Способ алюминотермического получения феррохрома низкоуглеродистого

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению феррохрома низкоуглеродистого, в частности с содержанием азота не более 0,04 мас.%. В качестве хромового сырья используют предварительно прокаленную руду хромовую порошковую с содержанием углерода до 0,05 мас.%, а известь с содержанием углерода не более 0,6 мас.%, при этом в запальную часть шихты алюминий задают в соотношении 0,75-0,95 к стехиометрически необходимому на восстановление оксидов шихты, а на плавку в целом алюминий задают в соотношении 1,10-1,20 к стехиометрически необходимому на восстановление оксидов руды хромовой. Для получения феррохрома низкоуглеродистого с содержанием азота не более 0,04 мас.% в запальной части шихты в качестве окислителя используют ангидрид хромовый и бихромат натрия или калия в соотношении 1:(0,25-0,40) с добавкой в шихту соли поваренной в количестве 15-25 мас.% к массе алюминия этой части шихты, при восстановлении алюминием оксидов расплава дополнительно вводят бихромат натрия или калия, кальция гидроокись и соль поваренную в соотношении к массе алюминия на плавку в целом (0,08-0,12):(0,07-0,10):(0,03-0,06):1 соответственно, а после сливают часть шлака в изложницу на гарнисаж и загружают в горн на оставшийся шлак флюоритовый концентрат в соотношении (0,02-0,04):1 к массе алюминия на плавку в целом, и после его растворения сливают оставшийся шлак и металл. Изобретение позволяет исключить стадии обогащения с образованием твердых техногенных отходов в виде отвальных хромсодержащих шламов, повысить сквозное извлечения хрома из руды, снизить расход алюминия и возможность использования алюминия вторичных сортов, а также снизить содержание примесей углерода и азота в феррохроме. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству феррохрома низкоуглеродистого («безуглеродистого» по ранее принятой классификации) алюминотермическим способом.

Способ алюминотермического получения феррохрома низкоуглеродистого известен, например, из следующих источников (1, 2, 3, 4, 5).

Наиболее близким аналогом патентуемого способа следует указать способ по источнику (2). Этот способ включает два самостоятельных передела.

Первый передел известного способа - производство из руды хромовой обогащенного хромового сырья в виде низкокремнистого хромового концентрата.

Второй передел - получение из этого хромового сырья феррохрома низкоуглеродистого алюминотермической плавкой с предварительным расплавлением части оксидов и флюса в электропечи. Он включает предварительное проплавление запальной части шихты, содержащей хромовое сырье, алюминий и окислитель, проплавление в электропечи части хромового сырья в смеси с известью, восстановление алюминием оксидов расплава и одновременно загружаемой остальной части хромового сырья и выпуск продуктов плавки.

Этот способ в качестве хромового сырья предусматривает использование на плавку продукта первого передела - обогащенного низкокремнистого хромового концентрата с содержанием 58-61 мас.% оксида хрома, 0,8-2,0 мас.% оксида кремния и углерода до 0,10 мас.%, полученного методом мокрого гравитационного обогащения руды хромовой. При производстве хромового концентрата из труднообогатимых хромовых руд с кремнистым цементом, содержащих 50-56 мас.% оксида хрома и 3-6 мас.% оксида кремния, выход отвальных шламов обогащения составляет 750-800 кг сухой массы на 1 тонну концентрата, а сквозной расход сухой руды хромовой (в пересчете на 50 мас.% оксида хрома) на 1 приведенную (60 мас.% хрома) тонну феррохрома составляет 3000-3100 кг/т, что соответствует сквозному извлечению хрома из руды в сплав на уровне 56-58%. Переход кремния в сплав достигает 30-40% от заданного с шихтой при содержании в феррохроме кремния 0,5-0,9 мас.%.

