Способ приготовления сырья для получения безазотистого хрома. Сырье для алюминотермического получения хрома кроме оксида хрома
Способ алюминотермического получения хрома
Изобретение относится к металлургии, в часности к способу получения хрома алюминотермическим восстановлением путем загрузки и проплавления на первой стадии шихты из окиси хрома, алюминия, окислителя и флюса, на второй стадии шихты из окиси хрома и алюминия в количестве 1,1 - 1,65 от стехиометрии. Цель изобрения - снижение настылеобразования и исключение выбросов расплава при проплавлении шихты с использованием в качестве окислителя натриевой селитры. На первой стадии ведут проплавление шихты, содержащей 55 - 75% окиси хрома от всей массы ее на плавку и алюминий в количестве 0,77 - 0,92 от стехиометрически необходимого для восстановления этой окиси хрома при загрузке шихты со скоростью 180 - 260 кг/м2
мин. 1 табл.
Изобретение относится к металлургии, в частности к получению хрома алюминотермическим способом.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2Похожие патенты:
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам получения карбида металлов
Изобретение относится к способу очистки хромсодержащих сточных вод, включающему пропускание стоков через слой железосодержащих отходов и обработку газовым компонентом
Изобретение относится к металлургии, в частности к рафинированию от алюминия тугоплавких металлов, преимущественно хрома
Изобретение относится к способам , обогащения хромовых руд и может быть использовано для производства высокоогнеупорных материалов
Изобретение относится к oблactи металлургии, в частности к способам извлечения хрома из жидких шлаков алюминотермического производства хрома и его сплавов восстановлением
Изобретение относится к гидрометаллургии хрома
Изобретение относится к переработке хромсодержащего сырья с извлечением безводного хлорида хрома
Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к способу извлечения хрома из растворов
Изобретение относится к способу экстракции хрома(III) из водного раствора, включающему контакт экстрагента и раствора при pH 4-8, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз
Изобретение относится к способу алюминотермического получения металлического хрома, включающему стадийные загрузку и проплавление шихты, содержащей окись хрома, окислитель, известь, алюминий и выпуск продуктов плавки
Изобретение относится к технологии обогащения хромитсодержащих руд
Изобретение относится к технологии гальванических процессов и может быть использовано в машиностроительной и радиотехнической отраслях промышленности для регенерации хромовых электролитов, загрязненных примесями ионов металлов
Изобретение относится к высокопроизводительному получению небольших по массе партий изотопнообогащенного металлического хрома восстановлением его трехвалентного оксида при нагреве в атмосфере водорода
Изобретение относится к области металлургии и, в частности, к применяемым в цветной металлургии гидрохимическим способам комплексной переработки многокомпонентных, полиметаллических отходов с извлечением ценных компонентов и получением различных товарных продуктов
Изобретение относится к металлургии, к производству металлического хрома и его карбидов
Изобретение относится к способу и устройству для получения металлов или металлических сплавов высокой степени чистоты, в частности металлического хрома
Изобретение относится к металлургии, в часности к способу получения хрома алюминотермическим восстановлением путем загрузки и проплавления на первой стадии шихты из окиси хрома, алюминия, окислителя и флюса, на второй стадии шихты из окиси хрома и алюминия в количестве 1,1 - 1,65 от стехиометрии
Способ алюминотермического получения хрома металлического
Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для алюминотермического получения металлического хрома. Проводят подготовку, загрузку и проплавление шихты, содержащей ангидрид хромовый и бихромат натрия или калия в соотношении 1,3:1,7 при следующем содержании компонентов шихты, мас.%: окись хрома - 57,5-61,0, алюминий - 24,5-26,9, ангидрид хромовый - 4,9-6,9, бихромат натрия или калия - 3,7-4,6, гидроокись кальция - 1,2-1,6, соль поваренная - 0,5-0,7, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% - 2,3-2,5, плавикошпатовый концентрат - 0,5-1,0 к массе окиси хрома. Известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, вводят непосредственно в шихту, а известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.% загружают на калошник за 2-4 мин до окончания проплавления шихты при соотношении извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.%, равном (50-70):(30-50) соответственно. При этом загрузку и проплавление шихты ведут в одну стадию со скоростью 330-450 кг/м2мин, а после слива части шлака в изложницу на гарнисаж на оставшийся жидкий шлак загружают плавикошпатовый концентрат, после растворения которого производят слив шлака и металла. Техническим результатом является увеличение выхода высших марок хрома, увеличение показателя извлечения хрома в металл. 1 табл.
