» » Опытные плавки африкандского агломерата на комбинате "Североникель"
03.02.2015

Промышленным исследованиям по отработке технологии плавки африкандских концентратов предшествовали укрупненно-лабораторные исследования, выполненные в ИМЕТ им. А.А.Байкова АН России, а также работы, проведенные на опытной базе ИМЕТ УНЦ АН России.
Плавки в однофазной печи 50 кВА с проводящей подиной агломератов, полученных из смеси перовскитового, титаномагнетитового и коллективного концентратов, показали возможность их передела. При плавке агломерата из коллективного концентрата без добавки флюса (23,28% TiO2; 6,44% SiO2; 26,40% Fe2O3; 2,44% Al2O3; 1,69% Ti2O3; 0,44% (Nb, Ta)2O5; 19,20% FeO; 0,4% MnO) ход плавки был неровным: содержание оксида железа (II) колебалось в ишаке от 2,5 до 10,9% FeO, наблюдались свищи, шлакование колошника и др. Шлаки содержали 27,08% TiO2 при кратности 2,13. Извлечение ниобия в чугун не превышало 10% при его содержании в чугуне 0,2%. Добавка в шихту флюса (SiO2 4—6%) улучшила сход шихтовых материалов. В шлаках содержание оксида железа (II) снизилось до 3,5-3,8% FeO и TiO2 — до 35%. Кратность шлака — 2,2—2,3. Извлечение ниобия в чугун определялось добавкой в шихту SiO2: при 4% SiO2 извлекалось 20% Nb, а при 6% SiO2 — 32% Nb. Наиболее удовлетворительные результаты были получены при внесении в качестве флюса SiO2 и Al2O3. В этом случае печь работала ровно, содержание оксида железа (II) не превышало 2,7%, содержание ниобия в чугуне - 0,23%. Максимальное извлечение ниобия составило 32%.
Таким образом, использование агломерата из коллективного концентрата с внесением комбинированного флюса оказалось наиболее благоприятной для организации непрерывного процесса плавки, однако содержание диоксида титана в шлаках оставалось довольно низким и извлечение ниобия в чугун незначительным из-за большой кратности шлака. Аналогичные результаты были получены при использовании агломерата, приготовленного из смеси концентратов. Были проверены следующие варианты добавки флюса: 8% SiO2, 5% SiO2, 3% нефелина или 6% SiO2 и 4% Al2O3. Первые два варианта шихтовки позволили получить шлак с содержанием соответственно 2,62 и 3,2% FeO и 35 и 34,3% TiO2 при наличии 0,3% Nb в чугуне и извлечении ниобия 17 и 33%. Шлаки имели хорошие технологические свойства и полно отделялись от металлической фазы. Температура плавкости 1450—1480°С. Печь работала ровно. При добавке в качестве флюса SiO2 и Al2O3 в отношении 1,5:1 ход печи был ровным. Содержание оксида железа (II) не превышало 35% и диоксида титана — 36% при содержании ниобия в чугуне 0,3% и его извлечение — 33%. Бесфлюсовая плавка агломерата из смеси концентратов в печи 50 кВА не принесла желаемых результатов из-за низкой тепловой мощности агрегата в окружающую среду.
Таким образом, приемлемые результаты были получены при флюсовых плавках агломерата (добавка флюса не более 10%) с получением шлаков, содержащих до 36% TiO2, 3—3,5% FeO при 0,3% Nb в чугуне и максимальном извлечении ниобия 33%. Причем использование агломерата из коллективного концентрата требует меньших добавок флюса, однако кратность получаемого шлака, равная 2,2—2,3 по сравнению с кратностью шлака из смеси концентратов (1,87) выше. Вот почему при плавке агломерата из смеси концентратов переход ниобия в чугун был несколько больше.
Использование более мощного электропечного агрегата (печь 400 кВА с трансформатором ЭТМЦ400/10 Института металлургии УНЦ АН России) и освоение плавки в ней африкандских концентратов непрерывным процессом не принесли каких-либо обнадеживающих улучшений в процесс извлечения ниобия, хотя непрерывность процесса плавки агломератов была достигнута. Максимальное извлечение ниобия не превышало 25% при его содержании в металле 03%. Переход на периодическую плавку потребовал перегрева шлака с 1340—1440 до 1580°С при непрерывной плавке.