Способ-прототип включает раздельную подготовку и последовательные загрузку и проплавление трех различных по составу частей шихты. Все шихтовые материалы используют в сухом виде с температурой окружающей среды, а алюминий применяют в виде полидисперсного порошка крупностью до 3 мм. Запальную часть шихты, содержащую хромовый концентрат, алюминий и окислитель - селитру натриевую, проплавляют в горне по методу внепечной плавки. На полученном расплаве металла и шлака включают электропечь и проплавляют смесь хромового концентрата и извести; известь используют с содержанием углерода до 1,5 мас.%. По окончании проплавления прогревают расплав, выключают электропечь и перекатывают плавильный горн в восстановительную камеру, где проводят восстановительный процесс, загружая на расплав смесь алюминия с остальной частью хромового концентрата. По окончании проплавления восстановительной части шихты и кратковременной выдержки наклоном горна сливают часть шлака в стальную нефутерованную изложницу на гарнисаж, дают 3-5 минутную выдержку, после чего сливают остальной шлак и металл.

По указанному способу выход феррохрома марки ФХ003А (более 0,020 мас.% углерода) составляет до 40% и марки ФХ004А (более 0,030 мас.% углерода) - до 45% при содержании азота в сплаве до 0,2 мас.%; выход шлака составляет 1,9-2,0 т на приведенную тонну (60% Cr) феррохрома.

Недостатки указанного способа заключаются в низком сквозном извлечении хрома из руды, образовании большого количества твердых техногенных отходов в виде шламов обогащения, повышенном содержании в сплаве примесей углерода и азота, а также в необходимости использования алюминия первичного технической чистоты.

Патентуемое изобретение направлено на получение высших марок феррохрома низкоуглеродистого алюминотермического при снижении затрат на его производство.

Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в исключении стадии обогащения с образованием твердых техногенных отходов в виде отвальных хромсодержащих шламов, повышении сквозного извлечения хрома из руды, снижении расхода алюминия и возможности использования алюминия вторичных сортов и снижении содержания примесей углерода и азота в феррохроме.

Для обеспечения технического результата согласно п.1 формулы в качестве хромового сырья при получении феррохрома низкоуглеродистого используют прокаленную руду хромовую порошковую с содержанием углерода до 0,05 мас.% и известь с содержанием углерода не более 0,6 мас.%, при этом в запальную часть шихты алюминий задают в соотношении (0,75-0,95):1 к стехиометрически необходимому на восстановление оксидов шихты, а на плавку в целом алюминий задают в соотношении (1,10-1,20):1 к стехиометрически необходимому на восстановление оксидов руды хромовой.

Сущность патентуемого способа состоит в том, что при использовании исходного менее качественного в сравнении с прототипом хромового сырья обеспечивается получение феррохрома высокого качества с повышенным сквозным извлечением хрома, снижением расхода шихтовых материалов и уменьшением массы отходов за счет применения разработанных технологических приемов регулирования уровня восстановления и перехода из шихты в сплав хрома, кремния, углерода и поглощения расплавом азота.

Прокалку руды хромовой проводят для сушки, удаления гидратной влаги и летучих, и снижения содержания углерода. Ограничение содержания углерода до 0,05 мас.% в руде хромовой и до 0,6 мас.% в извести обеспечивает преимущественное получение феррохрома высших марок с содержанием углерода 0,01-0,02 мас.%. Использование руды хромовой с углеродом более 0,05 мас.% и извести с углеродом более 0,6 мас.% приводит к повышению содержания углерода в сплаве и снижению выхода высших марок.

Нами установлено, что из полученного при проплавлении запальной части шихты сплава до 90 мас.% содержащегося в нем хрома и до 50 мас.% железа подвергаются повторному окислению в процессе плавления в электропечи оксидной рудно-известковой смеси, что приводит к дополнительному расходу алюминия в восстановительном процессе.

