Спосіб отримання ферохрому, Банк патентів
Винахід відноситься до пірометаллургії, точніше до виробництва феросплавів, і може бути використане для отримання ферохрому порошкоподібних (дрібнодисперсних) хромових руд і концентратів. Спосіб характеризується тим, що перед завантаженням шихти формують реакційний обсяг розплаву на основі галогенідів лужних та/або лужноземельних металів, при цьому як галогеніди лужних та/або лужноземельних металів використовують фторид кальцію (плавиковий шпат). Спосіб дозволяє отримувати ферохром із порошкоподібної хромової руди або концентрату крупністю менше 10 мм. 1 з.п. ф-ли.
ОПИС ВИНАХОДУ ДО ПАТЕНТУ
Винахід відноситься до пірометалургії, точніше до виробництва феросплавів, і може бути використане для отримання ферохрому (порошкоподібних) дрібнодисперсних хромових руд і концентраторів. Феросплавні виробництва випускають ферохром трьох видів: феросилікохром, низьковуглецевий ферохром і високовуглецевий (передільний) ферохром.
Відомий спосіб отримання феросилікохрому, заснований на спільному відновленні твердим вуглецем хромової руди та кварцитів у рудовідновлювальних електропечах [1].
При виплавці феросилікохрому в електропечі за відомим способом відбувається відновлення з шихти вуглецем оксидів хрому, заліза та кремнію за реакціями: 2/3Cr2O3 + 18/7C ---> 4/21Cr7C3 + 2CO, 2FeO + 2/3C ---> 2/3Fe3C + 2CO, SiO2 + 2C ---> S1 + 2 CO, 1/3[(Cr, Fe)7C3] + 10/3Si---> 7/3 [(Cr, Fe) Si] + SiC.
Недоліком відомого способу отримання феросилікохрому є дуже вузький діапазон хромової руди, придатної для використання в шихті.
Відомий спосіб отримання низьковуглецевого ферохрому, заснований на відновленні хромової рудиферосилікохромом у присутності вапна в рудовідновлювальних печах [2].
При виплавці низьковуглецевого ферохрому в електропечі за відомим способом відбувається відновлення з шихти оксидів хрому і заліза кремнієм феросилікохрому в присутності оксиду кальцію за реакціями: 2/3Cr2O3 + Si + 2CaO ---> 4/3Cr + 2CaO · SiO2, 2FeO + Si + 2CaO ---> 2Fe + 2CaO·SiO2 .
Недоліком відомого способу отримання низьковуглецевого ферохрому є дуже вузький діапазон хромової руди, придатною частка використання в шихту.
Відомий спосіб, прийнятий за прототип, одержання високовуглецевого (передільного) ферохрому, заснований на відновленні хромової руди твердим вуглецем у рудовідновлювальних електропечах [3].
При виплавці передільного ферохрому в електропечі з відомим способом відбувається відновлення з шихти вуглецем оксиів хрому і заліза при температурі 1600 - 1750 o за реакціями: 2/3Cr2O3 + 18/7C ---> 4/21Cr7C3 + 2CO, 2/3Cr2O3 + 2C ---> 4/3Cr + 2CO, 3(FeO·Cr2O3) + 3C ---> 3Fe + 3Cr2O3 + 3CO.
Недоліком відомого способу отримання ферохрому є вузький діапазон хромової руди, придатної для використання в шихті. Це відбувається з наступних причин: - по-перше, за технологічними умовами відновлювальної плавки (плавка ведеться повністю на твердій завалці) у відновлювану шихту не можна використовувати порошкоподібну хромову руду або концентрат крупністю 0-10 мм; - по-друге, порошкоподібна хромова руда або хромовий концентрат не піддається обкусуванню та агломерації, звідки випливає, з одного боку, неможливість збагачення хромової руди, оскільки збагачення будь-якої руди передбачає її подрібнення до крупності, принаймні менш ніж 10 мм. , з іншого боку, виключаєз використання у технологічному процесі відновлювальної плавки фракцію руди крупністю 0-10 мм; - у третіх, у відновлювану шихту не можна використовувати хромову руду, що містить менше 50% Cr2O3; Сукупність цих обмежень призводить до того, що у виробництві ферохрому використовується тільки шматкова багата хромова руда, а багата, але дрібна (фракція 0-10 мм) хромова руда і велика, але бідна (що містить менше 50% Cr2O3) хромова руда не використовуються.