Заявляемое изобретение относится к металлургической промышленности, преимущественно к способам извлечения металлов из шихты, и может быть использовано при производстве хрома металлического алюминотермическим способом.
Из уровня техники известен способ алюминотермического получения металлического хрома, включающий стадийные загрузку и проплавление шихты, содержащей окись хрома, окислитель, известь, алюминий и выпуск продуктов плавки, при этом на первой стадии ведут проплавление шихты, состоящей из компонентов от общей массы на плавку: окиси хрома 53-64%, окислителя 60-80%, извести 30-40% и алюминия в количестве 0,8-0,94 от стехиометрически необходимого на восстановление окиси хрома со скоростью загрузки шихты 180-280 кг/м2мин, на второй стадии ведут проплавление компонентов шихты от общей массы на плавку: окиси хрома 36-47%, окислителя 20-40%, извести 60-70% и алюминия в количестве 1,02-1,2 от стехиометрически необходимого на восстановление окиси хрома со скоростью загрузки шихты 170-275 мг/м2мин; а при получении хрома металлического с низким содержанием азота (≅0,05%) в составе шихты на обеих стадиях в качестве окислителя используют хромовый ангидрид и бихромат калия или натрия с добавлением в навески шихты гидроокиси кальция, поваренной соли и флюоритового концентрата в соотношении к массе навески окиси хрома (0,1-0,2):(0,02-0,04):(0,03-0,08):(0,001-0,002):(0,001-0,02):1 (см. патент РФ на изобретение «Способ алюминотермического получения металлического хрома», дата подачи 26.08.1996 г., опубликовано 27.01.1998 г.).
Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ алюминотермического получения хрома металлического, включающий подготовку и проплавление шихты, содержащую окись хрома, алюминий, окислитель-ангидрид хромовый и бихромат натрия или калия, известь, гидроокись кальция, соль поваренную, концентрат плавикошпатовый, и выпуск продуктов плавки, причем, для получения хрома с содержанием азота не более 0,05 мас.% общее количество извести на плавку и количество гидроокиси кальция задают в соотношении к массе расходуемого алюминия соответственно (0,15-0,18):1 и (0,05-0,07):1, при этом 50-70 мас.% извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% вводят непосредственно в шихту, ангидрид хромовый и бихромат натрия или калия используют в соотношении 1: (0,25-0,40) при соотношении компонентов шихты, мас.%: окись хрома 60-62; алюминий 24,2-26,4; ангидрид хромовый 7-8,2; бихромат натрия или калия - 1,8-2,4; кальция гидроокись - 1,3-1,8; соль поваренная 0,7-1,2; известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% в шихту 2,2-3,2, а остальное - 30-50 мас.% извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.% загружают на колошник за 2-4 минуты до окончания проплавления шихты, загрузку и проплавление шихты ведут в одну стадию со скоростью 330-450 кг/м2 мин, а после слива части шлака в изложницу на гарнисаж загружают на оставшийся жидкий шлак плавикошпатовый концентрат в количестве 0,8-1,1 мас.% к массе окиси хрома и после его растворения производят слив шлака и металла (см. патент РФ на изобретение №2260630 «Способ алюминотермического получения хрома металлического (варианты)», п.2 формулы изобретения, дата подачи заявки 27.09.2004 г., опубликовано 20.09.2004 г.).
Недостатки известных способов обусловлены, прежде всего, низким выходом высших марок хрома, в частности такой марки хрома, как Х99Н2, а также низким показателем извлечения хрома в металл.
Помимо этого применение известных способов алюминотермического получения хрома металлического приводит к загрязнению окружающей среды и, как следствие, ухудшению экологической обстановки за счет образования значительного объема шлаковых отходов.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является увеличение выхода высших марок хрома, увеличение показателя извлечения хрома в металл, а также снижение образования шлака с одной тонны металла.