Проплавление запальной части шихты с недостатком алюминия на восстановление оксидов шихты в заданном соотношении к стехиометрически необходимому снижает массу полученного сплава и уровень повторного окисления восстановленных элементов, что частично уменьшает дополнительный расход алюминия на вторичное восстановление. При недостатке алюминия в соотношении менее 0,75:1 к стехиометрическому, вследствие образования малой массы металла и снижения электропроводности высокохромистого шлака, затрудняется зажигание электрических дуг и значительно осложняется набор мощности и проведение начальной стадии проплавления рудно-известковой смеси. Проплавление запальной части шихты с количеством алюминия в соотношении более 0,95 к стехиометрическому приближает процесс к полному восстановлению хрома и железа и повторному окислению их на второй стадии плавки, что увеличивает дополнительный расход алюминия на вторичное восстановление.

Использование на плавку в целом алюминия в пределах соотношения 1,10-1,20 к стехиометрическому на восстановление оксидов руды хромовой обеспечивает целенаправленное регулирование уровня восстановления и перехода в сплав кремния в интервале 5-15 мас.% от заданного с шихтой в зависимости от требуемого состава феррохрома и фактического содержания кремния в руде хромовой и алюминии, а также обеспечивает повышенное сквозное извлечение хрома из руды.

Полезное использование алюминия, с учетом технически неизбежного угара и пылевыноса в высокотемпературном восстановительном процессе, составляет 80-95 мас.% от заданного.

Расход на плавку алюминия первичного технической чистоты в соотношении 1,10:1 к стехиометрическому обеспечивает получение феррохрома низкоуглеродистого с содержанием кремния до 0,5 мас.% при сквозном извлечении хрома до 70%. Дальнейшее уменьшение навески алюминия на плавку значительно снижает извлечение и содержание хрома в феррохроме и увеличивает расход шихтовых материалов и электроэнергии. Вместе с тем, применение минимальной по заданному соотношению навески алюминия при получении феррохрома с содержанием кремния 1-1,5 мас.% позволяет использовать более дешевые как низшие марки алюминия технической чистоты с предельным содержанием в нем кремния 0,65-0,90 мас.%, так и алюминий вторичных сортов типа АВ97 с предельным содержанием кремния до 1,5 мас.% и содержанием алюминия не менее 95 мас.%.

Расход алюминия на плавку в соотношении более чем 1,20:1 к стехиометрическому наряду с ростом извлечения хрома приводит к повышению содержания кремния более допустимого предела 1,5 мас.% и получению некондиционного сплава.

Вариант способа по п.2 формулы предназначен для получения феррохрома низкоуглеродистого с содержанием азота не более 0,04 мас.%. Технический результат достигается тем, что в запальной части шихты в качестве окислителя используют безазотистые соединения - ангидрид хромовый и бихромат натрия или калия в соотношении 1:(0,25-0,40) с добавкой соли поваренной в количестве 15-25 мас.% к массе алюминия этой части шихты, при восстановлении алюминием оксидов расплава и одновременно загружаемой остальной части руды хромовой дополнительно вводят бихромат натрия или калия, кальция гидроокись и соль поваренную в соотношении к массе алюминия на плавку в целом как (0,08-0,12):(0,07-0,10):(0,03-0,06):1 соответственно, а после слива части шлака в изложницу на гарнисаж загружают в горн на оставшийся шлак плавикошпатовый (флюоритовый) концентрат в соотношении (0,02-0,04):1 к массе алюминия на плавку в целом, и после его растворения сливают оставшиеся шлак и металл.

Использование ангидрида хромового в качестве безазотистого окислителя вместо селитры натриевой исключает образование нитридов хрома при восстановлении оксидов запальной части шихты.

Добавки бихромата и соли поваренной в запальной части шихты и добавки бихромата натрия или калия, соли поваренной и кальция гидроокиси в восстановительном процессе в заданных соотношениях снижают усвоение расплавом атмосферного азота и соответственно дополнительное образование нитридов хрома, что и обеспечивает получение феррохрома с содержанием азота не более 0,04 мас.%.

Использование в запальной части шихты бихромата натрия или калия в соотношении менее чем 0,25:1 к массе ангидрида хромового уменьшает выделение тепла экзотермической реакции, необходимого для протекания восстановительного процесса и металлообразования, и недостаточно лимитирует поглощение расплавом азота из воздуха, что приводит у большему нитридообразованию и повышению содержания азота в металле.

