Información completa sobre el método de las termitas

Utilizando el calor de la reacción química liberado al reducir ciertos óxidos metálicos con aluminio, se puede completar la reacción de reducción de óxidos y obtener la aleación y la escoria separadas sin necesidad de añadir calor del exterior.

El método de la termita se utiliza comúnmente en la industria para producir ferrotitanio, ferromolibdeno, ferroniobio, ferroboro, ferrovanadio, ferrotungsteno, cromo metálico, manganeso metálico y aleaciones maestras a base de níquel, titanio y aluminio.

Método de reducción térmica de metales que utiliza polvo de aluminio como agente reductor. Cuando el polvo de aluminio reacciona con los óxidos metálicos, se genera suficiente calor para fundir y separar el metal reducido y la escoria formada para obtener metal o aleación. Se utiliza ampliamente en la producción industrial de metales puros (como manganeso, cromo, vanadio, etc.), aleaciones de hierro libres de carbono o con bajo contenido de carbono y soldadura de metales. Introducción básica Nombre chino: método de termita Nombre extranjero: proceso de termita Uso: fundición de metales, soldadura, etc. Ventajas: equipo simple, muchos productos, ciclo de producción corto Peligros para la seguridad: las reacciones a altas temperaturas son propensas a incendios y explosiones Principio: el polvo de aluminio es utilizado como agente reductor Introducción a la reducción térmica de metales, ventajas, breve historia, principios, reducción de la pérdida de óxidos de bajo precio en la escoria, métodos para aumentar el calor de reacción, tecnología de producción, preparación de materias primas, ingredientes, fundición, acabado, producción de ferroniobio por método de reducción de termita, método de reducción de termita fuera del horno, método de reducción de termita de horno eléctrico, seguridad, breve introducción al método de reducción térmica de metales utilizando polvo de aluminio como agente reductor. Cuando el aluminio reacciona con óxidos metálicos, se genera suficiente calor para fundir y separar el metal reducido y la escoria formada para obtener un metal o aleación. Se utiliza ampliamente en la producción de metales puros industriales (como manganeso, cromo, vanadio, etc.), aleaciones ferrosas libres de carbono o con bajo contenido de carbono y soldadura de metales. El método de la termita y el método silotermal que utiliza hierro silicio como agente reductor son métodos que utilizan reacciones autotérmicas para producir ferroaleaciones. Se denominan métodos térmicos metálicos y también se denominan métodos fuera del horno. Utilizan partículas de aluminio, polvo de ferrosilicio o polvo de aleación de aluminio y magnesio como agentes reductores. El método de la termita se utiliza principalmente para producir aleaciones de hierro, aleaciones maestras, cromo y manganeso que contienen metales de alto punto de fusión y elementos difíciles de reducir. El producto presenta un contenido de carbono extremadamente bajo (generalmente <0,05%). Ventajas: El equipo de producción de termita es simple, el espacio es pequeño, la escala de producción se puede determinar de acuerdo con la tarea, hay muchas variedades de productos y el ciclo de producción es corto. Breve historia En 1859, el científico ruso H.H. Beketov (H.H. BeKeTOBy) mencionó en "Sobre algunos fenómenos de reducción" que "el óxido de bario se redujo con aluminio para obtener una aleación de 24% Ba y 33% Ba de bario y aluminio". Este fue el primer informe de experimentos con el método de la termita, pero no se utilizó industrialmente en ese momento. En 1893, H. Goldschmidt descubrió que una mezcla de polvo de óxido metálico y metal reducido en polvo (básicamente aluminio), después de encenderse para iniciar la reacción, puede continuar automáticamente hasta que se complete la reacción de carga. En 1898, Goldschmidt presentó un informe sobre el método de reducción térmica de metales en la Sociedad Electroquímica Alemana. Sólo entonces se supo que el método de la termita había dado buenos resultados en la producción industrial y podía producir metales