Указанный результат достигается тем, что известный способ алюминотермического получения хрома металлического, включающий подготовку, загрузку и проплавление шихты, содержащей окись хрома, алюминий, окислитель, в качестве которого используют ангидрид хромовый и бихромат натрия или калия, гидроокись кальция, соль поваренную, концентрат плавикошпатовый, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, вводимую непосредственно в шихту, загрузку извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.% на колошник за 2-4 минуты до окончания проплавления шихты при соотношении извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.%, равном (50-70):(30-50) соответственно, и выпуск продуктов плавки путем слива шлака и металла, при этом загрузку и проплавление шихты ведут в одну стадию со скоростью 330-450 кг/м2мин, а после слива части шлака в изложницу на гарнисаж на оставшийся жидкий шлак загружают плавикошпатовый концентрат, после растворения которого производят слив шлака и металла, согласно изобретению для получения хрома с содержанием азота не более 0,02 мас.%, преимущественно марки Х99Н2, ангидрид хромовый и бихромат натрия или калия берут в соотношении 1,3:1,7 при следующем содержании компонентов шихты, мас.%: окись хрома 57,5-61,00; алюминий - 24,5-26,9; ангидрид хромовый - 4,9-6,9; бихромат натрия или калия - 3,7-4,6; гидроокись кальция - 1,2-1,6; соль поваренная - 0,5-0,7; известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% - 2,3-2,5, плавикошпатовый концентрат - 0,5-1,0 к массе окиси хрома.
Заявляемое соотношение компонентов шихты является оптимальным, так как любые отклонения как в сторону увеличения так и в сторону уменьшения приводят к повышению в составе шихты содержания примесей и, как следствие, к снижению выхода высших марок хрома, в частности марки Х99Н2.
Кроме того, благодаря заявленному соотношению ингредиентов окислителя - ангидрида хромового и бихромата натрия или калия, равного 1,3:1,7, в предлагаемом к защите способе происходит оптимизация термодинамических и кинетических условий протекания процесса получения хрома металлического, а именно снижение активности хрома в металлическом расплаве с одновременным повышением его активности в шлаковом расплаве.
В случае увеличения соотношения между компонентами окислителя ангидрида хромового и бихромата натрия или калия происходит повышение содержания азота в металле, что, в свою очередь, приводит к снижению твердости и коррозионной стойкости металла.
Уменьшение пропорциональной зависимости между ангидридом хромовым и бихроматом натрия или калия приводит к интенсивному протеканию процесса алюминотермического получения хрома металлического и повышенному пылеуносу шихты и, как следствие, к дополнительным потерям хрома.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности, как «новизна».
Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности, как «изобретательский уровень».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления способа алюмотермического получения хрома металлического.
Сущность изобретения подтверждается примерами конкретного выполнения.
Для используемого в заявляемом способе состава шихты применяют следующие компоненты:
окись хрома техническая металлургическая ГОСТ 2912 и/или ТУ 2123-055-54138686-2010; алюминий первичный в виде порошка ГОСТ 11069; ангидрид хромовый технический ГОСТ 2548; натрия бихромат технический ГОСТ 2651; известь свежеобожженная молотая с регламентированным содержанием углерода.
Массу шихты рассчитывают на 3000-6000 кг окиси хрома.
Подготовку шихты осуществляют путем тщательного перемешивания компонентов между собой.
Внепечную алюминотермическую плавку на подготовленной шихте проводят с нижним зажиганием шихты в наклоняющемся горне.
Слив продуктов плавки в стальную нефутерованную изложницу выполняют посредством наклона горна, причем сначала в изложницу сливают 30-40% шлака с целью образования гарнисажа, а затем после кратковременной выдержки загружают на оставшийся жидкий шлак плавикошпатовый, например флюоритовый, концентрат в количестве 0,5-1,0 мас.% к массе окиси хрома и после его растворения сливают оставшийся в горне шлак и металл.
Пример 1 (прототип)
Для получения хрома металлического с содержанием азота не более 0,05 мас.% масса подготовленной к процессу шихты составила 8292 кг.