Таким образом, проверка электротермической технологии переработки африкандских агломератов подтвердила возможность получения ниобиевых чугунов, содержащих до 0,3% Nb, но с очень низким извлечением ниобия (минимальное значение 15%). Это несогласовывалось с результатами лабораторных плавок, где имелось значительно больше возможности для перегрева и усреднения шлака и металла, чем в укрупненно-опытных печах. В связи с этим возникла необходимость возвратиться к лабораторным исследованиям с целью уменьшения кратности шлака при плавке путем изменения соотношения перовскитового и титаномагнетитового концентратов в шихте. Для этого была проведены исследования по плавке концентратов в соотношении 30:70, 20:80 и 10:90. Плавки проводили в печи с высокочастотным нагревом мощностью 30 кВА. Навески шихты для плавки составляли 4—5 кг. Отбор проб шлака по ходу плавки осуществляли намораживанием на металлический стержень. Пробы чугуна отбирали через толщу шлака в кварцевую трубку. Основные результаты плавок обобщены в табл. 51. Анализ этих данных показывает, что при шихтовке с соотношением концентратов 30:70 и 20:80 получено максимальное извлечение ниобия в чугун, равное 70—90%, при содержании в шлаке 45% TiO2 и выходе чугуна 2 т на 1 т шлака, плавкость такого шлака не превышает 1500°С, причем плавки провели без добавки в шихту флюса.
Опытные плавки африкандского агломерата на комбинате "Североникель"

Учитывая, что содержание ниобия в чугуне при соотношении концентратов 20:80 было минимальным, а при 30:70 извлечение ниобия оставалось высоким, доя промышленных исследований был принят вариант плавки концентратов с соотношением 25:75. Две партии агломерата были получены в промышленных условиях на Череповецком металлургическом комбинате.
Плавки африкандских агломератов. Исследования по электроплавке африкандского агломерата на печи 4,5 мВА комбината "Североникель" проводились бригадой сотрудников ИМЕТ АН России под руководством В.А. Резниченко.
Основная техническая задача этих исследований — разработка технологии руднотермической электроплавки африкандских концентратов с получением чугуна и шлака с максимальным содержанием ниобия в чугуне и титана в шлаке.
Опытные работы по плавке африкандских агломератов на комбинате "Североникель" можно разбить на следующие периоды: реконструкция печи и приспособлений в соответствии с требованиями плавки титанистых рудных шихт: период освоения электропечи и проведение исследований по грануляции титанового шлака; плавка агломерата с использованием различных восстановителей (антрацитового штыба, череповецкого, чубакинского и пекового коксов).
Реконструкция печи и приспособлений. Руднотермическая закрытая печь кобальтового цеха комбината "Североникель" характеризовалась следующими параметрами: мощность — 4500 кВА; число транспортеров — 2 (фирмы "Вестингауз"), расположение электродов — треугольник; диаметр распада электродов — 1500 мм; футеровка ванны — магнезитовый кирпич, футеровка свода — динас. Характеристика трансформатора после переключения его ступеней напряжения следующая (табл. 52).
Опытные плавки африкандского агломерата на комбинате "Североникель"

Реконструкция печи (табл. 53) была вызвана необходимостью заменить ее футеровку, разрушенную и пропитанную остатками железоникелевого сплава в ходе проведения предыдущих плавок на никельсодержащей шихте. Кроме того, работа печи на низких напряжениях с целью развития процессов восстановления оксидов железа, наличие в шихте значительного количества восстановителя, большой объем выделяющихся газов при плавке африкандских агломератов вызывало необходимость реконструкции руднотермической электропечи. Для предохранения подины от разрушения была увеличена высота "мертвого слоя" чугуна на подине за счет подъема чугунной летки.