libres de carbono de forma económica y en grandes cantidades. y metales puros. Este año debería ser el punto de partida para que el método de la termita se utilice en la producción industrial. Las ferroaleaciones producidas por el método de la termita en la industria incluyen principalmente: ferrotitanio, ferromolibdeno, ferroniobio, ferroboro, ferrovanadio, ferrotungsteno, cromo metálico, manganeso metálico y aleaciones maestras como las de níquel, titanio y aluminio. La producción industrial de ferroaleaciones en China mediante el método de termita comenzó a finales de 1957, cuando la planta de ferroaleaciones de Jilin produjo ferromolibdeno. Principio: La reacción de los óxidos reductores de aluminio es una reacción química de desplazamiento y libera calor ΔH°298 (reacción). La fórmula de la reacción termoquímica se expresa como: 2/yM x O y +4/3Al =2x/y M+2/3Al 2 O 3 +ΔH° 298 (reacción) El calor de reacción ΔH° 298 se calcula utilizando los datos de la manual de quimica. Es decir, ΔH°298 (reacción) = 2/3ΔH° 298 (Al 2 O 3 )-2/yΔH° 298 (MxOy) La entalpía estándar de formación de óxido ΔH° 298, comúnmente conocida como calor estándar de formación. Figura 1 El diagrama de relación △F°-T de formación de óxido. Figura 1 El diagrama de relación △F°-T de formación de óxido puede juzgarse en función de la estabilidad relativa del óxido. La estabilidad del óxido se juzga en función de la energía libre de formación de óxido ΔF°=-kTlnpo 2. Todos los óxidos se descomponen más fácilmente al aumentar la temperatura y, por tanto, son más susceptibles a la reducción. La diferencia de potencial de oxígeno de varios óxidos se reduce a altas temperaturas. La situación de la restauración se puede estimar a partir de la Figura 1.

En el diagrama ΔF°-T, los elementos con posiciones más bajas pueden reducir los óxidos con posiciones más altas. Cuanto mayor es la distancia entre las dos líneas △F°-T, más calor genera la reacción de reducción. El requisito previo para la reacción de reducción térmica del aluminio (o silicio) es △F°≤0, es decir, cuanto mayor sea el valor negativo de la energía libre de la reacción, más fácil será que avance la reacción de reducción aluminotérmica. Al analizar la reacción de reducción térmica del aluminio (o silicio) a partir del diagrama △F°-T, no se considera el proceso cinético, por lo que este juicio es cualitativo. Para todas las reacciones de reducción metalotérmica, el △F° a temperaturas más bajas es más negativo que el △F° a temperaturas más altas. Por lo tanto, en las condiciones en las que puede desarrollarse la reacción, la temperatura de reacción debe controlarse lo más baja posible, de modo que. Es ventajoso que la reacción de reducción avance hacia la derecha. Algunas reacciones de reducción de termita pueden reemplazar todos los metales a partir de óxidos relacionados, como hierro, tungsteno, molibdeno, etc., mientras que otras sólo pueden continuar hasta que el líquido de la aleación y los óxidos en la escoria estén cerca del equilibrio y parte de los óxidos permanezcan en equilibrio. la escoria. Algunos óxidos se reducen a óxidos de baja valencia durante el proceso de reducción de termita, como el TiO 2 se reduce a TiO, se convierte de óxidos ácidos a óxidos alcalinos y se combina con Al 2 O 3 producido durante el proceso de reducción para formar aluminato y permanece en la escoria aumenta la pérdida de titanio. Reducir la pérdida de óxidos de bajo precio en la escoria (1) es aumentar la cantidad de metal reductor agregado para evitar la generación de óxidos de bajo precio bajo la condición de exceso de agente reductor (2) para agregar óxidos alcalinos tales como; CaO, MgO, BaO Puede reducir el contenido de TiO, MnO, etc. en la escoria y mejorar la tasa de recuperación de elementos metálicos. Los óxidos alcalinos también pueden reducir el punto de fusión de la escoria y mejorar la fluidez de la escoria. La cantidad de óxido alcalino añadido debe ser lo más pequeña posible para evitar aumentar la cantidad de escoria y afectar el proceso de reacción. Debido a la rápida reacción, es difícil alcanzar condiciones de