Завданням винаходу є розширення діапазону використання хромової сировини за рахунок залучення у вихідну шихту хромової руди або концентрату хромового крупністю 0-10 мм.
Зазначений технічний результат досягається тим, що в способі отримання ферохрому, що включає створення рудно-термічного режиму плавки в електропечі завантаження шихти, що складається з суміші хромової сировини з вуглецевим відновником, відновлювальну плавку шихти, видалення ферохрому з печі, згідно винаходу перед завантаженням шихти розплаву на основі галогенідів лужних та/або лужноземельних металів, при цьому як галогеніди лужних та/або лужноземельних металів використовують фторид кальцію (плавиковий шпат).
Спосіб здійснюється наступним чином.
У ванну рудовідновлювальної електропечі, футеровану вуглецевою масою або представляє водоохолоджуваний металевий кожух, завантажують плавиковий шпат, розплавляють його в дуговому режимі і в рудно-термічному режимі доводять до рідинного стану. Потім у ванну печі безперервно завантажують шихту, що складається із суміші порошкоподібної хромової руди (концентрату) та вуглецевого відновника. Твердий вуглець, що плаває поверхнею розплаву, відновлює розчинені в розплаві плавикового шпату оксиди.хрому, заліза і кремнію, при цьому металевий сплав, що утворюється, опускається по подіну печі. Цикл завантаження шихти в розплав - відновлення багаторазово повторюється, при цьому ферохром, що утворюється, залишається в печі (плавка на блок), або видаляється через ексцентричний донний випуск.
Приклад здійснення запропонованого способу.
У досвіді використовувалася електропіч, з двома графітовими електродами діаметром 50 мм, запитаними на трансформатор змінного струму потужністю 100 кВ·А (споживана напруга - 50 В, сила струму 1,0-1,5 кА). Ванна печі, являла собою прямокутний водоохолоджуваний металевий кожух розміром 350х200х400 мм з можливістю утворення гарнісажу на подіні та стінках ванни. У ванну печі завантажувався плавиковий шпат у кількості 25 кг, який плавився відкритою електричною дугою і доводився до рухомого стану протягом 25-30 хв, після чого робота печі переходила в режим електроопору. Потім реакційний обсяг розплаву, що має температуру 1500-1600 o C, безперервно протягом години завантажувалася шихта, що складається з 30 кг відсівів хромової руди крупністю - 2,5 мм і 4 кг відновника (графітового порошку). Процес відновлення оксидів хрому, заліза і кремнію протікав як у процесі завантаження шихти, так і після завантаження (протягом 40 хв), що фіксувалося горіння оксиду вуглецю над ванною печі. Після закінчення відновлювального плавлення піч була заморожена. В результаті плавки на подіні печі утворився конгломерат із великих (до 100 мм у поперечнику) корольків металу. Аналіз металевого сплаву показав, що він являє собою ферохром наступного хімічного складу%: Cr - 60,0; Fe – 31,5; C – 8,9; Si – 0,9; P – 0,03.
Таким чином за пропонованим способом можна отримувати ферохром зпорошкоподібної хромової руди чи концентрату крупністю менше 10 мм.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб отримання ферохрому, що включає створення рудно-термічного режиму плавки в електропечі, завантаження шихти, що складається з суміші хромової сировини з вуглецевим відновником, відновлювальну плавку шихти, видалення ферохрому з печі, який відрізняється тим, що перед завантаженням шихти формують реакційний галогенідів лужних та/або лужноземельних металів.
2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що як галогеніди лужних та/або лужноземельних металів використовують фторид кальцію (плавиковий шпат).