Загрузку и проплавку шихты осуществляли в одну стадию, при этом состав шихты содержал следующие компоненты, кг (мас.%):
| окись хрома | 5000,00 (60,3) |
| алюминий | 2060,00 (24,8) |
| ангидрид хромовый | 600,00 (7,2) |
| бихромат натрия | 187,00 (2,25) |
| кальция гидроокись | 130,00 (1,6) |
| соль поваренная | 75,00 (0,9) |
| известь | |
| с содержанием углерода не более 0,2 мас.% | 240,00 (66,7) |
| известь | |
| с содержанием углерода не более 0,5 мас.% | 120,00 (33,3) |
| плавикошпатовый концентрат (на шлак) | 40,0 (0,8) |
При осуществлении способа выход хрома металлического марки Х99Н4 за кампанию составил 85,8%.
Выход хрома металлического марки Х99Н2 за кампанию составил 0%.
Пример 2 (заявляемый способ)
Для получения хрома металлического с содержанием азота не более 0,02 мас.% масса подготовленной на плавку шихты составила 8450 кг.
Загружали и проплавляли в одну стадию шихту следующего состава, кг (мас.%):
| окись хрома | 5000,00 (59,2) |
| алюминий | 2090,00 (24,7) |
| ангидрид хромовый | 500,00 (5,9) |
| бихромат натрия | 350,00 (4,1) |
| кальция гидроокись | 120,00 (1,4) |
| соль поваренная | 50,00 (0,6) |
| известь | |
| с содержанием углерода не более 0,2 мас.% | 200,00 (64,5) |
| известь | |
| с содержанием углерода не более 0,5 мас.% | 110,00 (35,5) |
| плавикошпатовый концентрат (на шлак) | 30,0 (0,7) |
Известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% вводили непосредственно в шихту, а известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.% загружали на калошник за 2-4 минуты до окончания проплавления шихты, при этом соотношение извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.% равно (50-70):(30-50) соответственно.
Загрузку и проплавление шихты ведут со скоростью 330-450 кг/м2мин, а после слива части шлака в изложницу на гарнисаж на оставшийся жидкий шлак загружают плавикошпатовый концентрат, после растворения которого производят слив шлака и металла.
При осуществлении способа выход хрома металлического марки Х99Н4 за кампанию составил 65,00%.
Выход хрома металлического марки Х99Н2 за кампанию составил 27,00%.
Сравнительные данные способа алюминотермического получения хрома металлического по прототипу и заявляемого технического решения приведены в Таблице.
| Таблица | ||
| Состав шихты, компоненты | Содержание компонента, кг | |
| Способ (прототип) | Способ (заявляемый) | |
| окись хрома | 5000 | 5000 |
| алюминий | 2060 | 2090 |
| ангидрид хромовый | 600 | 500 |
| бихромат натрия | 187 | 350 |
| соотношение ангидрид хромовый/бихромат натрия | 3,2 | 1,4 |
| известь (в шихту) | 240 | 200 |
| известь (на колошник) | 120 | 100 |
| кальция гидроокись | 130 | 120 |
| соль поваренная | 75 | 50 |
| концентрат плавиковошпатовый (флюоритовый) | 40 на шлак | 30 на шлак |
| Скорость проплавления шихты кг/м2мин | 410 | 405 |
| Химический состав металла, % | ||
| хром (Cr) | 99,45 | 99,5 |
| алюминий (Al) | 0,06 | 0,06 |
| углерод (С) | 0,010 | 0,015 |
| азот (N) | 0,018 | 0,015 |
| Выход высших марок за кампанию: | ||
| марка Х99, % | - | - |
| марка Х99Н4, % | 85,8 | 65 |
| марка Х99Н2, % | - | 27 |
Как видно из приведенной Таблицы, предлагаемый способ, в отличие известных, позволяет получать хром металлический повышенного качества, в частности высшие марки, например, марки хрома Х99Н2. Помимо этого увеличивается показатель извлечения хрома в металл, а также снижается образование шлака с одной тонны металла.
Благодаря предлагаемому к защите способу алюминотермического получения хрома металлического улучшается экологическая обстановка за счет снижения образования шлака.
Кроме того, значительно повышаются экономические показатели предприятия за счет увеличения извлечения хрома металлического.