equilibrio. Parte del metal reducido no se utiliza para la reducción y permanece en la aleación, formando compuestos intermedios como TiAl, TiAl 3, etc., lo que hace que la aleación tenga un alto contenido de aluminio y dificulta la obtención de aleaciones de alta calidad. Para acercar la reacción al equilibrio, a veces se añade un tercer elemento, como hierro, para absorber el metal producido por la reacción y hacer que la reacción avance hacia la derecha. Este método es factible en la producción de ferroaleaciones y también puede reducir el punto de fusión y la temperatura de reacción de la aleación. Para obtener productos con bajo contenido de aluminio, la dosis de aluminio puede ser ligeramente inferior a la cantidad calculada. La Figura 1 puede proporcionar una referencia para seleccionar el tipo de agente reductor y el tipo de óxido. Los agentes reductores comúnmente utilizados en la fundición de ferroaleaciones son principalmente aluminio y ferrosilicio, y ocasionalmente se usa una pequeña cantidad de magnesio (agregado en la aleación de magnesio-aluminio). El resultado de la reacción del método de la termita debe hacer que el metal y la escoria tengan buena fluidez, es decir, calentarse por encima de sus puntos de fusión, de modo que la aleación y la escoria producidas puedan separarse claramente y se pueda obtener un mayor rendimiento de metal antes de que pueda; ser considerado La reacción procede automáticamente y se adopta en la producción industrial. Este problema requiere un análisis del balance térmico del proceso de fundición de termitas. En el proceso de reacción de reducción de termita, la reducción de reactivos, la generación de productos, la generación de calor de reacción y el calentamiento de reactivos (aleación y escoria) se completan en el mismo momento y en el mismo sistema. Por lo tanto, el calor se concentra, la velocidad de reacción es rápida, el tiempo es corto y la eficiencia térmica es alta. La superficie de la masa fundida de reacción siempre está cubierta por la carga añadida, por lo que cuando la reacción avanza, la pérdida de calor causada por la conducción y la radiación de calor en el reactor tiene poco impacto en el proceso de reducción. Debido al corto tiempo de reacción, la pérdida por evaporación de la carga y los reactivos es pequeña, por lo que el calor de evaporación también es pequeño. La principal fuente de calor del método de la termita es el calor de reacción ΔH° 298 (reacción) generado por la reacción termoquímica, que se puede obtener mediante métodos de cálculo. En 1914, el químico ruso Zhemchuzhny propuso que "el contenido de calor del metal y la escoria obtenidos, y la pérdida de calor que acompaña al proceso de reacción, son aproximadamente los mismos para varias aleaciones" y propuso que "para que el proceso de termita se desarrolle normalmente, el calor generado por gramo de carga no debe ser inferior a 550 cal durante la reacción. Es decir, el calor generado por la carga unitaria se utiliza para juzgar si el proceso de reducción de termita se puede llevar a cabo automáticamente. La ley de Zhemchuzhne se puede utilizar como referencia en producción o como estimación preliminar a la hora de desarrollar nuevas variedades. La razón es que existen diferentes regulaciones sobre el grado de reducción de óxidos, diferentes puntos de fusión de aleaciones y escorias, diferentes escalas de fundición, diferentes estructuras de fases de minerales, etc. Por lo tanto, después de obtener la proporción de la carga mediante el cálculo de lotes, Primero se debe utilizar equipo de fundición a pequeña escala, probarlo y luego realizar los ajustes adecuados antes de que pueda utilizarse para la producción. En una fábrica de producción normal, cuando se cambia el mineral, también se requieren pruebas para corregir la lista de ingredientes. El monto total del costo de producción debe incluir la calidad de los agentes reductores como aluminio y ferrosilicio, óxidos (o minerales) e impurezas (o ganga), fundentes, etc. El calor de reacción se calcula basándose en los datos de entalpía de formación (△H° 98) del manual.