Опытные плавки африкандского агломерата на комбинате "Североникель"

Проведенные изменения позволили организовать работу печи на более низких напряжениях, сохранить подину до конца плавок. Из выполненных мероприятий большое значение имела установка на шлаковой стороне печи графитовых желобов. Известно, что титановые шлаки обладают высокой кристаллизационной способностью, для их грануляции важным условием является предотвращение зарастания желоба и застывания шлака до подхода к соплу распыления. Графитовые секции желоба, которые не смачиваются титановым шлаком, способствовали ускорению движения шлаковой струи. Шлак поступал к соплу в жидком состоянии, разбивался струей воды и уносился по желобу в специально построенный приемник шлака.
Хранение и движение сырых материалов. Указанные материалы — агломерат и восстановитель (антрацитовый штыб и кокс) - доставляли в цех, где вели опытные работы, со склада сырья и топлива думпкарами емкостью (по агломерату) 40 т. Приемные бункера (емкостью 30 т каждый) цеха были оборудованы для раздельной приемки агломерата и восстановителя. Системой транспортеров сырые материалы раздельно подавали в бункера усреднения (емкость 70 т), причем по пути агломерат додрабливали и усредняли. В цехе существовала сложная система загрузки шихтовых материалов, однако она не обеспечивала надлежащей подготовки шихты. Поэтому нами была принята плавка африкандских концентратов периодическим процессом, что увеличивало расход электроэнергии на 20—25%. Из бункеров усредненных сырых материалов агломерат и кокс дозировали по объему с помощью дозировочной тележки, имеющей два отсека: один для восстановителя, а второй для агломерата. Дозировку производили следующим образом: в малый отсек дозировочной тележки насыпали восстановитель, а в большой — агломерат. Указанную тележку разгружали в лоток перегрузочной течки, а затем отсек кокса заполняли агломератом, который выгружали в течку. Для осуществления лучшего усреднения состава агломерата его отбирали попеременно из трех бункеров сырых материалов. В связи с тем, что агломерат имел большой насыпной вес, почти вдвое больший, чем восстановитель, еще в течке достигалось смешение шихты: агломерат, находящийся сверху лотка, обгонял кокс при высыпании из течки, таким образом, и агломерат и кокс высыпались на транспортер вместе. Дальнейшее смешение шихты происходило на транспортерах и перегрузочных узлах. Приготовленную шихту из перегрузочной течки транспортерами подавали в пять шихтовых бункера, причем четыре из них занимались готовой шихтой, а пятый использовался для хранения агломерата или восстановителя, применяемых для корректировки шихты.
Из шихтовых бункеров материалы с помощью двух саморузгружающихся тележек подавали в печные бункера — два в районе I-II фазы (первая тележка) и два в районе III фазы (вторая тележка). Периодическая плавка с проплавлением шихтовых материалов диктовалась трудностью усреднения шихты из-за того, что гранулометрический состав агломерата и кокса не был подобран; несмотря на принятие тщательных мер к усреднению, расслоение материалов трудно было избежать. Учет загружаемой шихты вели подачами (одна подача по объему была равна одной загрузочной тележке). Величина загрузки на одну плавку равнялась 15—16 подачам или 7—8 дозировочным тележкам.
Система загрузки печи. Различная крупность и насыпной вес шихтовых материалов вызывали их расслоение в печи: агломерат оставался под течками, а кокс скатывался к центру печи. Это затрудняло организацию процессов восстановления, прогрев шихты, что заметно способствовало увеличению расхода электроэнергии и снижению производительности печи. Для преодоления трудностей применяли различные системы загрузки; так, часть кокса в количестве двух подач загружали непосредственно на подину печи, а сверху загружали шихту с пониженным количеством восстановителя. Это мероприятие улучшило ход плавки и ее технологические показатели Первоначально загрузку шихты производили равномерно по всей печи. Однако в работающей печи это привело к перегрузке левой части печи, где на одну фазу подавали в этом случае столько же материалов, сколько на две фазы в правой стороне печи. Шихта в районе I-II фаз проплавлялась быстрее и расплав подходил к футеровке печи, тогда как в районе III фазы увеличивались откосы. Особенно быстро происходило про плавление шихты в районе чугунной летки. В связи с этим была использована система загрузки, обеспечивающая перегрузку передней части и правой стороны печи. В случае разъедания чугунной летки в этот район во время плавки вносили шихту из агломерата и кокса в отношении 1:1. В заключительный период плавок была исследована центральная система загрузки печи. Для этого был сделан специальный лоток, в который шихта поступала из первой течки. Исследования показали, что центральная загрузка печи наиболее целесообразна, так как она обеспечивает сохранение футеровки и гарнисажа печи, ускоряет процесс плавки из-за попадания материалов в зону высоких температур и быстрого схода шихты, что приводит к уменьшению потерь и увеличению производительности печи.
