве сырья для прямого получения алюминиево-кремниевых сплавов путем рудовосстановительной плавки могут быть использованы различные природные алюмосиликаты: каолины, кианиты, силлиманиты, дистенсиллиманиты. Установлено, что удельный расход электроэнергии на выплавку сплава практически не зависит от минералогического состава кремнезем-глиноземного сырья. Это объясняется тем, что теплота превращения одних модификаций в другие и разница в тепловых эффектах муллитизации различных модификаций кремнезем-глиноземистых веществ незначительны по сравнению с тепловым эффектом реакции восстановления глинозема и кремнезема.
Основным требованием к исходным рудам является ограничение содержания примесей железа, титана, кальция и щелочных металлов. При повышенном содержании примесей железа и титана в сырье невозможно получать кондиционные литейные сплавы в соответствии с существующими требованиями. Для удаления из сплава примесей необходима специальная металлургическая очистка. Ограничения содержания оксида кальция обусловлены его способностью к шлакообразованию в процессе рудовосстановительной плавки. Восстановленный кальций, содержащийся в сплаве, удаляется в процессе рафинирования. При наличии щелочей в сырье происходит спекание колошника, а при большом их количестве— и оплавление. Следует ограничивать содержание оксида магния, так как на его восстановление и испарение затрачивается энергия, что приводит к увеличению расхода электроэнергии.
Общим требованием ко всем видам глиноземсодержащего сырья является ограничение суммы оксидов железа и титана, которая не должна превышать 1,5 %. Тип используемого восстановителя в основном определяет физико-химические свойства шихты и показатели технологического процесса. Для процесса получения алюминиево-кремниевых сплавов главным физико-химическим свойством углеродистых восстановителей является величина объемного содержания восстановителя в шихте, или степень развитости его поверхности на единицу твердого углерода. От этого свойства зависит тугоплавкость шихты, характер спекания брикетов на колошнике печи, газопроницаемость и равномерность схода шихты в процессе плавки.
Величина пористости окомкованной шихты мало изменяется в зависимости от типа углеродистых восстановителей, поэтому не является определяющим фактором для выбора типа восстановителя и методов окускования шихты. Относительная механическая прочность брикетов обратно пропорциональна объемному содержанию восстановителя в шихте.
Требования, предъявляемые к углеродистым восстановителям, зависят от типа используемого глинозем-кремнеземсодержащего сырья (каолин, кианит и др.) и содержания алюминия в сплаве. Основные требования к углеродистым материалам: минимальное содержание золы и главным образом—примесей железа и титана, отрицательно влияющих на выход продукции при дальнейшей переработке сплава; повышенная реакционная способность и низкая электропроводность; способность совместно с другими компонентами шихты к окомкованию, обеспечивающая достаточную механическую прочность и термостойкость гранул или брикетов в условиях руднотермической плавки; обеспечение равномерного схода шихты и высокой газопроницаемости колошника печи при плавке.
Теоретические основы восстановления алюмосиликатов углеродом
Восстановление кремнезема углеродом.
Общие закономерности восстановления кремнезема углеродом могут быть определены путем термодинамического анализа системы Si—О—С. Основными суммарными реакциями, связанными с получением кремния, являются: SiO2 + С = SiO + СО; SiO2 + ЗС = SiC + 2СО; SiO2+2SiC==3Si +2CO; SiO2 + 2С= Si +2CO. В идеальных условиях, когда не накапливается в печи карбид кремния и не происходит улетучивания оксида кремния (II)—SiO, реакция восстановления протекает по последнему уравнению. Термодинамические расчеты показывают, что образование карбида кремния и элементарного кремния вероятно при температурах соответственно более 1525 и 1650 єС. На основе кинетических исследований, химического, кристаллооптического и рентгеноструктурного анализа продуктов взаимодействия кремнезема с углеродом подтверждена определяющая роль в восстановительном процессе промежуточных соединений—оксида кремния (II) и карбида кремния. Процесс идет с участием оксида в газообразном состоянии. Таким оксидом в системе Si—О—С может быть только SiO.