Debido a los diferentes años y versiones, existen distintos grados de diferencias y el calor de reacción calculado también es diferente. Los trabajadores prácticos deben seleccionar un lote de datos, utilizarlos regularmente y derivar coeficientes de corrección basados ​​en la práctica. Mediante el cálculo, si el poder calorífico por unidad de carga es inferior a 550 cal/g, la reacción de la termita no puede realizarse automáticamente y es necesario ajustar los ingredientes para aumentar el calor de reacción. Métodos para aumentar el calor de reacción (1) Ajustar la proporción de óxidos de alta y baja valencia en el óxido para aumentar la cantidad total de oxígeno en el óxido. El concepto de oxígeno activo se utiliza en la producción de manganeso metálico mediante el método de termita. El llamado oxígeno activo se refiere al oxígeno que no se combina con Mn después de calcular el óxido de manganeso como MnO. Por ejemplo, el contenido de oxígeno activo del Mn3O4 es del 7%, mientras que el del Mn2O3 es del 10%. Este es un ejemplo del uso de la proporción de óxidos de alta y baja valencia para ajustar el poder calorífico de la reacción de reducción de termita. (2) Cuando se producen aleaciones de hierro, se puede agregar hematita (Fe 2 O 3 ) o incrustaciones de hierro (Fe 3 O 4 ) para reemplazar parte de los desechos de acero. Generan una gran cantidad de calor después de reaccionar con aluminio o silicio. Por ejemplo, el NiO se utiliza para sustituir parte del níquel en la producción de aleaciones a base de níquel. (3) Agregue BaO 2 o NaClO 3, KClO 3, NaNO 3, KNO 3 y otros agentes que aumentan el calor que pueden liberar una gran cantidad de calor después de reaccionar con el aluminio para aumentar el poder calorífico unitario de la carga al valor deseado. Este es un método comúnmente utilizado. Sin embargo, cabe señalar que cuando se utiliza NaNO 3 o KNO 3, la aleación tendrá un alto contenido de nitrógeno y emitirá gases como el óxido de nitrógeno que contaminan el medio ambiente. (4) Precaliente la carga para aumentar el calor sensible de la carga. En términos generales, cada aumento de 100 ℃ en la temperatura de precalentamiento de la carga puede aumentar el poder calorífico unitario en aproximadamente 30 cal/g. (5) Entregar energía eléctrica al reactor para formar el método de termita eléctrica. Cuando el poder calorífico por unidad de carga es demasiado alto, la reacción de la termita será violenta, incluso alcanzando un nivel explosivo; las salpicaduras severas durante la fundición aumentarán la pérdida de carga y productos, y la aleación y la escoria se mezclarán y se separarán de manera poco clara. En casos graves, dañará el equipo y pondrá en peligro la seguridad de los operadores. Una forma eficaz de reducir el poder calorífico unitario de la carga es añadir sustancias inertes y aumentar la cantidad de carga. Los materiales inertes comúnmente utilizados incluyen virutas de aleación producidas mediante acabado de aleaciones, escoria, cal, magnesia, etc. producidas por fundición. Además, aumentar el tamaño de las partículas de aluminio y la carga puede inhibir la velocidad de reacción. La generación de compuestos metálicos y la reacción de escoria cuando Al 2 O 3 y otros óxidos forman óxidos compuestos generan calor, pero no se consideran al calcular el poder calorífico unitario de la carga. Proceso de producción La reacción de la fundición de ferroaleaciones con termita es automática una vez que se activa y no se puede controlar, por lo que existen requisitos estrictos para la preparación de la carga. El cálculo y el pesaje de los ingredientes deben ser precisos. Los materiales del horno preparados deben mezclarse uniformemente antes de cargarlos en el reactor. El tamaño de partícula de la carga afecta directamente a la velocidad de reacción. La velocidad de reacción es lenta cuando el tamaño de partícula es gruesa y la velocidad de reacción es rápida cuando el tamaño de partícula es fino. Sólo haciendo coincidir adecuadamente los tamaños de partículas de minerales u óxidos y metales reducidos para lograr una coordinación óptima entre la concentración de calor y la velocidad de reacción se puede obtener un mayor rendimiento de metal. Por ejemplo, la reacción entre el pentóxido de vanadio y el aluminio es muy violenta y se puede aumentar el tamaño de las partículas para controlar el proceso de reacción entre ellos. Hay pocos óxidos en la superficie de las partículas gruesas de aluminio, lo que reduce el contenido de oxígeno de las partículas de aluminio y genera grandes gotas de aleación con alto contenido de