Классификация ферросплавных процессов. Физико-химические основы получения ферросплавов. Производство силикокальция силикотермическим процессом. Производство углеродистого феррохрома, страница 21

•  ∆Gт = 491460-425,3 T, Дж/моль.

Восстановление железа облегчает процесс плавки. В результате образования сплава снижается активность хрома, в системе создаются более благоприятные энергетические условия восстановления.

Кремнезем, присутствующий в шихте, восстанавливается углеродом по рассмотренным схемам. Возможны реакции:

•  2Сг + 3SiO2 = 3Si + Cr2O3,

(Fe,Cr)3C2 + 3SiO2 + 4C = 3(Fe,Cr)Si + 6CO.

При высоком расходе восстановителя количество восстановленного кремния  сплаве может достигать 2 – 4%.

В передельном углеродистом феррохроме допускается высокое содержание углерода (менее 9%) и кремния (более 2%), а в товарном содержанием этих элементов ограничено. В процессе плавки товарного углеродистого феррохрома в печи создают условия для рафинирования сплава от углерода и кремния. В шихте используют трудновосстановимую хромувую руду, содержащую магнитохромит (MgO*Cr2O3), который восстанавливается углеродом при 1546 оС.

В результате этого на границе раздела шлак – сплав создается рудный слой, содержащий большое количество оксидов хрома. Капли сплава с высоким содержанием углерода и кремния, образовавшиеся над рудным слоем, проходят через последний и частично рафанируются:

Сr2O3+(Cr, Fe)7C3=7[Cr, Fr] + 3CO

2Cr2O3 + 3Cr3Si = 13Cr + 3SiO2

Шлак формируется из пустой породы руды, флюсов и золы восстановителя. Основные составляющие шлака: SiO2, MgO, Al2O3. Поскольку углеродистый феррохром плавиться при 1550 С, шлак должен иметь температуру плавления 1650 С. Кратность шлака 0,8 – 1,3. В качестве флюса используют кварцит. Шихта для производства феррохрома состоит из хромовой руды, коксика и кварцита.

В хромовой руде зром содержиться в виде хромита FeO*Cr2O3, магнохромита (Mg, Fe) Cr2O3, алюмохромита FeO*(Cr; Al)2O3 и хромпиконита (Mg, Fe)*(Cr; Al)2O3.

Руда может быть сплошной и вкракпленной, а по прочности – крепкой (кусковой), рыхлой и порошковой. Бедные руды подвергают гравитационному обогащению. В концентрате содержится 51% Cr2O3. Кроме обогащения, руды подвергают усреднению, агломерации, окатыванию, брикетированию и гранулированию.

В последнее время за рубежом используют предварительный нагрев и восстановление хромовых окатышей во вращающихся трубчатых печах.

Используют как открытые, так и закрытые рудовосстановительные печи. Печи имеют магнезитовую футеровку (чтоб не науглероваживался) при производстве товарного углеродистого феррохрома используют кусковые трудновосстановимые руды, а при производстве передельного – легковосстановимую смесь кусковых и порошкообразных руд. В качестве восстановителя применяют коксик. В печь загружают также кварцит и железо содержащие отходы. Шихта рассчитывается с учетом перехода в сплав хрома на 92%, железа на 95%. Избыток восстановителя на открытых печах 10%, а на закрытых 1 – 2%.

•  Строение  ванны  печи,  выплавляющей углеродистый(товарный)  феррохром:

•  1 — электроды, 2 — активная зона, 3 — шлак, 4 — рудный слой, 5 — сплав, 6 — гарнисаж


Нормальный ход процесса на открытой печи характеризуется: глубокой устойчивой посадкой электродов, равномерным газовыдлением по всей поверхности колошника, системтическим выходом при выпуске жидкоподвижных шлака и сплава. Выплавка ведется с горячим колошником для увеличения улета серы. Нарушения нормального хода обусловлены отклонением от требуемого соотношения компонентов шихты, оптимального электрического режима плавки и нормального состояния электродов. При недостатке восстановителя наблюдается высокое содержание в шлаке оксидов хрома, а в сплаве – пониженное содержание кремния и углерода.

Работа с избытком восстановителя приводит к высокой посадке электродов и к затрудненному выпуску жидких продуктов плавки из-за их высокой вязкости. К серьезным отклонениям от нормального хода процесса приводит колебание в содержании в шихте кварцита.