Разливка продуктов плавки. В результате плавки африкандских концентратов получали два продукта — ниобиевый чугун и титановый шлак. Ниобиевый чугун выпускался из печи через ’’чугунную” летку, и, пройдя по желобу, зафутерованному магнезитовым кирпичом и магнезитовым порошком, попадал в ковш, установленный в приямке печи.
Титановый шлак выпускали из печи или через шлаковую летку (для грануляции), или вместе с чугуном. В случае раздельного выпуска чугуна и шлака последний, пройдя по графитовому желобу, попадал под водяное сопло, гранулировался и потоком воды уносился но металлическому желобу в ’’прудок”, находящийся вне цеха, откуда его погружали в автомашины с помощью грейферного крана и отвозили на склад для отправки потребителю. Одна большая часть шлака была получена в литом виде. Для этого в печном приямке устанавливали ковши для чугуна и шлака. Ковши для чугуна были футерованы и оборудованы сливными носками, так что чугун имел возможность переливаться из одного ковша в другой. Сливной носок последнего ковша для чугуна был направлен в шлаковый ковш, представляющий собой отлитый из чугуна конусообразный стакан. Таким образом, шлак, попадающий вместе с чугуном при выпуске, собирался в шлаковом ковше. По окончании выпуска чугуна летку перекрывали и производили разливку чугуна в землю — формованные песочные емкости каждая на 200 кг металла, где он остывал. В то же время один из освободившихся ковшей устанавливали под ’’чугунный” желоб, под носок которого устанавливали шлаковый ковш, и производили выпуск оставшегося шлака из печи. Все это время печь находилась под током. После остывания ковши опрокидывали, и шлак в виде остывшего монолита грузили и отправляли на склад для передачи потребителю. Рассмотренная практика разливки чугуна и шлака была вынужденной, так как разливочный пролет не был приспособлен для выпуска больших количеств продуктов плавки. Опытная печь комбината ’’Североникель” предназначалась для плавки никелевых руд с обязательной грануляцией шлака как отхода производства, который не использовали. Металлический сплав получали в небольшом количестве. Поэтому при опытных плавках разливка больших количеств шлака вызывала значительные затруднения. Из-за сложности проведения разливки печь зачастую не отключалась и подогрев шлака продолжался в процессе разливки равплава. С этим связаны большие пересъемки энергии, что увеличивало расход энергии на 25—30%.
Рудовосстановительная плавка африкандских агломератов. В задачи исследования входило разработать технологию плавки и определить условия, максимально способствующие восстановлению ниобия в чугун.
Отработка технологии плавки. В этом случае в качестве восстановителя использовали антрацитовый штыб, поскольку череповецкий кокс, направленный для опытных плавок, был в ограниченном количестве. Этими плавками были отработаны система загрузки печи, получение шлаков с минимальным содержанием оксида железа (II), грануляция шлака, технология разливки и уборки продуктов плавки.
Антрацитовый штыб (AHI) представлял собой высокозольное топливо, содержащее 23,31% золы, 2,55% серы и 2,52% летучих. Показатели периода освоения печи были неоправданно низкими. Расход AШ при пуске был задан 13% от массы агломерата, что оказалось явно недостаточным из-за угара антрацита. Однако полученный бедный титанистый шлак хорошо прогревался и, растекаясь в печи, организовал ее хороший прогрев. В этот период был сформирован мертвый слой металла в печи, что защитило слабую подину (которую было решено не перекладывать) от прямого воздействия дугового излучения. Содержание в шлаке немногим более 5% FeO было получено при увеличений AШ до 18% от массы шихты. В этом случае содержание диоксида титана было уже 31,65% (первый выпуск -23,9 TiO2).