При соотношении бихромата натрия или калия к ангидриду более чем 0,4:1, выделяется избыточное количество тепла, нарушающее тепловой баланс процесса, и возрастают потери шихтовых материалов пылеуносом с избыточным газовыделением из расплава.

Использование в частях шихты добавок указанных бихромата натрия или калия, соли поваренной и кальция гидроокиси в количестве менее нижних пределов заданных соотношений к массе алюминия на плавку в целом не обеспечивает достаточного уменьшения поглощения расплавом атмосферного азота и приводит к увеличению содержания азота в металле более 0,04 мас.%. При больших против верхних пределов заданных соотношений количествах указанных дегазирующих добавок, как всех вместе, так и каждой в отдельности, увеличивается общая масса шихты, нарушается тепловой баланс процесса, расплав захолаживается, увеличиваются потери шихты с пылевыносом и соответственно расход шихтовых материалов, снижается выход металла и сквозное извлечение хрома.

Плавикошпатовый (флюоритовый) концентрат применяют для повышения жидкотекучести шлака и предотвращения образования в горне поверхностной корки затвердевшего шлака перед полным сливом продуктов плавки.

Присадка плавикошпатового (флюоритового) концентрата в соотношении менее 0,02:1 к массе алюминия не обеспечивает достаточного разжижения шлака в горне перед полным сливом. Использование этого концентрата в соотношении более 0,04:1 к массе алюминия нецелесообразно, ибо повышает расход концентрата и приводит к излишнему разжижению и снижает тугоплавкость шлака, что препятствует сохранению шлакового гарнисажа в изложнице после полного слива продуктов плавки.

Вариант способа по п.3. формулы направлен на дополнительное снижение расхода электроэнергии. Технический результат достигается тем, что при проплавлении в электропечи и при восстановлении алюминием оксидов используют руду хромовую с температурой 100-500°С.

Использование руды хромовой с температурой 100-500°С обеспечивает, за счет частичного восполнения теплового баланса плавки физическим теплом руды, уменьшение навески руды хромовой в проплавляемой в электропечи части шихты, сокращение расхода электроэнергии и продолжительности плавки и соответственно повышает производительность электропечи. Это не достигается при использовании руды хромовой с температурой ниже 100°С.

Применение руды хромовой с температурой более 500°С требует использования специального смесительного оборудования при подготовке шихты и повышает пожаровзрывоопасность технологического процесса.

Использование в восстановительном процессе гранулированного алюминия с крупностью частиц до 3 мм (п.4 формулы) позволяет несколько снизить потери алюминия с выносом пылевидной части обычно применяемого полидисперсного порошка алюминия фракции 0-3 мм. Применение гранулированного алюминия крупнее 3 мм приводит к холодному замедленному протеканию начальной стадии восстановительного процесса с последующим чрезмерно горячим ходом его с выбросами расплава из горна.

Изобретение поясняется следующими примерами.

Для состава частей шихты на плавку применяют компоненты: хромовый концентрат низкокремнистый с содержанием 0,04-0,10 мас.% углерода - по прототипу; прокаленная до температуры 1100°С руда хромовая порошковая фракции до 3 мм ОАО «Донской ГОК» с содержанием 50-56 мас.% оксида хрома, 4-7 мас.% оксида кремния и до 0,05 мас.% углерода - по заявленному способу; алюминий первичный по ГОСТ 11069 в виде порошка, алюминий вторичный по ГОСТ 295 в виде порошка; окислители - селитра натриевая по ГОСТ 828 или ангидрид хромовый технический по ГОСТ 2548 и бихромат натрия или калия технический по ГОСТ 2651, ГОСТ 2652; известь свежеобожженная молотая с регламентированным содержанием углерода до 1,5 мас.% по прототипу и до 0,6 мас.% - по заявленному способу; соль поваренная техническая по ТУ 9192-069-00206527-98, кальция гидроокись. Шихту на плавку рассчитывают на 3500-5000 кг руды хромовой.

