Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: wytop żelazokrzemu

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Teoretyczne podstawy procesu elektrotermicznego wytopu żelazokrzemu oraz krzemu technicznie czystego

Machulec B.

Zeszyty Naukowe. Hutnictwo / Politechnika Śląska

2003

z. 68

7-134

Procesy wytopu żelazokrzemu oraz krzemu technicznie czystego prowadzone są w piecach elektrycznych rezystancyjno-łukowych i należą do najbardziej energochłonnych procesów elektrotermicznych. Długoletnia teoria i praktyka eksploatacji urządzeń elektrotermicznych przywiązywała mało uwagi do wnikania w skomplikowaną naturę zależności pomiędzy procesami elektrycznymi i fizykochemicznymi. Niniejsza praca jest usystematyzowaniem oraz uogólnieniem wyników badań dotyczących teorii procesu wytopu żelazokrzemu zamieszczonych w publikacjach, a także własnych wyników badań i obserwacji przemysłowych zebranych w trakcie wieloletniej współpracy z Hutą Łaziska. Przyjmuje się, że w procesie wytopu żelazokrzemu piec elektryczny rezystancyjno-łukowy jest nie tylko odbiornikiem energii elektrycznej o dużej mocy, ale przede wszystkim jest reaktorem chemicznym, w którym podobnie jak w innych reaktorach chemicznych decydujący wpływ na warunki fizykochemiczne mają warunki temperaturowe oraz skład mieszanki reakcyjnej. Rozkład temperatur w strefach reakcyjnych ma ścisły związek z właściwościami pól elektrycznych i temperaturowych w przestrzeni roboczej pieca, a parametry elektryczne i fizykochemiczne wzajemnie się przenikają i nie mogą być rozpatrywane w oderwaniu od siebie. Bazując na niestechiometrycznym algorytmie minimalizacji entalpii swobodnej Gibbsa, przedstawiono model fizykochemiczny zlokalizowanych wokół elektrod stref reakcyjnych w postaci zamkniętego układu złożonego z dwóch stref izotermicznych. Strefa o niższej temperaturze (T1) odpowiada strefie wsadu tworzącego sklepienia oraz ścianki komór gazowych łuku. W strefie tej ciepło wydziela się bezpośrednio na rezystancji wsadu w wyniku przepływu prądu i zużywane jest głównie w procesie topienia się krzemionki. Strefa o wyższej temperaturze (T2) odpowiada wnętrzu komór gazowych, w których ciepło wydziela się za pośrednictwem łuku elektrycznego. Wysoka temperatura oraz wydzielane tam ciepło sprawiają, że topi się węglik krzemu, a także występują warunki termodynamiczne dla przebiegu silnie endotermicznej reakcji pomiędzy SiO2 oraz SiC. Przedstawiony model różni się w sposób istotny od modelu stechiometrycznego redukcji węglem Scheia oraz modelu Erikssona i Johansona bazującego na metodzie minimalizacji Gibbsa. W odróżnieniu od modelu stechiometrycznego w zaprezentowanym modelu nie określa się reakcji chemicznych opisujących proces, a jedynie składniki oraz fazy, jakie występują w warunkach równowagi. W odróżnieniu od modelu Erikssona i Johansona, złożonego z większej liczby stref, przedstawiony model jest prostszy i nie wymaga przyjmowania w sposób subiektywny współczynników określających przepływ masy i energii pomiędzy strefami. Model posiada ścisły związek z mechanizmem wydzielania ciepła w piecu i ułatwia zrozumienie wzajemnych zależności pomiędzy procesami fizykochemicznymi i elektrycznymi. Umożliwia symulację procesu elektrotermicznego wytopu żelazokrzemu i teoretyczną interpretację różnych jego stanów. Uzyskane wyniki obliczeń teoretycznych poddano weryfikacji, porównując zdanymi przemysłowymi.

The ferrosilicon and silicon metal melting process operated in submerged-arc furnaces are numbered among the most energy-consuming electrothermal processes. Historical, theory and practice of electrothermal installations operating had not penetrated too deep into complicated nature of interdependence between electrical and physicochemical processes. Presented thesis are the test of generalization and order in of theory ferrosilicon melting process finding in publications as well as own researches and industrial observations those had been collected during many years of cooperation with Łaziska Ferroalloys Work. It has been assumed that the submerged resistance-arc furnace for the ferrosilicon melting process is only a big electric energy receiver, but above all it is the chemical reactor in which the temperature conditions and reaction determine the physicochemical processes. The temperature distribution in reaction zone has exact connection with temperature and electric fields characteristics in a furnace working space as well as electrical and physicochemical parameters are mutually penetrate and cannot be separately considered. Based on non-stoichiometric algorithm of the Gibbs free energy minimization method it has been presented physicochemical model of reaction zones located around electrodes tips in the form of the closed system with two isothermal segment with lower temperature (T1) is correspond to the charge zone which form ceiling and walls of arc-gas chambers. In this zone heat is produced directly on the charge resistance as the result of current flow and it is used for the silica melting. The segment with higher temperature (T2) is correspond to inside gas chamber in witch the heat is produced by electric arc. The high temperatures and the heat that is produced there make possible to SiC melting and create thermodynamic conditions for the strongly endothermic reaction between SiO2 and SiC. Presented model is fundamentally differing from Shei's stoichiometric model of silica reduction by carbon as well as Eriksson's and Johanson's model based on Gibbs minimization method. Distinct from stoichiometric model in presented model is not defining chemical reactions which describe the process but only components and phases which appear in equilibrium conditions. Distinct from Eriksson's and Johanson's model which consist with many number of segments, presented model is simpler and don't require assuming by subjective way coefficients which determine mass and energy flows between segments. Model has close connection with the mechanism of heat production in furnace and make easier to understand mutual relationship between electrical physicochemical processes. The model make possible the ferrosilicon metal process simulation and theoretical interpretation its different conditions. Theoretical calculation results have been verified by comparison with industrial data.