Заметное восстановление SiO2 из окомкованных шихт начинается при 1300 °С и резко возрастает до 1450 °С. При дальнейшем повышении температуры до 1900 °С суммарная скорость процесса изменяется практически прямо пропорционально температуре. Единственным конденсированным продуктом восстановления является карбид кремния. Скорость карбидообразования значительно возрастает при температуре около 1600 °С, что находится в соответствии с данными термодинамических расчетов. В начальный момент кинетика процесса обеспечивается появлением жидкой фазы (при 1400 °С и выше) и поверхность соприкосновения между оксидом кремния и углеродом становится большей. По мере повышения температуры наблюдается улучшение кристаллизации карбида кремния и рост размера зерен; при 2000—2200 °С он представлен гексагональной разновидностью.
Кремний в зависимости от соотношения кремнезема и углерода в шихте появляется при 1800—1900 °С. При восстановлении кремнезема углеродом имеет место перенос активных частиц оксида к восстановителю и адсорбция на нем, химическое взаимодействие оксида и углерода с образованием твердого продукта и десорбция газообразных оксидов углерода с поверхности восстановителя. В связи с указанным большое влияние на эффективность восстановительного процесса имеет способность углеродных материалов к сорбции оксида кремния (П)—SiO. Для предварительной оценки реакционной способности восстановителя может служить величина его удельной поверхности или насыпная масса. Восстановление оксида алюминия углеродом является более сложным процессом, чем восстановление кремнезема.
Основным отличием восстановления углеродом оксида алюминия от восстановления кремнезема .является способность последнего разлагать образующиеся карбиды. Оксид алюминия в условиях протекания восстановительной плавки не способен разлагать образующиеся карбиды и оксидкарбиды алюминия. По аналогии с восстановлением кремнезема можно представить процесс восстановления оксида алюминия следующими суммарными реакциями: Al2O3 + ЗС =2А1 + ЗСО; А1 + ЗС = Аl4С3; 2Al2O3 + 9С = Аl4С3 + 6СО. В результате восстановления получается смесь металлического алюминия 60—80 %, карбида алюминия 20—35 % и оксида алюминия 3—5 %. Термодинамический анализ системы А1—О—С дает ориентировочное представление о протекании процесса в связи с недостаточной надежностью термодинамических данных промежуточных соединений и отсутствием надежных данных о взаимной их растворимости.
Взаимодействие оксида алюминия с углеродом до 1650 єС протекает в небольшой степени. В результате реакции образуется алюминиевая шпинель—А1з0. С ростом температуры и появлением жидкой фазы взаимодействие резко возрастает. Образованием жидкой фазы обусловливается ускорение процесса. Основным конденсированным продуктом восстановления на этой стадии является карбид алюминия, содержание которого возрастает до 1950 °С. Металлический алюминий появляется при 1900 °С. В процессе восстановления при температурах, близких к 2000 °С, содержание карбида алюминия снижается и одновременно возрастает содержание свободного углерода, что обусловлено разложением карбида алюминия. При взаимодействии глинозема с углеродом имеют место потери алюминия в виде субоксида—А12О, а при температурах выше 2050 єС и в виде парообразного алюминия. Это приводит к снижению содержания металлического алюминия в конденсированных продуктах восстановления.
При восстановлении углеродом глинозема, как и кремнезема, кинетику процесса определяют два фактора: появление жидкой фазы и субоксида алюминия Al2O, которые обеспечивают необходимый контакт между оксидом и углеродом. Механизм взаимодействия оксида алюминия с углеродом аналогичен таковому для кремнезема. Восстановление алюмосиликатов углеродом. Процесс совместного восстановления оксидов алюминия и кремния основан на свойстве SiO2 вступать во взаимодействие с карбидом алюминия по реакции 2Аl4С3 + 3SiO2 == 8А1 + 3Si + 6СО. При восстановлении алюмосиликатов карбид алюминия практически не образуется. Процессы восстановления различных алюмосиликатов, а также маложелезистых бокситов и механических смесей оксидов алюминия и кремния имеют много общего. Первичным является процесс муллитизации. Максимальное развитие муллитизации наблюдается при использовании силлиманита, меньшее—каолинита, в еще меньшей степени муллитизация протекает при использовании смесей оксидов. Существенного различия в поведении тех или других алюмосиликатов при их восстановлении не наблюдается. На кинетику процесса оказывает влияние не столько природа минерала, сколько соотношение оксидов кремния и алюминия в шихте. При восстановлении алюмосиликатов первым восстанавливается SiOz—оксид кремния (IV), или кремнезем; этот процесс не зависит от восстановления оксида алюминия. Разница в температурах начала заметного их восстановления значительна.