Грануляцию шлака производили мокрым способом. Для этого расплав разбивали мощной струей воды с давлением до 11 ати. Расход воды ~ 150 м3/ч. На выпуске шлак имел температуру 1550—1600°С. Выпущенный сразу после отключения печи перегретый шлак содержал большое количество металлической взвеси, да и низшие оксиды титана, содержащиеся в шлаке, химически ведут себя как металлы. При контакте с водой наблюдались частые взрывы. При отстое шпака в печи и снижении температуры шлака до 1450° С взрывы не наблюдались.
Наряду с разливкой металла в технологии африкандских агломератов определенные трудности были связаны с коксованием самоспекающихся электродов. Виною этому было отсутствие достаточного опыта в организации процесса коксования, что оказалось преодолимым; но вот высокая подвижность электродов при формировании титанатных расплавов затрудняет процесс коксования электродов, поэтому, видимо, для условий периодической открытой плавки графитированные электроды являются наиболее надежным стабильным источником нагрева руднотермической электропечи. Использование самоспекающихся электродов, как показал опыт плавки пудожгорских титаномагнетитов, возможно при условии непрерывной плавки с закрытым и сухим колошником (без вскипания шлакового расплава), когда процессы восстановления оксидов железа практически полностью завершаются на твердой стадии процесса. Простои из-за отрыва электродов или по причинам, связанным с электродами, занимали более 20% рабочего времени печи. Опыты сухой грануляции показали возможность организации этого процесса, однако разработку технологии пришлось отложить из-за высокого тепловыделения в цехе. Для промышленного осуществления процесса необходимо создание для этого специальной изолированной установки с эффективным теплосъемом первоначально для защиты от излучения, а затем с целью его использования как нового энергетического источника тепла. Таким образом, в течение первого периода была освоена печь и оборудование в рабочих условиях и четко показано, что использование зольных восстановителей типа АШ нежелательно. Эти угли слабо науглероживают металл, поэтому металлические примесные элементы плохо переходят в металлическую фазу и образуется малоуглеродистый стальной полупродукт с высоким содержанием серы.
Плавки с целью выбора восстановителя. В качестве восстановителя использовали антрацитовый штыб, губахинский, череповецкий и пековый коксики. Ниже указан (в %) их технический состав для плавки африкандских концентратов:
Опытные плавки африкандского агломерата на комбинате "Североникель"

Для опытных плавок предполагалось использовать череповецкий кокс с регламентированным техническим составом: 10% золы, 1% серы и 1,2% летучих. Поставленный кокс имел состав, указанный выше для череповецкого кокса 1.
Плавки с использованием АШ. Расход восстановителя на основе опыта освоения печи был увеличен до 23% от массы агломерата. Этот расход восстановителя позволил получить шлаки с содержанием до 1% FeO при устойчивой и ровной работе рудовосстановительной электропечи. Анализ продуктов плавки показал, что содержание диоксида титана в шлаке колебалось от 32 до 36,5% при 1% FeO. Сравнительно низкое содержание TiO2 определяется разбавлением шлакового расплава минеральной частью угля. Полученная металлическая фаза по содержанию углерода является сталью (0,68—1,57% С). При столь низком содержании углерода в металлическую фазу переходило до 0,03% Nb и практически не восстанавливался титан и кремний, содержание которых в шлаковом расплаве было преобладающим. Обнаружили, что АШ довольно полно восстанавливает оксиды железа, но слабо науглероживает металлическую фазу. Даже при значительном избытке восстановителя содержание углерода в чугуне не превышало 2%.
Таким образом, использование АШ в качестве восстановителя нецелесообразно из-за незначительного перехода ниобия в металлическую фазу.
