yandex.metrica
Феррохром

Алюминотермическое производство хрома и его сплавов

Некоторое количество безуглеродистого феррохрома, в том числе и азотированного, производят сравнительно легко из чистых по углероду материалов алюминотермическим методом. Кроме того, алюминотермическим способом можно получать металлический хром и безжелезистые лигатуры.

Тепло, необходимое для протекания алюминотермического процесса производства хрома и его сплавов, складывается из тепла восстановления оксидов алюминием, а также из тепла подогрева шихтовых материалов и сго­рания термитных добавок, например смеси селитры и алюминия.

В настоящее время большое распространение получил комбинированный метод, в котором недостающее количество тепла компенсируют использованием электроэнер­гии для расплавления рудной части шихты или прогрева шлака.

Необходимые при выплавке металлического хрома и его сплавов удельные теплоты процессов и их темпера­туры приведены ниже.

Необходимые при выплавке металлического хрома и его сплавов удельные теплоты процессов и их температуры

Шихтовыми материалами служат оксид хрома, хромовый концентрат (>58,5% Cr2O3, ≤1,5% SiO2 и 0,05% С), алюминиевый порошок из первичного алюминия и натриевая селитра (99,0% NaNO3). Молотый хромистый шлак используют в качестве балласта при выплавке азо­тированного феррохрома. В качестве флюса применяют известь (>90% СаО, крупность <3 мм), добавка кото­рой снижает вязкость глиноземистых шлаков и увеличи­вает извлечение хрома в результате повышения активно­сти оксида хрома.

За одну плавку проплавляют 1500—3000 кг оксида хрома или хромового концентрата. Шихта в течение 30 мин тщательно перемешивается в барабанном смеси­теле. В настоящее время плавку металлического хрома ведут с выпуском металла и шлака в наклоняющейся плавильной шахте, футерованной магнезитовым кирпи­чом и установленной на специальной вагонетке. Излож­ница для приема расплава выполнена из сборных чугун­ных колец, подиной служит блок металлического хрома толщиной 200—250 мм.

Перед началом плавки на подину шихты загружают 150—250 кг шихты, которую поджигают запальной сме­сью. После распространения процесса по всей поверхно­сти колошника ведут непрерывную загрузку шихты эле­ватором таким образом, чтобы зеркало расплава было закрыто тонким слоем ее.

Оптимальное количество восстановителя составляет 100—110% к теоретическому, содержание алюминия в металле при этом не превышает 0,5%, использование алюминия достигает 97,5%. В конце плавки с последни­ми порциями шихты задают 200—250 кг извести. Общая продолжительность плавки на 30—40 колош составляет 12—20 мин.

После проплавления и 2—3-мин выдержки в излож­ницу сливают шлак слоем 200—300 мм, затем шахту возращают в первоначальное положение, а через 1—2 мин производят полный слив металла и шлака. После затвердевания из изложницы извлекают блок шлака и металла, который после остывания поступает на раз­делку.

Металлический хром может быть получен также ме­тодом металлотермической плавки с предварительным расплавлением части оксидов. При предварительном про­плавлении 30% оксидов извлечение хрома возрастает с 88,1 до 92,5%, одновременно снижается расход алю­миния.

Для получения азотированного феррохрома марки ФХ100Н сплав насыщают азотом натриевой селитры, вводимой в шихту в количестве 30% от массы концентрата. Избыток тепла, образующийся при введении в шихту такого количества селитры, расходуется на плавление балластных добавок (молотого шлака от производства металлического хрома), количество которых составляет 50—80% от массы концентрата. Для более полного усвоения азота плавку ведут с верхним запалом. Скорость проплавления шихты составляет 350—400 кг/(м2·мин). Более быстрый ход плавки связан с недостаточным ко­личеством балласта в шихте и снижает содержание азо­та в сплаве. При меньшей скорости плавки выделяются бурые пары оксидов азота, выход металла резко умень­шается и сплав плохо отделяется от шлака. Расход на 1 т базового сплава материалов и электроэнергии при алюминотермическом производстве сплавов хрома приведен ниже.

Расход на 1 т базового сплава материалов и электроэнергии при алюминотермическом производстве сплавов хрома

Следует отметить, что при довосстановлении в элект­ропечи углеродом шлаков от производства металлическо­го хрома (и аналогичных алюминотермических процес­сов) получают цементный клинкер или полупродукт для получения синтетических шлаков для обработки стали. Попутно извлекаются из шлака и легирующие элементы.