aluminio durante la reacción. La densidad de las gotas de aleación con alto contenido de aluminio aumenta hasta el punto en que las gotas se hunden. Durante el proceso de caída, continúan reaccionando con los óxidos metálicos de la escoria, lo que provoca que se consuma la mayor parte del aluminio. La aleación con alto contenido de aluminio que se hunde en la superficie de la capa de aleación y el óxido metálico en la escoria de cobertura continúan experimentando reacciones de reemplazo a altas temperaturas. Los óxidos generados en la superficie de las partículas finas de aluminio hacen que las partículas de aluminio contengan un alto contenido de oxígeno, lo que es desfavorable para la reacción de reducción. Por lo tanto, el tamaño de partícula de las partículas de aluminio utilizadas en el método de termita debe ser inferior a 0,1 mm y debe ser inferior a 0,1 mm. 5%. Como se mencionó anteriormente, el proceso de fundición de ferroaleaciones mediante el método de termita se puede dividir en cuatro procesos principales: preparación de materia prima, dosificación, fundición y acabado. Preparación de la materia prima: el trabajo principal es secar completamente el mineral, los óxidos y los fundentes (cal, fluorita), etc., y eliminar el agua adherida, el agua cristalina y la materia volátil (como los reactivos de procesamiento de minerales). Luego se procesa hasta obtener el tamaño de partícula requerido para la producción. El equipo utilizado es todo equipo general, como horno rotatorio, horno de secado, trituradora y molino de bolas. Los gránulos de aluminio son fabricados por la propia fábrica de ferroaleaciones. Se especifican los requisitos de granularidad. Generalmente se utiliza inmediatamente después de la producción y no debe almacenarse durante mucho tiempo. El método de pulverización para producir partículas de aluminio consiste en calentar y fundir el lingote de aluminio y presurizarlo con aire comprimido. Cuando se pulveriza desde el crisol de aluminio a través de una boquilla, el atomizador utiliza aire comprimido para triturar el flujo de aluminio y formar partículas de aluminio. Se pueden obtener partículas de aluminio del tamaño de partícula requerido ajustando la presión de pulverización o cambiando el atomizador. Otro método consiste en enrollar lingotes de aluminio en papel de aluminio y luego cortarlos mecánicamente en astillas de aluminio.

Ingredientes Este es un proceso clave en la producción de termitas. No se permiten errores, de lo contrario se producirán consecuencias adversas y es posible que ni siquiera se obtenga el producto. El procesamiento por lotes se realiza en la estación de procesamiento por lotes. El equipo principal de la estación de dosificación incluye contenedores de almacenamiento, básculas, barriles de mezcla y tolvas de transporte. Calibre la báscula antes de realizar el procesamiento por lotes. Los ingredientes deben pesarse en el orden especificado. El peso de la carga agregada al mezclador y el tiempo de mezclado están especificados por la capacidad del mezclador. La mezcla manual se puede utilizar para producción de pequeño volumen. Los métodos para reducir las pérdidas son los que se muestran en el diagrama del diseño de la estación de dosificación de termita: 1—silo de almacenamiento; 2—barril de mezcla; 3—tolva de transporte; 5—fundición; la reacción de reducción de termita se lleva a cabo en el reactor. El reactor también se llama horno de fundición. Los reactores se dividen en dos tipos: reactores fijos (Figura 5) y reactores móviles (Figura 6). la figura 5a es un reactor de fundición por ignición superior, sin equipo de alimentación, colocado sobre una base de arena; la figura 5b es un reactor para fundición de ignición inferior, también colocado sobre una base de arena; la figura 5c es un reactor fijo con ladrillos en la parte inferior; Los tres tipos de reactores tienen salidas de escoria y la mayor parte de la escoria se libera después de la reacción de fundición. Los reactores móviles se colocan en carros móviles y se empujan debajo de la campana de extracción o en la cámara de reacción. a—Tipo de campana de extracción: 1—carcasa de horno de hierro inclinable; 2—material anudado que contiene magnesia; 3—marco de conducción; 5—la parte retráctil de la campana extractora (para facilitar la entrada del vehículo y la carga manual) b—tipo de cámara de reacción: 1—silo; 2—transportador de tornillo; 3—tubo de material de refrigeración por agua; 4—la colocación de ladrillos; cuerpo superior del reactor; 5—crisol de colocación de ladrillos; 6—revestimiento de magnesia; 