ВакЭТО, Москва, Россия:

О. Б. Минков, директор

НИТУ «МИСиС», Москва, Россия:
И. О. Минкова, аспирант
В. П. Тарасов, зав. кафедрой
Е. В. Чукина, ст. преподаватель, эл. почта: chukina_e@mail.ru

При использовании кальциевой проволоки в черной металлургии особое значение имеет ее стоимость. Для снижения стоимости кальция необходимо снижение температуры и продолжительности его алюминотермического восстановления. Снижению температуры препятствует низкая теплопроводность брикетов, содержащих CaO и Al, которая приводит к увеличению продолжительности прогрева. Наличие в CaO примесей CaCO₃ и Ca(OH)₂ обуславливает потребность в дорогостоящих углеродных материалах для изготовления высокотемпературных нагревательных блоков вакуумных восстановительных печей. Для снижения температуры внешнего нагрева аппарата предложено алюминотермическое восстановление Ca проводить совместно с термической добавкой. В качестве термической добавки использованы порошки Al и Fe₂O₃. Показано, что шихта, состоящая из прессованной смеси CaO, Fe₂O₃ и Al, при нагреве в вакууме до температуры 1000 ^oC с выдержкой 1 ч позволяет реализовать выход по кальцию до 50 %. Максимальный выход по кальцию получен для шихты (брикетов), состоящей из смеси, %: 20 Al; 15 Fe₂O₃; 65 CaO. В работе установлено, что восстановление кальция алюминием из CaO-содержащей шихты возможно при температурах, превышающих 1115 К (842 ^oC). При такой температуре процессы разложения гидроксида и карбоната кальция и алюминотермическое восстановление кальция «разделены» во времени. Предложена конструкция промышленной печи, состоящей из герметичной реторты, нагревательного блока, вакуумной системы и охлаждаемого водой конденсатора.

1. Кулифеев В. К., Кропачев А. Н. Кальций. — М. : Изд. дом МИСиС, 2015. — 302 с.
2. Буданов Р. Е., Минков О. Б., Молев Г. В. Опытно-промышленные испытания алюминотермического получения кальция на новых высокотемпературных установках // Цветные металлы. 2009. № 1. С. 54–58.
3. Sokic M., Matcovic V., Markovic B., Gulisija Z. The possibilities of obtaining metallic calcium from Serbian carbonate mineral raw materials // Chem. Ind. Chem. Eng. Q. 2014. No. 3. Р. 397–405.
4. ГОСТ 5632–72. Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки. — Введ. 01.01.1975.
5. Сорокин В. Г., Гервасьев М. А., Палеев В. С. и др. Стали и сплавы. Марочник : справ. изд. — М. : Интермет Инжиниринг, 2003. — 608 с.
6. Пат. 2572667 РФ. Установка для металлотермического восстановления щелочно-земельных металлов / Фалин В. В., Кривоносов Д. М., Криволапова О. Н., Минков А. О. ; заявл. 17.07.2014 ; опубл. 20.01.2016, Бюл. № 2.
7. Li R., Zhang C., Zhang S., Guo L. Experimental and numeric modeling studies on production of Mg by vacuum reduction of CaO·MgO // Metallurg. and mater. transact. B. 2014. Vol. 45B, No. 2. Р. 236–250.
8. ГОСТ Р 8.585–2001. Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования. — Введ 01.07.2002.
9. Shelekhov E. V., Sviridova T. A. Programs for X-ray analysis of polycrystals // Metal Science and Heat Treatment. 2000. Vol. 42, No. 8. Р. 309–313.
10. Пакет программ FACT-Win/F*A*C*T and ChemSage/SOLGASMIX-. URL: http://www.crct.polymtl.ca/fact/documentation/ (дата актуализации: 20.12.2018)
11. Коваленко В. Ф. Теплофизические процессы и электровакуумные приборы. — М. : Советское радио, 1975. — 216 с.
12. Minkova I. O., Menushenkov V. P., Savchenko E. S., Zheleznyi M. V. Effect of bulk nitriding on magnetic properties of iron // Metal Science and Heat Treatment. 2018. Vol. 60, No. 7–8. Р. 539–543.
13. Prigogine I., Defay R. Chemical Thermodynamics. — N. Y. : John Wiley and Sons, 1954. — 543 p.
14. Левашов Е. А., Рогачев А. С., Курбаткина В. В., Максимов Ю. М., Юхвид В. И. Перспективные материалы и технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. — М. : Изд. дом МИСиС, 2011. — 377 с.
15. Tasyurek K. C., Bugdayci M. B., Yucel O. Reduction condition of metallic calcium from magnesium production residues // Metals. 2018. Vol. 383, No. 8. P. 1–14. DOI: 10.3390/met8060383
16. ГОСТ 10178–85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия. — Введ. 01.01.1987.
17. Мармер Э. Н., Гурвич О. С., Мальцева Л. Ф. Высокотемпературные материалы. — М. : Металлургия, 1967. — 216 с.