К началу восстановления оксида алюминия большая часть кремнезема переходит в карбид кремния. Восстановление кремнезема из алюмосиликатов и смесей оксидов алюминия и кремния в связи с избытком углерода протекает в более благоприятных условиях и завершается при более низких температурах, чем восстановление одного кремнезема. Восстановление оксида алюминия протекает за счет оставшегося углерода, а после его израсходования—за счет карбида кремния. В этой связи восстановление оксида алюминия протекает в менее благоприятных условиях по сравнению с восстановлением оксида кремния. Особенно неблагоприятны условия заключительной стадии процесса, когда газообразный субоксид алюминия реагирует с карбидом кремния. Образование алюминиево-кремниевого сплава начинается при температуре около 1800 °С, и с этого момента, содержание карбида кремния уменьшается. Появление жидкой фазы при совместном восстановлении оксидов алюминия и кремния наблюдается при более высокой температуре, чем при восстановлении одного кремнезема. Относительное расположение углеродных материалов по степени активности при восстановлении кремнезема сохраняется и при восстановлении оксида кремния из алюмосиликатов. О влиянии же углеродного материала на процесс восстановления оксида алюминия из алюмосиликатов можно сказать, что здесь воздействует не столько восстановительная активность и адсорбционная способность к Аl2O, сколько структура образовавшегося карбида кремния. В этой связи требования к углеродным материалам для восстановления алюмосиликатов должны базироваться на основе получения в процессе восстановления мелкозернистого карбида кремния с максимально развитой и активной поверхностью.
Для оценки эффективности электротермического способа производства пользуются коэффициентом извлечения (ŋMе). Этот коэффициент учитывает степень извлечения полезных составляющих из шихты в процентах и определяется как отношение количества полученного металла (р1кг) к количеству этого металла (Р2кг), поступившего на восстановление в руднотермическую печь с шихтовыми материалами: ŋMе=P1/P2
Технология выплавки алюминиево-кремниевых сплавов
Для осуществления непрерывного процесса в руднотермической электропечи необходимо применение шихты в окомкованном виде, так как при применении мелкая шихта оказывает значительное сопротивление прохождению реакционных газов, что затрудняет протекание процесса. Кроме того, при работе на мелких материалах много их теряется вследствие пылеуноса. Окомкование шихты можно производить тремя способами: агломерацией, грануляцией и брикетированием. Для осуществления агломерационных методов окомкования руды в производстве алюминиево-кремниевого сплава требуются цементирующие материалы типа содового раствора. Процесс ведется на ленточных агломерационных машинах с просасыванием воздуха через шихту. Сложность получения в этом случае однородного по своим качествам агломерата тормозит применение этого процесса. Гранулы или "окатыши” размером до 50—6O мм получают из мелкоизмельченной шихты при добавлении в нее связующего. В качестве связующего могут быть использованы каменноугольные пеки, глины или так называемый сульфитный щелок. Основными требованиями, предъявляемыми к связующему, являются: отсутствие в их составе инородных примесей и способность смачивать материалы шихты. Наиболее удовлетворяет этим требованиям сульфитный щелок—продукт переработки древесины с помощью бисульфата кальция. Производство "окатышей” на тарельчатых грануляторах осложняется необходимостью получения гранул примерно одного размера, тогда как они в значительном количестве получаются мелкими, не пригодными для рудовосстановительной плавки. Наиболее распространено брикетирование шихты. При правильном дозировании и хорошем смешении шихтуемых материалов получаются однородные по свойствам брикеты, удовлетворяющие требованиям электроплавки. Как правило, для получения шихты заданного состава применяется автоматизированный весовой способ дозирования. Материалы шихты смешиваются в смесителях непрерывного действия, где одновременно со смешиванием шихта уплотняется. Для брикетирования применяют прессы валкового типа; на поверхность валков насаживают стальные бандажи с симметрично расположенными полуовальными или шаровыми углублениями. Усилие прессования брикетов подбирают таким образом, чтобы полученные брикеты имели достаточно высокую газопроницаемость и в то же время были плотными, не разрушались при дальнейшей обработке, транспортировке и в процессе плавки. Брикетированную шихту перед загрузкой в руднотермическую электропечь подвергают сушке. Эта операция во многом влияет на прочность брикетов.
