«Metallurgiya» kafedrasi «Metallurgik jarayonlarda issiqlik va massa almashinuvi»

I.Jarayon nazariyasi
1.1 Elektr pechining o’ziga xosliklari.
Yallig’-qaytarish pechi kam foydali issiqlik ta’sir koeffitsenti, ko’p miqdorda yoqilgan gazlar chiqishi, kam samaradorligi va ko’p hollarda qiyin eriydigan materiallarni qayta ishlash imkoniyati mavjud emasligi bilan xususiyatlanadi. Bularning barchasi shixtani qizdirishning yangi, yanada samarali uslublari topilishi yo’lida asos bo’lib xizmat qildi. Mazkur yo’nalishda yechimlardan biri- qizdirish uchun elektr energiyasining qo’llanishi bo’ldi.Nikel rudalari va kontsentratlarini qayta ishlash uchun Alaver va Jezqazg’on kon-metallurgiya kombinatlari, shuningdek o’ndan ziyod horij davlatlari korxonalarida elektr eritish qo’llanilib kelinadi.Sulfidli ruda materiallarini eritish uchun qo’llaniluvchi elektr pechi ikkita eritilib toblanilgan qatlam(qavat) (shlak va shteynni tutuvchi vanna va shlakli eritmaga qisman yuklanib boriluvchi shixta bo’laklari(og’ishlari)ni o’zida mujassam etadi.Shixtaning pechda erib borishi issiqlik energiyasiga o’tkaziluvchi elektr energiyasi hisobiga kechadi. Bunday pechlar ruda-termik pechlari deb yuritiladi.Ruda-termik pechlari uch fazali o’zgaruvchan tokda ishlaydi.Kuchlanishi 750-800 V va kuchi 30 kA gacha bo’lgan elektr toki uch yoki olti ko’mir(grafit)li elektrodlar yordamida yuklangan shlak qatlamiga yuboriladi. Ruda termik pechida elektr energiyasining issiqlik energiyasiga qayta o’tkazilishi qisman gazli fazada(elektr mikro yoylari orqali) va qisman suyuq(eritmaning qarshiligi orqali)fazada amalga oshadi. Pechda elektr qarshiligining tanasi sifatida shlakli eritma xizmat qiladi, elektr yoyi esa gazli qatlamda shlakning unga yuklangan elektrodlari chegarasi bo’lmasida yuzaga keladi. Elektrodlar orasidagi kuchlanish tok kuchi va shlakli eritma qatlami va mikro yoylar qarshiliklariga bog’liq bo’ladi.
U=I(R₁+R₂) R_shl+R mikroyoy).
Bunda:
U-transformatordagi ikkilamchi kuchlanish,
I-tokning faza kuchi,A;
R_shl-shlak qatlami qarshiligi,Om;
R-mikroyoy-mikroyoyning qarshiligi, Om.
Ruda-termik pechining iqtisodiy tejamkorligi transformatorda kuchlanish maksimalligi va ish tokining minimal birlik nisbatlarida yuqori ko’rinish oladi. Bu nisbatni amaliyotda elektr zanjiri qarama-qarshiligini o’zgartirib borish hisobiga muvofiqlashtirib borish mumkin. Shlakning qarama-qarshiligi uning harorati, tarkibi va shlakli eritmaning qalinligi(o’tkazuvchining uzunligi)ga bog’liq.Kuch liniyalarining (elektr zanjiri) shlakda qisqa tutashuvi ikkita yo’nalish bo’yicha yuz berishi mumkin. Birinchi holatda u shlak qatlami bo’ylab elektroddan (R₁)elektrod yo’nalishida, ya’ni uch burchakli sxemada o’tadi. Elektr tokining ikkinchi ehtimoli yo’li “yulduzcha” sxemasi bo’ylab, ya’ni elektroddan shlak orqali shteyn qatlamiga(R₂).R₁ qarama-qarshiligini elektrod va boshqa doimiy sharoitlar o’zgarmas konstruktiv masofasida (shlakning tarkibi, uning harorati va boshq.da)elektrodlar oraliqlariga elektr o’tkazmas shixtani yuklagan holda oshirish mumkin. Bu holda shixta bo’laklarining ost(past)tomonlarini tok elektr o’tkazuvchi shlaklar qatlami bo’ylab og’ishtirishi va bu bilan o’tish yo’lini oshirib boradi. R₂ qarama-qarshiligi elektrod osti bo’shliqlaridagi shlak qatlami qalinligi bilan belgilanadi, uning elektrodlar yuklanishi chuqurligi bo’ylab doimiy ortib borishi bilan belgilanadi.Elektrodlarning shlakli eritmaga minimal cho’ktirilishi (250-300mm) o’ta yuqori elektr o’tkazuvchanlikga ega bo’lgan shteynga yoyli razryadning oldini oladi. Chuqur shlakli vannada ishlashda bu masofani uzun holda ushlab borish mumkin, ya’ni R₂ ni oshirib borish, bu esa transformatorning ikkilamchi kuchlanishida ijobiy ko’rinish beradi. Mikro yoylar qarma-qarshiligini