Технология производства безуглеродистого феррохрома

Химический состав безуглеродистого алюминотермического феррохрома марок ФХ003А и ФХ004А, предназначенного для легирования стали и сплавов специальных марок, согласно ТУ 14-5-33—73, должен быть следующим, %:

Ниже приведен фактический химический состав безуглеродистого феррохрома, %:

Кажущаяся плотность безуглеродистого феррохрома равна 7,2—7,4 г/см3, температурный интервал плавления составляет 1600—1730° С.

Основным хромсодержащим сырьем для получения безуглеродистого алюминотермического феррохрома служит хромовый концентрат, получаемый гравитационным или другими методами обогащения хромовых руд.

Для производства хромового концентрата используют кусковую руду, содержащую 50—56% Cr2O3 и 4—6% SiO2, которую дробят в щековой дробилке до крупности 35 мм, после чего измельчают в шаровой мельнице мокрого помола до величины зерна не более 0,5 мм.

Соотношение твердых частиц и жидкости T : Ж во время размола поддерживается около 3:1. После размола пульпа поступает в спиральный классификатор, возвращающий крупные частицы (более 0,5 мм) на повторный размол. В пульпу дополнительно вводят воду до отношения T : Ж — 1 : 3, после чего пульпа насосом подается в гидравлический классификатор, распределяющий молотую руду по крупности на три различные фракции — более 0,2 мм, 0,1—0,2 мм и менее 0,1 мм. Каждая фракция пульпы подается для обогащения на концентрационные столы.

В результате обогащения хромовой руды на концентрационных столах получают концентрат, отвальные хвосты и промежуточный продукт, который дополнительно размалывают и обогащают.

После обогащения концентрат в виде пульпы поступает в сгустители, затем на вакуум-фильтр и в сушильный барабан.

По внутренним техническим условиям ферросплавных заводов обогащенный хромовый концентрат должен содержать не менее 58% Cr2O3 и не более 2,0% SiO2. В результате обогащения хромовых руд гравитационным методом удаляется фосфор, не входящий в состав основного минерала.

Извлечение окиси хрома при производстве хромового концентрата составляет 65%, расход хромовой руды 1750 кг/т концентрата. Примерный химический состав хромового концентрата следующий: 58—61% Cr2O3; 0,5—2,0% SiO2; 12—14% FeO; 12—16% MgO; до 0,08% С и до 0,01% Р.

До разработки электропечного алюминотермического процесса безуглеродистый феррохром выплавляли внепечным способом на блок. Первоначально была разработана технология выплавки на блок в электропечи с предварительным расплавлением части окислов и затем — с выпуском расплава. Показатели различных технологических схем производства безуглеродистого феррохрома приведены ниже:

Плавку безуглеродистого феррохрома ведут электропечным способом в наклоняющемся плавильном агрегате (рис. 121). Реактор футеруют магнезитовым кирпичом без связки, щели между кирпичами засыпают магнезитовым порошком. При такой футеровке горна стойкость его составляет 25—30 плавок.

Для исключения контакта получаемого металла с электродами электропечной установки плавку начинают с проплавления запальной части, в состав которой входит 200 кг хромового концентрата, 60 кг алюминиевого порошка, 36 кг натриевой селитры. На образующемся шлаке зажигают электрические дуги и проплавляют рудно-известковую часть шихты, состоящую из 700 кг хромового концентрата и 350 кг извести. После полного проплавления компонентов рудно-известковой смеси печь отключают и на поверхность расплава задают восстановительную часть шихты, состоящую из 700 кг концентрата и 365—390 кг алюминиевого порошка.

По окончании восстановительных реакций и выдержки расплава в течение 2—3 мин плавильный горн наклоняют и выпускают шлак и металл в цилиндрический чугунный приемник, подиной которого служит слиток безуглеродистого феррохрома предыдущих плавок. Сначала выпускают небольшое количество шлака, дают 3—5-мин выдержку, после чего выпускают остальной шлак и металл. Относительно невысокие температуры кристаллизации шлака позволяют полностью выпускать расплав из горна без образования настылей.

Дополнительная рафинировка металла, проходящего через расплав, способствует значительному повышению извлечения хрома и снижениюсодержания углерода в сплаве. Кроме того, выпуск металла в холодный чугунный приемник обусловливает более быстрое его застывание, чем при выплавке на блок, что резко снижает ликвацию элементов в феррохроме.

При проведении электропечной плавки с выпуском расплава извлечение хрома на плавке составляет 89%, сквозное извлечение (сучетом потерь при обогащении) 58%, сквозной расход хромовой руды 2,9 т/т, сквозной расход первичного алюминия 460 кг/т. При промышленной выплавке выход марки ФХ003А составляет 40% и марки ФХ004А 45%, среднее содержание хрома в металле 76,5%.

Шлаки выплавки безуглеродистого феррохрома содержат примерно 60% Al2O3; 2,5% Cr2O3; 13% CaO; 23% MgO; 0,8% SiO2 и 0,9% FeO. Переработка отвальных шлаков безуглеродистого феррохрома проводится совместно со шлаками металлического хрома.