С уменьшением в брикетах влаги от 12—14 % механическая прочность их поднимается до 10,0—15,0 МПа. В то же время температура сушки должна быть достаточно низкой, чтобы не допустить возгорания восстановителя, входящего в состав шихты. Сушку брикетов осуществляют в туннельных печах или на конвейерных устройствах с газовым или электрическим обогревом. Электрический режим выплавки алюминиево-кремниевого сплава зависит от типа и мощности руднотермической печи и указан в рабочей, технологической инструкции. Работа печей с отклонением от заданного электрического режима допускается лишь после перепуска электродов и после простоев печи, когда необходимо постепенное повышение мощности. Разогрев печей после капитального ремонта ведут, постепенно набирая мощность.
Сушку и предварительный разогрев ванны после продолжительных простоев и капитальных ремонтов осуществляют с помощью газового нагрева. Формирование и коксование электродов в случае применения самообжигающихся электродов осуществляются одновременно с разогревом ванны печи. Загрузку шихты и подъем уровня колошника производят постепенно, в течение 10—15 сут непрерывной работы печи. Очередной перепуск электродов на печи после ее остановки на текущий ремонт или после длительного простоя осуществляют не ранее, чем через 2—3 ч работы. Загрузка брикетированной шихты из печных бункеров на колошник печи осуществляется через течки золотниковыми питателями с дистанционным управлением. Загрузку шихты следует производить по мере ее схода и образования вокруг электродов конусов из шихты. Свежую холодную шихту загружают после предварительной опиковки колошника в местах прогаров или проседания шихты у электродов.
В процессе плавки необходимо добиваться: равномерного выделения газов по всей поверхности колошника, не допуская образования так называемых "свищей”; глубокой и устойчивой посадки электродов в шихте и свободного выхода сплава из летки. Глубокая и устойчивая посадка электродов достигается соблюдением установленной дозировки шихты, выдерживанием электрического режима по заданным соотношениям тока к напряжению, своевременной разработкой шахт вокруг электродов и периодической корректировкой хода печи замесами из смеси необходимых компонентов. Не допускается усиленного схода шихты и обвалов гарниссажа в середине колошника и в междуэлектродных зонах во избежание увеличения шлакообра зования и нарушения сообщения между подэлектродными зонами—тиглями.
Для предупреждения обвалов гарниссажа и активизации работы середины колошника, а также для компенсации выгоревшего из брикетов углерода периодически загружают восстановитель на середину колошника и в междуэлектродные зоны. При больших отклонениях от заданного содержания углерода в шихте загружают в печь корректирующую шихту.
При избытке восстановителя в шихте загрузку корректирующей смеси производят после предварительного снижения уровня колошника у электродов, последующей подачи свежих брикетов и наведения равномерных конусов у электродов. При недостатке восстановителя эту смесь подают в места усиленного спекания и замедленного схода шихты. Для уменьшения выгорания угля смесь прикрывают свежими порциями шихты из брикетов. Сплав выпускают из печи непрерывно через рабочую летку в ковш, футерованный одним рядом шамотного кирпича и внутренним слоем формовочного песка, набиваемого пневмомолотком с помощью шаблона. Ковш устанавливают под летку просушенным и прогретым. Летка должна быть глубокой и свободной от шлака, для чего во время выпуска сплава ее периодически прожигают электрической дугой с помощью графитового электрода. Прожиг летки должен быть кратковременным и эффективным. При ухудшении выхода сплава и шлака осуществляют глубокое зондирование летки деревянной жердью; затем летку разогревают электрической дугой. При больших затруднениях выпуска сплава прожиг летки осуществляют кислородом. При этом принимают меры предотвращения загрязнения сплава железом.
