2. Алюмотермические процессы получения металлического хрома и феррохрома.

Металлический хром получают алюминотермическим методом. Восстановление хрома алюминием происходит по сле­дующим реакциям:

2Сг₂О₃ + 4/3Аl = 4СrO + 2/3А1₂О₃;

2СrO + 4/3Аl = 2Сг + 2/3А1₂O₃;

2/3Сг₂O₃ + 4/3А1 = 4/3Сг + 2/3А1₂O₃;

Для выплавки металлического хрома используют оксид хрома с общим содержанием хрома в пересчете на Сr₂O₃ > 99% и 98%/ В качестве восстановителя применяют поро­шок первичного алюминия. В качестве флюса используют известь. Возможные варианты получения металлического хрома: плавка в стационарном горне на блок, плавка в наклоняющемся гоне с выпус­ком металла и шлака, электропечная плавка с предварительным рас­плавлением части оксидов без алюминия в дуговой электропечи.

Плавку металлического хрома на блок ведут в разъемном чугун­ном горне с футеровкой в нижней части стен магнезитовым кирпи­чом и подиной из магнезитового порошка. Шихта состоит из оксида хрома, алюминиево­го порошка и натриевой селитры. Плавку ведут с нижним запалом, задавая вначале в горн 10-15% всей шихты. Поджигают запальную смесь, а затем загружают остальную шихту. Полученный слиток охлаждают в воде, а затем подвергают дроблению.

При получении алюминотермического хрома особой чистоты внепечную плавку и разливку хрома ведут в герметичных камерах с пониженным давлением. Шихту окатывают. Затем окатыши прокаливают при 400-500 °С для удаления влаги и окисления примесного углерода. Проплавление шихты ведут в реакционном горне. Металл и шлак выпускают из горна в изложницы, установленные в разливочной камере. Получае­мый хром содержит от 0,001 до 0,01% азота и углерода и водорода 1-2 см /100 г.

Алюминотермический низкоуглеродистый феррохром. В качестве исходных шихтовых материалов используют хромитовый концентрат (58,5% Сr₂O₃O), по­рошок первичного алюминия, известь и небольшое количество се­литры. Плавку ведут в наклоняющемся плавильном горне. Извлечение хрома при плавке состав­ляет 89%, а сквозное извлечение хрома с учетом потерь при обога­щении ~58%.

Билет №3

1. Электротермия кристаллического кремния.

Кристаллический кремний специального назначения повышенной чистоты по содержанию примесей можно получить по двухстадийной технологии. На первой стадии в промышленных электропечах сопротивления производят карбид кремния, содержание примесных элементов в котором всегда ниже, чем в используемом кварце. На второй стадии из смеси карбида кремния и кварца повышенной чистоты в дуговых электропечах непрерывным про­цессом получают кристаллический кремний. Однако, двухстадийная технология не получила промышленного применения.

Одностадийная технологическая схема. В качестве шихтовых материалов при выплавке кремния приме­няют кварцит (реже кварц) и углеродистые восстановители, к качест­ву которых предъявляют жесткие требования по содержанию вред­ных примесей, гранулометрическому составу, удельному электриче­скому сопротивлению и др. Кремний выплавляют в трехфазных открытых рудно-термических электропечах на переменном токе непрерывным процессом с постоянным выпуском расплава. Ванны печей футеруют углеродистыми блоками. Электроды - графитированные. Выпуск кремния ведут непрерывно, что вызвано необходимостью уменьшения продолжительности пребывания расплава в атмосфере печного газа вследствие развития процессов вторичного карбидообразования. После наполнения изложницы кремнием расплав кристаллизуется. Затем слиток дробят, отделя­ют шлак, а готовую продукцию отправляют потребителю.