1.3 Көміртекті феррохром алу технологиясы.

Хром легирлеуші элемент ретінде көптеген болаттар мен құймалар құрамына кіреді. Отандық өнеркәсіп феррохромды көміртегінің түрлі мөлшерімен (8-ден 0,2%-ға дейін) өндіреді. Құймада көміртек мөлшері қаншалықты аз болатын болса оның өндірісіне кететін электроэнергия мен материалдың шығыны артып, алынған құйма қымбат бағаланады. Көміртекті феррохром екі маркада құйылады,%:

Cr C

ФХ800..............................≥65 ≤8,0

ФХ650..............................≥65 ≤6,5

Шикізат материалдары

Феррохромды балқыту үшін негізінен Дон(Қазақстан) кен орнының хромды кенін қолданады. Ол кен минералы құрамында 62% -ға дейін Cr₂O₃ ,ал қалғаны FeO, MgO, Al₂O₃, SiO₂ болатын хромшпинель болып табылады. Хром кендеріне келесідей талаптар қойылады: а)құрамындағы хром тотығы мөлшері 40%-дан кем болмауы; б) Cr₂O₃/ FeO қатынасы 2,5-тен төмен болмауы; мұндай қатынас құйманың 60% Cr алынуын қамтамасыз етеді; в)кең қолданылатын ФХ650 маркалы көміртекті феррохром алу үшін (төмендетілген көміртек мөлшерімен) хром кенінің бір бөлігі кесекті болуы шарт, яғни қиын тотықсызданады және тез балқитын бос жыныстың аз мөлшері болады.Тотықсыздандырғыш ретінде құрамында 0,5%-дан көп емес S және 0,04%-дан көп емес P болатын сортталған 10-25мм коксты қолданады.

Хром кендерінің құрамында темір тотықтары болып, олар құймаға қажет темірді жетістіреді.[5]

Балқу процесінің физико-химиялық негіздері.

Хром тотығын тотықсыздандыру келесі реакция бойынша жүреді:

⅓Cr₂O₃ + C = ⅔Cr + CO – 270 100Дж;

∆G⁰ = 261 884 – 174,4TДж;

⅓Cr₂O₃ + 7/9C = 2/21Cr₇C₃ + CO – 250 200Дж;

∆G⁰ = 261 884 – 174,4TДж;

Бос энергияның өзгеру шамаларын салыстыру тотықсыздану процесінің хром карбидінің түзілуімен термодинамикалық жеңіл өтетіндігін көрсететеді. Тотықсызданған темір хром карбидін күрделі карбид түзілгенше ерітеді, нәтижесінде реакция тепе-теңдігі хром тотығының тотықсыздануына қарай ығысады.

Кеннің тотықсыздануы балқу процесінің алдында жүреді. Ол 1150⁰С температура шамасында басталады, біртіндеп пештің ыстықтау аймағына қарай жылдамдығы арта түседі де асуына,яғни хром хром тотығы шлактарынан тотықсыздануы жүретін аймағына жеткенде аяқталады.

Көміртегімен тотықсыздандырған кезде хромның құймадағы мөлшері 8%-ға артуы мүмкін. Құрамында көмірдің мөлшері 6,5%-дан аз болатын, ФХ650 маркалы феррохром алу үшін құрамын біртіндеп келесі реакция бойынша көмірсіздендіру қажет:

⅓Cr₇C₃ + ⅓Cr₂O₃ = 3Cr + CO – 350 000Дж.

Бұл реакцияны іске асыруда сұйық балқыма бетінде хром тотығына бай «кенді қабат» түзу үшін қиын балқитын бос жынысты кенді таңдап алады. Кенді қабат қаншалықты тұтқыр болғанымен пештен құйманы шығарған кезде ол шықпайды.

Темірді оның тотықтарынан тотықсыздандыруды біруақытта хром тотығының да тотықсыздануы жүреді. Темір қатысынды жүргенде құйманың балқу температурасы төмендейді, яғни балқу процесін жеңілдетеді. Қышқыл шлактарда жұмыс жасаған кезде кремнийдің белгілі мөлшері (8% дейін) тотықсызданады. Ал, кенді қабат кремнийдің 2-3% дейін тотықсыздануын қамтамасыз етеді. Құйма құрамына фосфор мен күкірт ең бастысы кокс арқылы енеді, сондықтан бұл элементтердің кокс құрамындағы мөлшерін сәйкесінше 0,04% және 0,05%-ға дейін шектейді.

Пеш асуындағы температура шлак құрамына тығыз байланысты. Егер құрамында 40% SiO₂ болатын болса онда шлактың балқу температурасы шамамен 1600⁰C болады. Ал егер бос жыныс шлакта 40% SiO₂ болуын қамтамасыз ете алмаса онда шихта құрамына қажет мөлшерде кварцит қосады.[6]

Құю технологиясы.

Құюды үздіксіз 140-160В кернеуде жүргізеді.Электродтарды отырғызу тереңдігі 800-1000мм болуы қажет.Шихта араластырылған күйде пешті бункерлерден жеңдердің және жылжымалы лоткалар бойымен пешке түседі де, колошник бойымен электродтарда конус түзбей біртекті таралады. Шихтаны оның колошникте қону мөлшеріне байланысты толтырады. Оның ағысқа кеткен жалпы шығыны шығындалған энергия мөлшерімен салыстырылады.

Пештің қалыпты жұмысы кезінде колошниктің барлық бетінен біртекті сары алау бөлінеді. Пештің жүрісінің бұзылуы көбіне флюстің (кварцит) немесе тотықсыздандырғыштың жеткіліксіздігінен немесе артық мөлшерде болуынан болады. Әрбір ауытқу өзіндік себептерге байланысты(электродтың терең немесе ұсақ қондырылуы, кремнийдің немесе көміртегінің төмендеуі немесе жоғарылауы және т.б.) түсіндіріледі. Бірақ тәжірибелі тұлға қалыпты пеш жүрісін тез қалпына келтіре алады.

Құйманы және шлакты ожауларға ауысымына үш реттен шығарып отырады. Құйма төменге қарай тұнады, ал шлак ожаудың ұшы арқылы параллельді орналастырылған шлакты табаққа қарай құйылады. Құйманы жазық орналастырғыштарға құйып алады. Құйманың құйылуын жеңілдету үшін қалыптардың қалыңдығы 200мм-ден аспауы қажет.

Технико-экономикалық көрсеткіштері.

Көміртекті феррохромның 1т алуға жұмсалатын материал және энергия шығыны (60%Cr):

Хромды кен, кг..............................................1850

Кокс, кг...........................................................450

Кварцит, кг.....................................................50

Электроэнергия, кВт▪сағ................................3500-3600

Хромның шығымы,%.....................................92 [8]