При необходимости на период ремонтов или в других случаях летку закрывают огнеупорной смесью. Технологическое обслуживание колошника печи осуществляется специальными самоходными машинами с индивидуальным приводом. Чаще используют машины на электрическом ходу. Если в конструкции печи не предусмотрены загрузочные течки, то загрузка шихты осуществляется самоходными завалочными машинами. Электропечи для выплавки сплавов Электрические рудовосстановительные печи в зависимости от специфических условий процесса восстановления тех или других компонентов строят на мощность от 5000 кВ.А до более 100000 кВ.А. Такие печи имеют круглую, овальную или прямоугольную ванну, в которую введены, как правило, три или шесть электродов. По сравнению с известными ферросплавными процессами для выплавки алюминиево-кремниевых сплавов требуется более низкое напряжение при большой силе тока. Повышенное напряжение и связанный с этим подъем электродов вызывает рассеяние энергии вместо требуемой концентрации ее, особенно в нижней зоне шахты печи. Электрический обогрев рудовосстановительных печей может быть осуществлен различными способами. В одних случаях можно применять обогрев теплом горения электрической дуги, в других—нагрев электросопротивлением.
В производстве кремния и алюминиево-кремниевых сплавов применяются электрические печи мощностью 15000—35000 кВ.А. В связи с необходимостью периодической обработки колошника эти печи открытого типа. Ванна имеет круглую форму и снабжена механизмом вращения вокруг центральной оси. В результате вращения ванны огнеупорная футеровка получает более однородную тепловую нагрузку и значительно уменьшается количество спеков внутри шахты. Металлический кожух ванны футерован изнутри огнеупорным кирпичом и обоженными угольными блоками. При правильно подобранных геометерических параметрах печи и электрическом режиме плавки в шахте ванны всегда обра зуются и сохраняются гарниссажи, защищающие футеровку от разрушения. Загрузка материалов происходит с площадки печи.
Открытая печь оборудована газосборными колпаками, которые закрываются шторами. Шторы при необходимости можно открыть. При нормальной эксплуа- тации шторы почти полностью закрывают печь, отчего значительно сокращается подсос воздуха. Газосборный колпак подвергается действию не только электромагнитных cил, но и высоких температур, а также химическому оздействию агрессивных веществ. Поэтому он изготавливается преимущественно из немагнитных жароупорных и химически стойких сортов стали. К крышке газосборного колпака подведены газоходы вытяжной вентиляции, а также предусмотрены отверстия для электродов и в большинстве случаев для течек подачи шихты. Электроды печей для выплавки алюминиево-кремниевых сплавов могут быть как самообжигающиеся, так и предварительно обожженными.
Выбор типа электродов обусловлен экономической целесообразностью. Самообжигающиеся электроды формируются в металлическом кожухе преимущественно стальном, который по мере сгорания электродов переходит в сплав, ухудшая его качество. При использовании высококачественной шихты или применении алюминиевых сплавов для изготовления кожухов электродов предпочтение отдается самообжигающимся электродам как более экономичным. При работе на предварительно обожженных электродах возможно несколько снизить требования, предъявляемые к сырью, и, следовательно, расширить сырьевую базу. В любом случае с применением обожженных электродов улучшаются условия труда и снижаются потери сплава при рафинировании В настоящее время промышленностью выпускаются такие электроды диаметром до 1400 мм Наиболее сложным узлом в конструкции рудовосстановительной электропечи является электрододержатель. Назначение электрододержателя обеспечивать электрический контакт между токоподводящими щеками и элeктродом; удерживать и перемещать электрод в печи по мере необходимости, осуществлять перепуск электрода по мере его окисления. Электрододержатели подвергаются термическим, механическим, химическим и электромагнитным воздействиям и в значительной мере определяют надежность и время работы электропечи Для самообжигающихся и предварительно обожженных анодов конструкция злектрододержателей принципиально не отличается. Электрододержатель должен быть сконструирован так, чтобы иметь гарантию непрерывного движения токоподводящих щек для самообжигающихся анодов. Он должен иметь мощное водяное охлаждение, которое позволяло бы токоподводящим контактным щекам с зажимным кольцом двигаться вблизи поверхности шахты, не подвергаясь термическому разрушению. Токоподводящие щеки выполняются водоохлаждаемыми из электропроводных сплавов, как правило, на основе меди. Устройства для прижатия щек могут быть винтовыми, пружинными или гидравлическими. Для восприятия радиальных усилий при зажатии электрода контактными щеками предусматривается специальное водоохлаждаемое кольцо. Для удержания электродов и выполнения операции их перепуска по мере окисления в конструкции печи имеются два прижимных кольца с пневматическим или гидравлическим приводом. По конструктивному оформлению эти кольца похожи на зажимное устройство контактных щек. Привод для осуществления операций перепуска электрода устроен таким образом, что в то время как одно из прижимных колец удерживает электрод, второе из них перемещается в вертикальном направлении. Для маневрирования электродами во время плавки служит механизм перемещения электродов с электромеханическим или гидравлическим приводом. На больших печах с несколькими электродами для удержания электрододержателя и его перемещения в вертикальном направлении, как правило, применяются гидроподъемные устройства для каждого электрода.