Плавки с использованием в качестве восстановителя доменного кокса. Проведенные исследования показали, что при использовании доменного кокса увеличилось растворение углерода в металлической фазе, особенно, когда была применена загрузка части кокса на подину печи. Между содержанием ниобия и углерода в металле коррелируется определенная зависимость (в %):
Опытные плавки африкандского агломерата на комбинате "Североникель"

Всего на череповецком коксе провели 31 плавку. Из-за недостаточного усреднения агломерата, трудности подбора соотношения восстановителя и концентрата, теплового состояния печи и других условий содержание диоксида титана в шлаке изменялось в довольно широких пределах. Максимальное содержание TiO2 41,14%. Указанные факторы также оказывали влияние на продолжительность плавки и содержание оксида железа (Il) в шлаке. Тепловое состояние печи определялось межплавочными простоями и простоями во время плавки. Наиболее высокие показатели плавки (существенно сокращена длительность плавки) и максимальное содержание ниобия в чугуне тогда, когда содержание восстановителя в шихте составило 25—30% от массы шихты. Использование губахинского кокса не принесло каких-либо утешительных данных по восстановлению ниобия в чугун и повышению TiO2 в шлаках. Поэтому опытные плавки с использованием губахинского кокса были прекращены.
Таким образом, при плавке африкандского агломерата с использованием в качестве восстановителя череповецкого кокса были получены более удовлетворительные результаты по сравнению с плавками, где в качестве восстановителя применяли AHl.
Плавки агломерата с использованием пекового коксика. Исходя из справочных данных, пековый кокс содержит в своем составе небольшое количество золы (до 5%) и обладает достаточно высокой реакционной способностью, что должно улучшить показатели плавки. И это было так в действительности: продолжительность плавки была минимальной, расход электроэнергии самый низкий, содержание ниобия в чугуне 0,1—0,2%. Ho получить высокое содержание TiO2 в шлаке не представилось возможным из-за загрязненности кокса посторонними примесями. Проведенный анализ показал наличие до 25% зольной составляющей, что противоречит литературным данным. Тщательный анализ показал, что содержание золы в кеках пеково-го кокса составляет 4,86%. Он оказался загрязненным не только посторонними примесями, но и коксами других сортов и разновидностей, которые поступали когда-то на комбинат ’’Североникель”.
Расход электроэнергии при плавке африкандских агломератов в печи 4,5 мВА. При расчете среднего расхода электроэнергии были использованы следующие данные (в т):
Опытные плавки африкандского агломерата на комбинате "Североникель"

Для расчета были использованы опытные данные расхода электроэнергии для плавок 8-61. Расход электроэнергии по периодам плавки (кВт*ч):
Опытные плавки африкандского агломерата на комбинате "Североникель"

Электрический режим плавки африкандского агломерата. Многочисленные исследования процессов восстановления оксидов железа и накопление технологических элементов в чугуне определяются тепловым режимом плавки, который в электропечи задается электрическим режимом. Последний включает напряжение и силу тока, положение электрода в печном пространстве и в расплаве шлака, скорость накопления которого пропорциональна мощности, отдаваемой шихте в единицу времени, - количеству поглощенного тепла и его потенциалу (температуре). Набор ступеней напряжения трансформатора определяет величину отдаваемой тепловой мощности и ее потенциал, а сопротивление шихты - распределение тепла в контакте электрод—шихта (расплав) или в их объеме. Усвоение тепла определяется физико-химическими свойствами шихты и положением электродов. Так, каждый проплавленный материал обладает определенным электрическим сопротивлением, поэтому подбор материалов в шихтовой смеси позволяет влиять на положение электродов и усвоение тепла шихтовыми материалами. Поэтому подбор рабочих ступеней напряжения при электроплавке - важная задача разработки технологии плавки. При этом напряжения определяют соотношение развития процессов плавления и восстановления. В случае плавки пудожгорских титаномагнетитов усматривалась определенная зависимость между распределением подводимой мощности и содержанием титана и кремния в ванадиевом чугуне, причем считалось, что лучшие показатели были получены при работе на более низких ступенях напряжения. Это учитывалось и при плавке африкандских агломератов, поэтому уже в начале плавок печной трансформатор был переключен на более низкие ступени напряжения. При проведении опытных плавок были опробованы все пять ступеней печного трансформатора; однако рабочими были признаны третья и четвертая ступени (156 и 130 В).