По прототипу и по заявленному способу при подготовке частей шихты компоненты задают в заявленных соотношениях и тщательно смешивают. Запальную часть шихты проплавляют в горне по методу внепечной алюминотермической плавки. На полученном расплаве металла и шлака включают электропечь и проплавляют при постепенной загрузке смесь руды хромовой (концентрата) с известью; после проплавления и прогрева расплава отключают электропечь и проводят восстановительный процесс, загружая на расплав смесь алюминия с остальной частью руды (концентрата), а при реализации п.2 формулы дополнительно вводят бихромат натрия или калия, кальция гидроокись и соль поваренную в заявленных соотношениях. По окончании восстановительного процесса и непродолжительной выдержки расплава наклоном горна сливают часть шлака в металлическую изложницу на гарнисаж, дают выдержку и сливают весь шлак и металл под слой шлака, а при еализации п.2 формулы после слива части шлака загружают на оставшийся шлак плавикошпатовый (флюоритовый) концентрат в заявленных соотношениях

На плавку по п.3 формулы в частях шихты, проплавляемых под дугами и в восстановительном процессе, используют руду хромовую с температурой 100-500°С, а в восстановительном процессе алюминий используют в виде гранул до 3 мм (п.4 формулы).

Пример 1 (прототип). Кампанию выплавки феррохрома низкоуглеродистого по методу алюминотермической плавки с предварительным расплавлением части оксидов и флюса в электропечи проводили с использованием обогащенного хромового концентрата с содержанием 58,0-59,6 мас.% оксида хрома и 1,5-1,9 мас.% оксида кремния, при содержаниях углерода 0,08-0,10 мас.% в концентрате проплавляемой под дугами части шихты, и 0,03-0,04 мас.% в концентрате шихты восстановительного процесса. Известь использовали с углеродом 0,8-1,0 мас.%.

Алюминий применяют в виде полидисперсного порошка крупностью до 3 мм. В запальную часть шихты алюминий задавали в обычно используемом количестве в расчете на полное для данного процесса восстановление оксидов хромового концентрата. В шихту восстановительного периода алюминий вводили в количестве 110 мас.% к стехиометрическому на восстановление оксидов всей массы хромового концентрата на плавку.

Шихту на плавку составляли на 3500 кг хромового концентрата. Запальная часть шихты состояла из 300 кг хромового концентрата, 100 кг алюминия первичного и 60 кг селитры натриевой. Под дугами проплавляли смесь из 1600 кг концентрата и 765 кг извести. В восстановительном процессе проплавляли остальные 1600 кг хромового концентрата и 800-820 кг алюминия.

За кампанию получено феррохрома низкоуглеродистого марки ФХООЗА (0,03 мас.% углерода) 39,2% и марки ФХ004А (0,04 мас.% углерода) - 44,7; содержание кремния в сплаве 0,63-0,97 мас.%, содержание азота 0,08-0,20 мас.%. Сквозное извлечение хрома составило 57,1%, сквозной расход сухой 50%-ной руды хромовой соответственно 3070 кг, а выход шлака 1970 кг на приведенную тонну феррохрома.

Предлагаемый способ алюминотермического получения феррохрома низкоуглеродистого опробован на промышленных кампаниях по п.1 формулы и на опытно-промышленных плавках по п.2, п.3 и п.4 формулы.

Результаты кампаний (плавок) по известному способу (пример 1) и предлагаемому (пример 2-5) приведены в таблице.

