Thermodynamic modeling of the borbarium ferroalloy smelting technological process

Modelización termodinámica del proceso tecnológico de fundición de ferroaleaciones de borbario

Se ha realizado un modelado termodinámico completo de las transformaciones químicas durante la reducción carbotérmica de bario y boro a partir de óxidos. Se ha demostrado que durante el procesamiento de la carga con un alto contenido en BaO: BaO:B₂O₃(3:1), el carburo de bario (BaC₂), el boruro de hierro (FeB) y el hexaboruro de bario (BaB₆) están presentes como componentes de fase en los productos de fundición, destacando predominantemente el primero. Los datos obtenidos permiten concluir que es posible producir una nueva ferroaleación que contenga boro y bario.

INTRODUCCIÓN

El boro y el bario son elementos eficaces de aleación y modificación [1 - 4]. Las aleaciones de boro se producen predominantemente en forma de ferroboro que contiene del 6 al 17 % de boro. Se funde en un costoso proceso aluminotérmico debido al uso de anhídrido bórico puro y aluminio metálico como agente reductor [5,6]. La aleación de bario más común es el silicobario, producido a partir de minerales naturales de barita de forma carbotérmica [7,8].

En Kazajstán no se produce ferroboro, sino que se compra en el extranjero y se utiliza para fundir aceros de alta calidad en las empresas metalúrgicas y de ingeniería de la república. El bario de silicio se produjo por primera vez en la CEI en la planta de ferroaleaciones de Ermakovsky (ahora Aksusk) en Kazajstán, utilizando sus propios minerales de barita y coque [9]. Pero los volúmenes de su fundición son muy inferiores a los de las ferroaleaciones tradicionales (ferrocromo, silicomanganeso, ferrosilicio) y se producen si hay pedidos disponibles. Esto se debe, al parecer, a un conocimiento insuficiente del comportamiento del bario en el acero y a su uso limitado para aceros de bajo contenido en silicio, ya que el silicobario contiene hasta un 60 - 65 % de Si.

En este trabajo se estudió la posibilidad de producir una ferroaleación que contuviera simultáneamente boro y bario, que puede denominarse borbario. Se creía que la presencia de boro y bario, que tienen un efecto positivo en las propiedades de los metales ferrosos y no ferrosos, permitirá que la nueva ferroaleación tenga una gran demanda para la industria.

MÉTODOS

En una primera fase, se planificó una justificación teórica del proceso. Para ello, se realizó una simulación termodinámica completa de la tecnología. Este enfoque se utiliza ampliamente para crear nuevas tecnologías y materiales [10 - 14]. En este trabajo, para estos fines, se utilizó el complejo TERRA desarrollado en la MVTU que lleva el nombre de Bauman [15]. Permite descubrir la química de las transformaciones en una amplia gama de composiciones, temperaturas y presiones. La correcta ejecución de los cálculos requiere la lista del complejo y las propiedades termodinámicas de los participantes en el proceso en la base del complejo.