Способ алюминотермического получения хрома металлического, включающий подготовку, загрузку и проплавление шихты, содержащей окись хрома, алюминий, окислитель, в качестве которого используют ангидрид хромовый и бихромат натрия или калия, гидрооксись кальция, соль поваренную, концентрат плавикошпатовый, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, вводимую непосредственно в шихту, загрузку извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.% на калошник за 2-4 мин до окончания проплавления шихты при соотношении извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.%, равном (50-70):(30-50) соответственно, и выпуск продуктов плавки путем слива шлака и металла, при этом загрузку и проплавление шихты ведут в одну стадию со скоростью 330-450 кг/м2мин, а после слива части шлака в изложницу на гарнисаж на оставшийся жидкий шлак загружают плавикошпатовый концентрат, после растворения которого производят слив шлака и металла, отличающийся тем, что ангидрид хромовый и бихромат натрия или калия используют в соотношении 1,3:1,7 при следующем содержании компонентов шихты, мас.%: окись хрома - 57,5-61,0, алюминий - 24,5-26,9, ангидрид хромовый - 4,9-6,9, бихромат натрия или калия - 3,7-4,6, гидроокись кальция - 1,2-1,6, соль поваренная - 0,5-0,7, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% - 2,3-2,5, плавикошпатовый концентрат - 0,5-1,0 к массе окиси хрома.
www.findpatent.ru
Шихта и способ алюминотермического получения хрома металлического с ее использованием
Группа изобретений относится к бихроматно-ангидридной технологии получения хрома металлического. Шихта содержит 56,5-57,3 мас.% окиси хрома, 24,2-25,4 мас.% алюминия, 8,4-8,6 мас.% натрия или калия бихромата, 2,8-4,3 мас.% хромового ангидрида, 2,55-2,65 мас.% гидроокиси кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, 0,40-0,45 мас.% соли поваренной, 0,9-1,1 мас.% концентрата плавиковошпатового, 1,4-1,7 мас.% извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и 1,15-1,45 мас.% соответственно с содержанием углерода не более 0,5 мас.%. Предварительно в смесительном барабане перемешивают гидроокись кальция и натрия или калия бихромат. Затем загружают в смесительный барабан окись хрома, алюминий, соль поваренную, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и хромовый ангидрид и перемешивают. Полученную смесь загружают в горн. Проплавляют шихту со скоростью 360-460 кг/м2мин, за 2-4 мин до окончания ее проплавления загружают известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.% на колошник. Сливают часть шлака из горна в изложницу на гарнисаж, загружают в горн на оставшийся жидкий шлак концентрат плавиковошпатовый, а после его растворения сливают шлак и хром металлический. Изобретение обеспечивает повышенный выход хрома металлического. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для алюминотермического получения хрома металлического по бихроматно-ангидридной технологии.
Из уровня техники (патент РФ №2260630) известны варианты состава компонентов шихты при количественных соотношениях, мас. %: I вариант - окись хрома - 65-68, алюминий - 25-27, селитра натриевая - 4-6, 50-70 мас.% извести с содержанием углерода не более 0,2 мас. %, вводимой непосредственно в шихту, - 2-4, остальные 30-50 мас. % извести с содержанием углерода не более 0,5 мас. %, загружаемой на колошник; II вариант - окись хрома - 60-62, алюминий - 24,2-26,4, ангидрид хромовый - 7,1-8,2, натрия или калия бихромат - 1,8-2,4, гидроокись кальция - 1,3-1,8, соль поваренная - 0,7-1,2, 50-70 мас. % извести с содержанием углерода не более 0,2 мас. %, вводимой непосредственно в шихту - 2,2-3,2, остальные 30-50 мас. % извести с содержанием углерода не более 0,5 мас. %, загружаемой на колошник, плавиковошпатовый концентрат - 0,8-1,1 мас.% к массе окиси хрома; III вариант - окись хрома - 55-57, алюминий - 24,5-25,5, ангидрид хромовый - 6,5-7,5, натрия или калия бихромат - 4,9-6,1, гидроокись кальция - 2,0-2,5, соль поваренная - 0,8-1,0, 65-70 мас.% извести с содержанием углерода не более 0,1 мас. %, вводимой непосредственно в шихту, - 2,5-3,5, а остальное - 25-40% извести с содержанием углерода не более 0,2 мас. % загружаются на колошник.
Недостатки указанных составов шихты заключаются в том, что по I варианту получают марку Х99 и невозможно получать хром металлический низкоазотистый; по II варианту получают хром металлический низкоазотистый марки Х99Н4 и невозможно получить марку Х99Н2; по III варианту для получения хрома металлического низкоазотистого марок Х99Н1 и Х99Н2 необходима известь неоправданно высокого качества и плавку проводить «на блок» без разливки, в результате извлечение хрома в металл значительно ниже, чем в других вариантах состава шихты.