Все операции управления механизмами электропечей осуществляются дистанционно с пульта управления. От конструкции электрододержателя cильно зависят индуктивные потери токоподвода: держатель препятствует перекосу электродов и позволяет осуществлять перепуск при полной токовой нагрузке. Для установления желаемой мощности служат ступени напряжения трансформаторов. Изменением положения электродов достигается постоянство мощности в определенном состоянии процесса эксплуатации электропечи и симметричность распределения мощности по электродам. Электрический режим определяется оптимальными для данного процесса размерами печи. На основе выбранных размеров печи устанавливают диапазоны напряжения и силы тока одного или нескольких трансформаторов, а также конструируют шинопроводы. Исходя из производительности рудовосстановительной печи и конечного ее продукта, при расчете получают необходимую мощность установки.
Напряжение на электродах определяют для каждого металлургического процесса, а затем определяют силу тока и диаметр электродов. Конечным результатом расчета печи наряду с установлением электрических характеристик является ее общая геометрия. Электроэнергию для заводов по производству сплавов, как правило, подводят от cетей высокого напряжения. К высоковольтному проводу подсоединяют либо трансформатор печи, либо регулирующий трансформатор.
Минимизация потерь мощности обусловливается небольшим сопротивлением проводников вторичной цепи, подходящих к электродам. К этим проводникам по причине сильных электромагнитных полей, которые образуются в самой узкой зоне, подводится ещё и индуктивное реактивное сопротивление, которое снижает коэффициент мощности. Хорошая компенсация достигается, если вторичное трехфазное включение располагается вблизи печи или непосредственно у электродов, a токопроводы расположены в шахматном порядке. Если дальнейшее уменьшение индуктивной реактивной мощности путем конструктивных мероприятий невозможно, a нужно повысить коэффициент мощности, применяют подключение емкостной реактивной мощности, т.е. присоединяют к цепи конденсаторные батареи.
В отечественной практике питание трехэлектродных электрических печей для печей для получения алюминиево-кремниевого сплава осуществляется от группы из трех однофазных трансформаторов, соединенных на "звезду” или "треугольник”. Для регулирования электрического режима печные трансформаторы снабжены несколькими ступенями напряжения.
Газоотвод и газоочистка
При выплавке алюминиево-кремниевого сплава с использованием электропечи мощностью 16 500 кВА за каждый час выделяется выше 150 000 мІ различных газов. Эти газы увлекают с собой в виде мелких частичек (пыли) продукты конденсации разложившихся и испарившихся компонентов шихты и сплава. Содержание пыли в газах составляет 1 - 1,3 г/мі*. Пыль содержит в основном Al2O3 до 50 %, SiO2 около 30 %, a также оксиды других элементов. В отходящем газе содержится SO до 200 мг/мі (приведено к нормальным условиям). Пыль и газы, выделяющиеся из печи, улавливаются газосборными укрытиями и по системе газоходов направляются на очистку. Для очистки газов применяются установки сухой и мокрой очистки. К установкам сухой очистки относятся электрофильтры и рукавные фильтры. Для мокрой очистки применяются различные аппараты, позволяющие производить улавливание твердых частиц орошением водой или слабыми газопоглощающими растворами. Доля мелкой фракции в пыли реакционных газов процесса восстановления алюминиево-кремниевого сплава очень велика, что затрудняет ее осаждение. В отечественной практике для очистки реакционных газов применяются турбулентные промыватели, oрошаемые слабым содовым раствором для улавливания и нейтрализации в газах серосодержащих соединений. Очищенный газ проходит через систему циклонов- каплеуловителей и направляется в вентиляционную трубу. Растворы собираются в баки отстойники, где осветляются и вновь поступают в систему газоочистки.
