CHROME Cr, Производство на метален хром
Производството на хром се извършва по алуминотермичен метод от чисти въглеродни материали, точно както определено количество безвъглероден ферохром, азотиран ферохром и множество основни сплави, които съдържат хром.
Топлината, необходима за осъществяване на алуминотермичния процес за производство на хром и неговите сплави, се отделя в резултат на реакциите на редукция на алуминиев оксид, както и в резултат на нагряване на шихтовите материали и въвеждане на термитни добавки, като нитрати, които чрез окисляване на алуминия допринасят за липсващото количество топлина.
Напоследък все по-широко разпространен е комбинираният метод за производство на хром, при който липсващото количество топлина се покрива от използването на електричество за разтопяване на рудната част от шихтата или за нагряване на шлаката.
При топене на метален хром и неговите сплави специфичната топлина, необходима за протичане на процесите, т.е. количеството топлина, отделена на 1 kg заряд, и тяхната температура са посочени в таблица. 1.
Таблица. 1 - Специфична топлина и температура на производствения процес на хром и хромови сплави
Зарядните материали са хромен оксид, хромен концентрат (>58,5% Cr2O3,>=1,5% SiO2 и 0,05% С), алуминиев прах от първичен алуминий и натриев нитрат (>99,0% NaNO3). Смляната хромова шлака с размер на частиците (0,3-0,8 mm), получена при производството на метален хром, се използва като баласт при топенето на азотиран ферохром.
Таблица. 2 - Основните реакции на процеса на алуминотермично производство на ферохром
Като флюс се използва вар (> 90% CaO, финост под 3 mm), чието добавяне намалява вискозитетаалуминисти шлаки, подобрява кинетичните условия на процеса и увеличава извличането на хром в резултат на повишаване на активността на неговия оксид.
Таблица. 3 - Съставът на главата, взет за алуминотермично производство на хром и неговите сплави
След разтопяване и задържане за 2-3 минути шлаката се излива във формата със слой от 200-300 mm, след това валът се връща в първоначалното си положение и след 1-2 минути металът и шлаката се източват напълно. След втвърдяване от формата се отстранява блок от шлака и метал, който след охлаждане влиза в рязането.
Приблизителният състав на металния хром се характеризира със следните числа: 98,90-99,20% Cr, 0,07-0,12% Si, 0,25-0,40% Al и Fe, 0,01-0,02% C, 0,02% S и 0,005% P.
Металният хром може да се получи и чрез металотермично топене с предварително топене на част от оксидите. При предварително проникване на 30% оксиди извличането на хром се увеличава от 88,1 на 92,5%, а консумацията на алуминий намалява с 47 kg на 1 тон метал.
Метод с предварително топене на част от оксидите и освобождаване на сплавта и шлаката се използва за топене на алуминотермичен безвъглероден ферохром и подобни сплави. Топенето се извършва в специална електрическа пещ с въртящ се вал, облицован с магнезитни тухли.
Топенето се извършва за 1800 kg концентрат. Сместа е диференцирана и се характеризира със състава, показан в таблица 4.
Таблица. 4 - Съставът на диференцирания заряд при производството на метален хром чрез металотермично топене
Електрическата пещ се включва след разтопяването на запалителната част на шихтата. Рудната част от заряда се подлага на топене постепенно, докато се топи, в продължение на 1,5-2 часа при консумация на електроенергия 5,22-5,57 GJ (1450-1550 kW / h); след това стопилката се нагрява за 10-15 минути.
След това пещта се изключва и шахтата се транспортира до съседната топилна камера, от бункера на която по улея постъпва редуциращата част от шихтата, чието зареждане продължава 3-6 минути. В края на процеса на редукция стопилката се държи 3-5 минути в кофа, след което сплавта и шлаката се изсипват във формата. Получената сплав съдържа 76-80% Cr, 0,2-0,3% Si, до 0,050 Al, 0,02-0,03% C и до 0,01% S и P.
За да се получи азотиран ферохром клас FKh100N, сплавта се насища с натриев нитратен азот, който се въвежда в заряда в количество от 25% от теглото на концентрата. Излишната топлина, генерирана от въвеждането на такова количество нитрат в заряда, се изразходва за топене на баластни добавки (смляна хромова метална шлака), чието количество е от 50 до 80% от теглото на концентрата. За по-пълно усвояване на азота топенето се извършва с горен предпазител. Технически и икономически показатели за производство на хром при алуминотермично производство на хром и неговите сплави са показани в таблица 5.
Таблица. 5 - Технически и икономически показатели на алуминотермично производство на хромови сплави