Пример 2 (п.1 формулы). Выплавку феррохрома проводили на прокаленной руде хромовой состава 53,6 мас.% оксида хрома, 5,5 мас.% оксида кремния, с содержанием углерода 0,011 мас.% в руде запальной части шихты и в восстановительном процессе и 0,04 мас.% в руде, проплавляемой под дугами. Шихту составили на 4100 кг руды. Запальная часть шихты состояла из 300 кг руды, 80 кг алюминия первичного и 70 кг селитры натриевой; соотношение алюминия 0,93 к стехиометрическому на восстановление оксидов шихты. Под дугами проплавляли 1900 кг руды и 900 кг извести с углеродом до 0,3 мас.%. В восстановительном процессе проплавляли 1900 кг руды и 800-810 кг алюминия первичного марки А5, соотношение алюминия 1,12 к стехиометрическому на восстановление оксидов руды.

В полученном сплаве содержание кремния составило 0,26-0,52 мас.%, углерода 0,010-0,024 мас.%. Сквозное, с учетом потерь при прокалке руды, извлечение хрома составило 69,3 мас.%; сквозной расход сухой руды хромовой (в пересчете на 50 мас.% оксида хрома) - 2532 кг, а выход шлака 2302 кг на приведенную (60 мас.% хрома) тонну феррохрома.

Пример 3 (п.3 формулы). Плавки феррохрома проводили развесом на 4000 кг прокаленной руды хромовой с содержанием 54,8 мас.% оксида хрома, 4,8 мас.% оксида кремния и 0,023 мас.% углерода во всех частях шихты. Использовали алюминий типа марки АВ-97 с содержанием 96,8 мас.% алюминия и 0,93 мас.% кремния. Запальная часть шихты состояла из 300 кг руды, 70 кг алюминия и 70 кг селитры натриевой, соотношение 0,79 к стехиометрическому на восстановление оксидов шихты. В электропечи проплавляли 1900 кг руды и 850 кг извести с углеродом 0,56 мас.%. В восстановительном процессе проплавляли 1800 кг руды и 810 кг алюминия при соотношении 1,14:1 к стехиометрическому на восстановление оксидов руды.

Содержание кремния в сплаве составило 0,46-0,63 мас.%, углерода 0,02 мас.%. Сквозное извлечение хрома 66,3 мас.%; сквозной расход сухой руды хромовой 2778 кг, выход шлака 2359 кг на приведенную тонну феррохрома.

На одну из плавок использовали руду хромовую с температурой 405°С, при этом в электропечи проплавили 1600 кг руды с 850 кг извести, а в восстановительном процессе соответственно 2100 кг руды с той же навеской алюминия. Расход электроэнергии на проплавление сократился на 12%.

Пример 4 (п.4 формулы). Плавки проводили на прокаленной руде хромовой с содержанием 54,6 мас.% оксида хрома, 5,1 мас.% оксида кремния и 0,019-0,047 мас.% углерода. Использовали полученный переработкой лома алюминий с содержанием 98,5 мас.% алюминия и 0,57 мас.% кремния. Запальная часть шихты состояла из 300 кг руды, 80 кг алюминия и 70 кг селитры натриевой, соотношение алюминия 0,92 к стехиометрическому на восстановление оксидов шихты. В электропечи проплавляли 1900 кг руды и 850 кг извести с содержанием углерода 0,2 мас.%. В восстановительном периоде проплавляли 1800 кг руды и 880 кг алюминия, при соотношении 1,11 к стехиометрическому на восстановление оксидов руды.

Содержание кремния в сплаве было 0,74-1,1 мас.%, углерода 0,010-0,018 мас.%. Сквозное извлечение хрома из руды 79,3 мас.%; сквозной расход руды хромовой 2323 кг, выход шлака 2087 кг на приведенную тонну феррохрома.

На одну плавку в кампании использовали гранулированный алюминий крупностью до 3 мм. В восстановительный процесс задали 835 кг гранул алюминия; расход алюминия на плавку снизился на 4,7%.