Опыт использования известных составов шихты выявил ряд негативных отклонений от технологического процесса при производстве хрома металлического. Например, в части обеспечения устойчивого необходимого критического уровня ее термичности, скорости проплавления, определяющих склонность к выбросам горящей шихты и расплавленных продуктов плавки.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является шихта, предназначенная для алюминотермического получения хрома металлического (патент РФ №2430174), содержащая компоненты при следующем соотношении, мас. %: окись хрома - 57,5-61,0, алюминий - 24,5-26,9, ангидрид хромовый - 4,9-4,6, натрия или калия бихромат - 3,7-4,6, гидроокись кальция - 1,2-1,6, соль поваренную - 0,5-0,7, 50-70 мас. % извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, вводимой в шихту, - 2,3-2,5, остальные 30-50 мас. % извести с содержанием углерода не более 0,5 мас. %, загружаемой на колошник, плавиковошпатовый концентрат - 0,5-1,0 к массе окиси хрома.
Для указанного состава шихты также характерны отмеченные выше недостатки. Кроме этого использование известной шихты в технологическом процессе получения хрома не обеспечивает высокий выход высших марок хрома металлического (например, марки Х99Н2).
Задачей изобретения является создание безопасного технологического процесса получения преимущественно высококачественного (с низким содержанием углерода и азота) хрома металлического.
Поставленная задача достигается тем, что в известном составе шихты, содержащей окись хрома, алюминий, натрия или калия бихромат, ангидрид хромовый, гидроокись кальция, соль поваренную, концентрат плавиковошпатовый, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас. %, известь с содержанием углерода не более 0.5 мас. %, компоненты шихты взяты при следующем количественном соотношении, мас. %: окись хрома - 56,5-57,3, алюминий - 24,2-25,4, натрия или калия бихромат - 8,4-8,6, ангидрид хромовый - 2,8-4,3, гидроокись кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.% - 2,55-2,65, соль поваренная - 0,40-0,45, концентрат плавиковошпатовый - 0,9-1,1 к массе окиси хрома, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% - 1,4-1,7, известь с содержанием углерода не более 0.5 мас.% - 1,15-1,45.
Сущность изобретения заключается в том, что в составе шихты изменено содержание компонентов окислителей - натрия или калия бихромата и ангидрида хромового. Повышение содержания натрия или калия бихромата и снижение содержания ангидрида хромового стабилизируют термичность шихты в пределах допустимого (не более 84 кДж/г-атом). Увеличено содержания гидроокиси кальция и снижена концентрация извести, что усиливает дегазирующий эффект при выплавке хрома металлического, предотвращая выбросы горящей шихты и расплавленных продуктов плавки.
Заявленный количественный состав компонентов шихты позволяет решать поставленную задачу, а отклонения от указанных пределов от их концентрации приводит к нарушению теплового режима плавки, ухудшению качества и технико-экономических показателей технологического процесса получения конечной продукции.
При содержании окиси хрома ниже 56,5% увеличивается концентрация алюминия в металле, что ухудшает марочность, также возрастает термичность шихты, что приводит к «горячему» ходу плавки и требует изменения режима разлива расплава. При содержании окиси хрома выше 57,3% снижается термичность шихты, ход плавки становится «холодным», увеличивается остаточное содержание Cr2О3 в шлаке и образование переплавного (грязного) металла на подине горна.
При содержании натрия или калия бихромата ниже 8,4% снижается термичность шихты, что приводит к «холодному» ходу плавки, а также возрастает содержание азота в металле, ухудшается сортность продукции. При содержании натрия или калия бихромата выше 8,6% возрастает термичность шихты, увеличивается скорость проплавления шихты и количество пылеуноса шихтовых материалов. В результате снижается извлечение хрома в металл.
При содержании ангидрида хромового ниже 2,8% снижается термичность шихты, ход плавки становится «холодным», увеличивается образование переплавного (грязного) металла на подине горна. При содержании ангидрида хромового выше 4,3% увеличивается термичность шихты, что приводит к размыванию футеровки плавильного горна, к перегреву металла и шлака и необходимости изменения режима разливки, возрастает аварийность при выплавке и разливке.