7—cámara de colocación de ladrillos; 8—colector de polvo ciclónico, que se alimenta mediante un alimentador o manualmente. El reactor consta de dos partes: la parte superior es un cilindro hueco, la carcasa exterior está soldada con placas de acero, los bordes superior e inferior están reforzados con acero angular y en el borde superior hay anillos de elevación. El revestimiento está hecho de ladrillos refractarios, ladrillos de magnesia o ladrillos con alto contenido de alúmina. También puede estar hecho de escoria producida triturada y anudada. También puede fundirse con escoria líquida o fundirse en pedazos y ensamblarse en pedazos. sin construir un revestimiento refractario. El fondo es un crisol hecho de arena de cuarzo (sólo se utiliza en el método térmico de sílice), magnesia o ladrillos de magnesita, que contiene la aleación producida por la reacción. La operación de fundición se divide en dos tipos según el método de ignición, a saber, el método de ignición superior y el método de ignición inferior. a—reactor de ignición superior: 1—carcasa del horno; 2—revestimiento de ladrillo de arcilla; 3—boca de escoria; 4—base de arena; 6—agente de ignición; 7—reactor de ignición inferior; Base de arena (magnesia); 2 - campana del horno; 4 - campana de humos; 6 - conducto del horno; 8 - agente inflamable; 1 - capa de ladrillos de magnesia; 2 - crisol de ladrillos de magnesia; 3 - material para anudar; 4 - orejetas del eje para elevación; 7 - encendido en la parte superior de la compuerta para alimentación manual; es cargar todos los materiales mezclados en la estación de dosificación en el reactor. Luego coloque el agente ignífugo en la parte superior de la carga. Después de que se enciende el agente ignífugo, comienza la reacción de fundición. Una vez completada la reacción de toda la carga, la escoria se libera después de la sedación. Una vez condensada la aleación, sáquela y enfríela. En la producción industrial, el ferromolibdeno se funde mediante el método de ignición superior. Este método también se utiliza para producir ferroaleaciones en pequeños lotes. La fundición con método de ignición inferior consiste en agregar primero una carga parcialmente mezclada al fondo del reactor, agregar agente ignífugo a la parte superior de la capa de carga para iniciar la reacción y luego agregar la carga mezclada del búnker superior una tras otra. La velocidad de alimentación debe ser tal que haya una fina capa de carga en la superficie de la masa fundida y la reacción continúe de manera estable. También se puede utilizar alimentación artificial. En comparación con el método de ignición superior, el método de ignición inferior puede aprovechar al máximo el volumen del horno de fusión y ahorrar materiales refractarios. El método de encendido por fondo se utiliza principalmente en la producción industrial. Al fundir algunas ferroaleaciones, se añaden materiales de refinación después de la reacción. El material de refinación está compuesto de polvo de mineral de hierro, polvo de aluminio y polvo de ferrosilicio. Puede liberar una gran cantidad de calor y mantener la escoria en estado fundido durante un cierto período de tiempo, lo que favorece el hundimiento de las partículas de aleación. mezclado en la escoria, el producto de reacción del agente refinador es Las gotas de hierro, cuando caen a través de la capa de escoria, pueden absorber la "niebla de metal" en la capa de escoria y condensarla en gotas más grandes que se hunden, lo que puede aumentar el rendimiento de metal. elementos. Hay un reactor fijo equipado con un orificio de descarga de aleación y un puerto de descarga de escoria. Una vez completada la reacción, primero se libera la escoria del puerto de descarga de escoria y luego se libera la aleación del puerto de descarga de aleación. Este tipo de reactor puede ahorrar materiales refractarios y mejorar la eficiencia térmica. Por supuesto, esto sólo es útil para la producción en masa de aleaciones con puntos de fusión más bajos. (Ver ferroniobio) Al fundir ferroaleaciones de metales preciosos mediante el método de termita, a menudo queda una cierta cantidad de metal en la escoria, que puede reciclarse mediante refundición en un horno eléctrico. La escoria producida por el método de la termita contiene un alto contenido de óxido de aluminio y es un material refractario y abrasivo útil. La escoria con Al 2 O 3 >90% se puede utilizar como materia prima para fabricar ladrillos con alto contenido de alúmina. Después de terminar, el lingote de aleación fundido se enfría al aire hasta que solidifica y luego se saca del crisol.