Пример 5 (п.2 формулы). Для получения феррохрома низкоуглеродистого с содержанием азота не более 0,04 мас.% провели три опытно-промышленные плавки развесом на 3900 кг руды хромовой. Использовали прокаленную руду состава 54,6 мас.% оксида хрома, 4,2 мас.% оксида кремния и 0,013 мас.% углерода. Запальная часть шихты состояла из 300 кг руды, 100 кг ангидрида хромового, 30 кг бихромата натрия (соотношение 0,30:1 к ангидриду), 100 кг алюминия первичного марки А7 (соотношение алюминия 0,90 к стехиометрическому на восстановление оксидов шихты) и 20 кг соли поваренной (20% к массе алюминия). В электропечи проплавляли 1800 кг руды и 900 кг извести с углеродом до 0,2 мас.%. В восстановительном периоде проплавляли 1800 кг руды, 1000 кг алюминия первичного (соотношение 1,15:1 к стехиометрическому на восстановление оксидов руды хромовой), 90 кг бихромата натрия (соотношение к массе алюминия 0,09:1), 80 кг кальция гидроокиси (соотношение 0,08:1 соответственно), 60 кг соли поваренной (соотношение 0,06:1). После окончания проплавления шихты, восстановительного процесса и кратковременной выдержки расплава 40-50% шлака сливали в изложницу на гарнисаж, в горн на оставшийся шлак загружали 30 кг плавикошпатового концентрата (соотношение к массе алюминия 0,03:1), и после его растворения сливали остальной шлак и металл.

Получен феррохром состава: 75-76 мас.% хрома, 0,18-0,35 мас.% кремния, 0,012-0,021 мас.% углерода и 0,020 мас.% азота. Извлечение хрома из заданного хромового сырья составило 78,3 мас.%; выход шлака - 2231 кг на приведенную тонну феррохрома.

Разработан технологически несложный способ алюминотермического получения феррохрома низкоуглеродистого повышенного качества при использовании в шихте вместо обогащенного низкокремнистого хромового концентрата прокаленной руды хромовой порошковой и извести с пониженным содержанием углерода. В предлагаемом изобретении разработаны технологические приемы снижения уровня повторного окисления хрома и железа, образующихся при проплавлении запальной части шихты, и регулирования уровня восстановления и перехода в сплав кремния; установлены оптимальные соотношения массы алюминия в частях шихты; определены допустимые пределы содержания углерода в используемых руде хромовой и извести, что снижает образование карбидов хрома и содержание углерода в сплаве.

Способ позволяет полностью исключить предварительное производство обогащенного хромового концентрата с сопутствующим образованием отвальных хромсодержащих шламов обогащения и снизить на 25-35% общую массу техногенных отходов в виде шламов и шлака, повысить на 9-22% сквозное извлечение хрома и соответственно уменьшить сквозной расход руды хромовой, целенаправленно регулировать содержание кремния в сплаве в интервале 0,25-1,50 мас.%, использовать наряду с алюминием первичным технической чистоты также алюминий вторичных сортов типа марки АВ-97 при содержании в нем кремния до 1,5 мас.%, снизить расход алюминия при использовании его в гранулированном виде и существенно уменьшить расход электроэнергии за счет физического тепла руды хромовой при использовании ее с температурой до 500°С. Способ обеспечивает массовый выход феррохрома низкоуглеродистого высших марок с содержанием хрома 71-75 мас.% при снижении содержания углерода и регулируемом содержании кремния в металле.

По предложенному способу выход феррохрома низкоуглеродистого алюминотермического составляет: марка ФХ001А 9-10%, марка ФХ002А до 86%, при этом до 15% металла имеет содержание углерода не более 0,010 мас.% и до 53% металла с содержанием углерода до 0,015 мас.%.

Способ позволяет также при использовании безазотистых окислителей и дополнительных дегазирующих добавок получать феррохром низкоуглеродистый низкоазотистый с содержанием азота не более 0,04 мас.% без применения специального аппаратурного оформления процесса.