Работа на первой и второй ступенях (201 и 176 В) сопровождалась выделением большой подводимой мощности в контакте электрод—шихта, что вызывало быстрое проплавление шихтовых материалов, ликвирование восстановителя—коксика. Поэтому восстановление оксидов железа на твердой стадии шихты не получало должного развития и эти процессы переносились в расплав, где протекали в трудных диффузионных условиях. Работа на чрезмерно высоких напряжениях приводила к снижению производительности агрегата. В этом случае электроды находятся в верхнем положении над расплавом, который перегревается с поверхности шлаковой фазы. Это исключает развитие конвективного переноса тепла в расплаве, что вызывает подстывание чугуна на подине и перегрев футеровки и особенно свода печи. He велась также работа на пятой ступени трансформатора из-за глубокой посадки электрода и опасности подрыва довольно слабой подины, на которой вынуждены были проводить исследования.
Электрический режим был так подобран, что подводимая тепловая мощность была направлена на первоначальное развитие восстановления оксидов железа и ниобия. И, когда в основном восстановление оксидов ниобия завершалось, только тогда начиналось восстановление в чугун кремния и титана (третья ступень напряжения). Однако задача плавки состоит не только в получении ниобиевого чугуна и титанового шлака, но и в обеспечении перегрева, достаточного доя более полного удаления продуктов плавки из печи. В этом случае, когда на подине накоплялись достаточные количества продуктов плавки, печь переводилась на четвертую ступень для прогрева и науглероживания металла. По мере накопления углерода в расплаве первоначально восстанавливается ниобий, а затем кремний и титан — все это находится в полном соответствии с термодинамической вероятностью развития реакций восстановления этих оксидов твердым углеродом. Кроме того, процесс восстановления элементов в чугун облегчается их растворением в металле, возможно, в форме карбида (табл. 54).
Опытные плавки африкандского агломерата на комбинате "Североникель"

Длительность плавки эмпирически была подобрана таким образом, что когда ниобий из шлака восстанавливался в чугун на 70-90%, титан и кремний практически только начинали восстанавливаться. Таким образом, электрический режим плавки, ее длительность и содержание ниобия в чугуне между собой взаимосвязаны.
Выбор оптимальных условий практически является важнейшим результатом выполненных опытных плавок. Кроме этого, была установлена взаимосвязь и определены приемы ведения плавки с учетом влияния электрического режима на температурные условия плавки, скорость и полноту восстановления оксидов железа и ниобия (производительность печи), состояние футеровки и др.
Таким образом, электрический режим работы печи находится во взаимосвязи с развитием процессов восстановления и шлакообразования в печи, которые и обусловили получение ниобиевого чугуна с минимальным содержанием титана и кремния.
Извлечение ниобия при восстановительной плавке африкандских агломератов оказалось следующим: 94,3% — при выплавке чугунов с 0,2—0,3% Nb; 63% — 0,1—0,2% Nb и 31,5% — до 0,1% Nb. Полученные титановые шлаки оказались не характерными для титановых шлаков африкандского типа из-за использования высокозольного восстановителя и большого его расхода вследствие угара при плавке периодическим процессом с открытым колошником, а также низкого содержания TiO2 в агломерате из-за добавки возврата от агломерации оленегорских магнетитовых концентратов. Шлаки, приближающиеся к желаемому составу (до 50% TiO2), были получены только в отдельных случаях и отвечали минимальным значениям диоксида титана: 41,14% (плавка 15) и 39,90% (плавка 49), характерным для состава лабораторных титановых шлаков. Анализы полученных неровскито-аносовитовых шлаков колебались в значительных пределах (в %): 8,70—20,06 — SiO2; 25,57 —34,94 — TiO2; 3,37—9,53 — Al2O3; 1,26—5,83 — FeO; 21,83—26,0 — CaO; 7,35—9,67 — MgO; 0,19—0,37 — Nb2 O5 и 1,95—7,96 — Ti2O3.