Se envía a la cámara de enfriamiento y se rocía con agua para un enfriamiento rápido y provocar grietas en el lingote de aleación para su trituración. Los lingotes de aleación enfriados por agua se envían a la sala de granallado para eliminar la escoria y los materiales refractarios adheridos a la superficie. Algunos elementos se segregan mucho en los lingotes de aleación y las muestras para análisis químicos deben recolectarse de acuerdo con los métodos de muestreo prescritos. Los lingotes de aleación se trituran hasta un tamaño específico y luego se empaquetan para la venta. El método de reducción de termita se utiliza para producir ferroniobio, un proceso en el que se utiliza aluminio metálico para reducir el concentrado de niobio o el óxido de niobio para producir una aleación maestra de ferroniobio. El niobio tiene un alto punto de fusión y es difícil de reducir. Sin embargo, si hay hierro presente, el niobio reducido formará una aleación con el hierro, que no sólo es fácil de reducir, sino también porque el punto de fusión del ferroniobio es más bajo que el del ferroniobio. el del niobio, es más adecuado como aditivo para la fabricación de acero o aleaciones de alta temperatura. La producción de ferroniobio generalmente utiliza dos materias primas: Nb 2 O 5 puro y concentrado de niobio. El ferroniobio producido a partir de Nb 2 O 5 puro tiene un bajo contenido de impurezas y una alta pureza. Se llama ferroniobio de alta calidad y se utiliza principalmente para refinar aleaciones de alta temperatura. El ferroniobio producido a partir de concentrado de niobio se denomina ferroniobio de grado estándar, contiene entre un 60% y un 65% de niobio y se utiliza principalmente como aditivo en la fabricación de acero. Según el contenido de niobio en la aleación, el ferroniobio se puede dividir en ferroniobio de alta calidad (Nb>65%), ferroniobio de calidad media (Nb aproximadamente 50%) y ferroniobio de baja calidad (Nb<30%). Según el equipo utilizado en la fundición por reducción, se puede dividir en el método de reducción de termita en horno exterior y el método de reducción de termita en horno eléctrico. El método de reducción de termita fuera del horno es un proceso en el que la reacción de reducción y fundición se realiza en un horno sin calentamiento externo. Una vez completada la reacción, se desmonta el horno de fundición, se retira el producto de la reacción y se separan la aleación y la escoria fuera del horno. La característica del método de reducción de termita en el horno exterior es que no se liberan productos de reacción líquidos del horno de fundición durante el proceso de fundición, por lo que el proceso es relativamente simple, generalmente se utiliza un horno de fundición cilíndrico desmontable con un bajo costo de construcción. En el método de reducción de termita en horno externo, dado que el metal líquido y la escoria generada por la reacción se solidifican y cristalizan en el mismo reactor, y las condiciones óptimas de solidificación y cristalización de los dos productos son diferentes, es difícil obtener altos niveles técnicos y indicadores económicos, materias primas y Existen problemas como alto consumo de materiales refractarios, funcionamiento intermitente, alta intensidad de mano de obra en la construcción de hornos, desmontaje de hornos y eliminación de escorias y materiales refractarios mezclados en aleaciones. Para ello se ha desarrollado un horno de fundición inclinado que puede descargar metal líquido o escoria respectivamente. El método de reducción de termita en horno exterior sólo es adecuado para procesar concentrado de niobio u óxido de niobio con bajo contenido de impurezas. En particular, el contenido de impurezas nocivas como fósforo, azufre, plomo, arsénico, antimonio, estaño y bismuto en las materias primas debe ser. estrictamente limitado. Para garantizar que la reacción de reducción sea completa, tanto la materia prima como el agente reductor de aluminio deben molerse hasta obtener un tamaño de partícula fino y mezclarse uniformemente para maximizar el área de contacto de la reacción de reducción entre los materiales. Sólo cuando los materiales están completamente mezclados se puede obtener una alta velocidad de reacción de reducción y una alta tasa de recuperación de niobio. Además de garantizar la reducción de niobio y hierro, la cantidad de polvo de aluminio del agente reductor también debe calcular el aluminio consumido por la reducción