Таблица
№пп	ПОКАЗАТЕЛЬ	ПРИМЕРЫ
		1 прототип	2	3	4	5
П.1 формулы	п.3 формулы	п.4 формулы	п.2 формулы
1	Сквозное извлечение хрома, %	57,1	69,3	66,3	79,3	78,3
2	Извлечение кремния в сплав, %	37,1	5,7	7,9	14,1	5,9
3	Сквозной расход руды хромовой 50%-ной, кг/привед. тн. ф/хрома	3070	2532	2778	2323	Смесь хромового сырья
4	Выход шламов обогащения, кг/привед. тн. ф/хрома	1271	-	-	-	-
5	Выход шлака, кг/привед. тн. ф/хрома	1970	2302	2359	2087	2231
6	Общий выход техноген. отходов (4+5), кг/привед. тн. ф/хрома	3241	2302	2359	2087	2231
7	Снижение расхода электроэнергии, %, (п.3 формулы)	-	-	12	-	-
8	Снижение расхода алюминия, % (п.3 формулы)	-	-	-	4,7	-
9	Состав феррохрома, мас.%:
	содержание кремния	0,63-0,97	0,26-0,52	0,46-0,63	0,74-1,1	0,18-0,35
	содержание углерода	0,024-0,045	0,010-0,024	0,020	0,010-0,018	0,012-0,021
	содержание азота	0,08-0,20	0,020
10	Выход марок феррохрома, %
	ФХ001А	-	до 14	-	до 9	-
	ФХ002А	-	до 85	100	до 90	66
	ФХ003А	до 40	до 5	-	1-2	34
	ФХ004А	до 45	-	-	-	-

Литература

1. Ю.Л.Плинер, Г.Ф.Игнатенко. Восстановление окислов металла алюминием, М., Металлургия, 1967, стр.168-171.

2. Н.П.Лякишев. и др. Алюминотермия, М., Металлургия, 1978, стр.272-274.

3. А.С. СССР №831841, кл. С 22 С 33/04, 1979.

4. М.А.Рысс. Производство ферросплавов, изд.2-е, М., Металлургия, 1985, стр.245-252.

5. М.И.Гасик, Н.П.Лякишев, Теория и технология электрометаллургии ферросплавов», уч., М., «СП ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ», 1999, стр.482-485.

1. Способ алюминотермического получения феррохрома низкоуглеродистого, включающий предварительное проплавление запальной части шихты, содержащей хромовое сырье, алюминий и окислитель, проплавление в электропечи части хромового сырья с известью, восстановление алюминием оксидов расплава и одновременно загружаемой остальной части хромового сырья и выпуск продуктов плавки, отличающийся тем, что в качестве хромового сырья используют предварительно прокаленную руду хромовую порошковую с содержанием углерода до 0,05 мас.%, а известь с содержанием углерода не более 0,6 мас.%, при этом в запальную часть шихты алюминий задают в соотношении 0,75-0,95 к стехиометрически необходимому на восстановление оксидов шихты, а на плавку в целом алюминий задают в соотношении 1,10-1,20 к стехиометрически необходимому на восстановление оксидов руды хромовой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения феррохрома низкоуглеродистого с содержанием азота не более 0,04 мас.%, в запальной части шихты в качестве окислителя используют ангидрид хромовый и бихромат натрия или калия в соотношении 1:(0,25-0,40) с добавкой в шихту соли поваренной в количестве 15-25 мас.% к массе алюминия этой части шихты, при восстановлении алюминием оксидов расплава и одновременно загружаемой остальной части руды хромовой дополнительно вводят бихромат натрия или калия, кальция гидроокись и соль поваренную в соотношении к массе алюминия на плавку в целом (0,08-0,12):(0,07-0,10):(0,03-0,06):1 соответственно, а после сливают часть шлака в изложницу на гарнисаж и загружают в горн на оставшийся шлак флюоритовый концентрат в соотношении (0,02-0,04):1 к массе алюминия на плавку в целом и после его растворения сливают оставшийся шлак и металл.

3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что при проплавлении в электропечи и при восстановлении алюминием оксидов используют руду хромовую с температурой 100-500°С.

4. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что при восстановлении оксидов используют алюминий в виде гранул размером до 3,0 мм.