bosib o’tishga yo’naltirilgan transformatorning kuchlanishi elektrodning shlakga cho’ktirilish chuqurligiga asosan belgilanadi. U qancha ko’p bo’lsa, elektrod-shlak chegarasida maydoni bo’yicha gaz qatlami katta bo’ladi va o’z navbatida R mikroyoy hajmi katta bo’ladi.Ruda-termik pechining ishi kuchlanishli elektr liniyalarining bir vaqtning o’zida “uchburchak” va “yulduzcha”ga qisqa tutashuvi bilan xususiyatlanadi.Ushbu sxemalar bo’yicha elektr tokining taqsimlanishi pechning ish rejimini muvofiqlashtirish bilan belgilanadi. Elektrodlarning shlakli vannaga cho’ktirilishi sath miqdorida ajralib chiqayotgan elektr energiyasining ulushi shlak va shteynning amaldagi haroratini belgilaydi.Elektrodlarning haddan ziyod cho’ktirilishi (ularning shteyn yuzasiga yaqinlashtirilishi) shteyn qizib ketilishiga olib keladi va pech tubi orqali suyuqlanib oquvchi shteyn uzilib oqib ketishiga olib keladi.Agar vannaning pastki qismida ajralib chiqayotgan issiqlik miqdori yetarlicha bo’lmasa, shteynning sovushi yuz beradi va bu ost tub to’shamalari yuzaga kelishi hamda pech tub tomoni me’riy ishlashi buzilishiga sabab bo’ladi. U shlak vannasining chuqurligi, elektrodlarning cho’ktirilish chuqurligi va ularning shteyngacha bo’lgan masofalari bilan muvofiq bo’lishi kerak. Haroratning taqsimlanishini elektrodlar cho’ktirilish chuqurligini o’zgartgan holda ma’lum bir ma’noda boshqarib borish mumkin.U shuningdek shlakning erish harorati va uning mo’rtligiga bog’liq ham bo’ladi. Shlakning erishi bo’yicha haroratni chegaralashlar elektr eritishda amaliyotda deyarli mavjud emas. Qiyin eruvchi shixtalarni(masalan, tarkibi magniy oksidiga boy bo’lgan shixta) eritish elektr eritishning eng muhim afzalik jihatlaridan biridir. Shlakni eritishda harorat bo’yicha chegaralashlarning va qizib ketishning mavjud emasligi kam miqdorda flyuslarni sarflab va kam miqdorda shlak chiqarilishiga erishilgan holda ishlash imkonini beradi, bu metallar yo’qotilmasligi uchun qulay omillarni yaratadi. Tabiyki, harorat ko’tarilganida elektr energiyasi sarfi ham oshib boradi. Elektr pechida eritish uchun zarur bo’ladigan issiqlik shixtaga qizdirilgan shlak orqali uzatiladi. Bunda shixta tayyor holatdagi formalashgan ko’rinish olgan shlak bilan ta’sirlanadi (teginadi). Eritilish jarayon bo’yicha shixta komponentlarining tayyor shlakda qizishi va erishi bilan kechadi.Pechda ishlarni vannada yuqori kuchlanish mavjudligida olib borish maqsadga muvofiqdir.Bu qisqa tarmoqda tokni kam yo’qotishlar bilan bog’liq va ancha tejamkordir. Bir vaqtning o’zida elektrodlar chuqur cho’ktirilishi bilan ishlash zaruriyatlari yuzaga kelganida shlakni eritishni katta solishtirma qarama-qarshiligida olib borish zarur bo’ladi, ya’ni ancha nordon (42-45%SiO₂) va FeO kam miqdorida. Shlakning asosligining oshirilishi shlakli eritmalarning elektr o’tkazuvchanligini oshiradi. Elektr eritishda issiqlikning yo’qotilishi yalliq-qaytarish eritilishiga qaraganda ancha kam bu yondiriluvchi gazlar qo’llanilmasligi bilan izohlanadi. Elektr eritishning bunday foydali koeffitsenti 70%(30% yalliq-qaytarish eritilishida)ni tashkil qiladi. Ammo lekin, elektr energiyasi issiqlik stantsiyalari tomonidan yetkazib berilayotgan bo’lsa, elektr stantsiyasining foydali ish koeffitsentini ham e’tiborga olish zarur bo’ladi. Bu holda elektr eritishning afzaliklari uncha ahamiyat kasb etmaydi, chunui yallig’-qaytarish pechlarining ajralib chiquvchi issiqliklari elektr energiyasi ishlab chiqarilishi uchun ishlatilishi zarur va shart. Ikkilamchi energiya manbalaridan samarali, omilkorlikda foydalanish, birinchi navbatda ajralib chiquvchi gazlarning issiqligida foydalanish tufayli yalliq-qaytarish pechlarining foydali ish koeffitsenti elektr eritishnikiga qaraganda yuqori bo’lishi mumkin.