de impurezas, que generalmente es el 110% de la cantidad teórica. Usar demasiado polvo de aluminio no solo no mejora la tasa de recuperación de niobio, sino que también hace que la reacción sea demasiado violenta, aumentando el contenido de aluminio residual en el niobio. Cuando se utiliza concentrado de hierro como aditivo, su contenido de silicio y fósforo debe ser bajo. Dependiendo de los requisitos de pureza del ferroniobio, a menudo se utilizan limaduras de hierro o aditivos en polvo de hierro electrolítico. La cantidad de hierro agregada es apropiada para hacer que la aleación se acerque al bajo punto de fusión del Fe2Nb. Cuando se utiliza Nb 2 O 5 puro como materia prima, la cantidad adecuada de hierro es del 30% al 40% de la masa de óxido de niobio. La reducción de la viscosidad de la escoria permite una fácil separación de la aleación y la escoria. Por lo general, durante el proceso de fundición se añaden fundentes como cal hidratada, óxido de bario, óxido de magnesio y fluorita para reducir la viscosidad de la escoria. La cantidad de fundente debe ser moderada. Si se agrega demasiada cal apagada, se formará fácilmente niobato de calcio, lo que aumentará la pérdida de niobio y corroerá el material refractario del revestimiento del horno. Además, para complementar el calor, en ocasiones es necesario añadir agentes exotérmicos como el clorato de sodio. Los oxidantes fuertes comúnmente utilizados para iniciar reacciones incluyen clorato, salitre y polvo de magnesio. También se pueden usar cables de condensador para encender. Los materiales deben secarse con anticipación y el reactor y el nido de arena deben mantenerse secos para evitar explosiones. El método de reducción de termitas en horno eléctrico es un método de producción que utiliza calentamiento por compensación de energía eléctrica durante el proceso de reducción de termitas. Este método puede controlar más fácilmente la velocidad de la reacción de reducción, obtener productos de mayor calidad y ahorrar polvo de aluminio. Los indicadores técnicos y económicos también son más altos que los del método de reducción con termita fuera del horno. Existen métodos de una etapa y de dos etapas para producir ferroniobio mediante el método de reducción aluminotérmica en horno eléctrico. En el método de una etapa, el material completa la reacción de reducción bajo la acción del arco para producir ferroniobio. El método de dos etapas utiliza primero un horno de arco eléctrico para fundir el material y luego realiza una fundición por reducción aluminotérmica. Para insertar correctamente el electrodo profundamente y mantener condiciones estables del horno, se debe controlar estrictamente la resistencia del horno. La resistencia del horno se ve afectada por factores como la composición de la carga del horno, el tamaño de las partículas y la cantidad de polvo de aluminio, la composición química de la escoria, el tamaño del horno y el espaciado de los electrodos, y la distribución de temperatura en el horno.

Algunas fábricas en China utilizan mineral de columbio como materia prima y utilizan hornos de arco eléctrico trifásicos para producir ferroniobio de grado medio y alto. La temperatura de fundición es 1973-2073K La tasa de recuperación del óxido de niobio es del 96%. El contenido de óxido de tantalio es del 83%. El contenido de niobio en el ferroniobio es del 50% al 70%. Seguridad La reducción de termitas es una reacción automática, por lo que se debe prestar especial atención a las cuestiones de seguridad para evitar accidentes como incendios, explosiones y quemaduras. Las cargas del horno deben almacenarse por separado y las partículas de aluminio, el agente exotérmico y el polvo de óxido no deben apilarse juntos. La carga de fundición mixta debe fundirse inmediatamente y no puede almacenarse. El sitio de mezcla no debe estar mojado ni tener agua estancada, para evitar provocar accidentalmente la reacción de los materiales mezclados y provocar un accidente de explosión. Durante el proceso de fundición, los operadores deben ubicarse en un área segura y usar equipo de protección laboral para evitar quemaduras. El sitio debe limpiarse a tiempo para evitar que exista polvo y evitar causar accidentes por incendio. Tenga cuidado al encender un fuego. Durante la fundición, se debe poner en marcha el sistema de ventilación para descargar el humo, el polvo y los gases de escape a tiempo para evitar contaminar el entorno de trabajo.