При содержании гидроокиси кальция в шихте менее 2,55% уменьшается дегазирующий эффект, тем самым увеличивается содержание азота в металле. При содержании гидроокиси кальция выше 2,65% увеличивается количество пылеуноса шихты с отходящими газами, снижается извлечение ведущего элемента. Установлено, что положительный эффект на технологический процесс оказывает использование гидроокиси кальция, содержащей углерод не более 0,2 мас. %.
При содержании соли поваренной ниже 0,40% ухудшается удаление растворенных газов (кислород, водород) из слитка металла и слиток получается с газовыми порами. При содержании соли поваренной выше 0,45% удаление растворенных газов не усиливается.
При содержании концентрата плавиковошпатового ниже 0,9% ухудшаются физические свойства шлака, в результате чего шлак не полностью укрывает струю металла при разливке и недостаточно защищает металл от азота атмосферного воздуха. При содержании концентрата плавиковошпатового выше 1,1% шлак получается более легкоплавкий, жидкоподвижный и сливается из горна быстрее металла, в результате чего шлак не полностью укрывает струю металла при разливке и недостаточно защищает металл от азота атмосферного воздуха, возможно повышение содержание азота в хроме.
При содержании извести с содержанием углерода не более 0,2% мас. менее 1,4% ухудшаются условия связывания образующегося глинозема и затрудняются условия восстановления хрома алюминием. При содержании извести более 1,7% повышается вероятность образования трудновосстанавливаемых хроматов кальция и повышения содержания оксидов хрома в шлаке, что снижает степень извлечения хрома.
Состав шихты используется для алюминотермического получения хрома металлического, преимущественно по бихроматно-ангидридной технологии.
Из уровня техники известны способы алюминотермического получения хрома металлического (патенты РФ №2103401, 2260630, 2430174).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ алюминотермического получения хрома металлического (патент РФ №2430174), включающий подготовку, загрузку и проплавление шихты состава, мас. %: окись хрома - 57,5-61,0, алюминий - 24,5-26,9, ангидрид хромовый - 4,9-6,9, натрия или калия бихромат - 3,7-4,6, гидроокись кальция - 1,2-1,6, соль поваренная - 0,5-0,7, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% - 2,3-2,5, плавиковошпатовый концентрат - 0,5-1,0 к массе окиси хрома. Ангидрид хромовый и натрия или калия бихромат используют в соотношении 1,3:1,7. Известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% вводят непосредственно в шихту, а известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.% загружают на колошник за 2-4 мин до окончания проплавления шихты при соотношении извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.%, равном (50-70):(30-50) соответственно. Выпуск продуктов плавки осуществляют путем слива шлака и металла в стальную нефутерованную изложницу посредством наклона горна. Загрузку и проплавление шихты ведут в одну стадию со скоростью 330-450 кг/м2мин, а после слива части шлака в изложницу на гарнисаж на оставшийся жидкий шлак загружают плавиковошпатовый концентрат, после растворения которого производят слив шлака и металла.
Известные способы имеют общий недостаток - относительный низкий выход высших марок хрома металлического, сложность регулирования термичности шихты, скорости ее проплавления - факторов, определяющих стабильность и безопасность технологического процесса получения хрома.
Задачей изобретения является создание простого надежного алюминотермического способа получения высококачественного низкоазотистого хрома металлического по бихроматно-ангидридной технологии, обеспечивающего высокий выход высших марок хрома.
Поставленная задача достигается тем, что в отличие от известного способа алюминотермического получения хрома металлического, включая подготовку, загрузку и проплавление шихты, содержащей окись хрома, алюминий, окислитель в виде ангидрида хромового и натрия или калия бихромата, гидроокись кальция, соль поваренную, концентрат плавиковошпатовый, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, вводимую непосредственно в шихту, загрузку извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.% на колошник за 2-4 мин до окончания проплавления шихты при соотношении извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.%, равном (50-60):(40-50) соответственно, и выпуск продуктов плавки путем слива шлака и металла, при этом загрузку и проплавление шихты ведут в одну стадию со скоростью 360-460 кг/м2мин, а после слива части шлака в изложницу на гарнисаж на оставшийся жидкий шлак загружают плавиковошпатовый концентрат, после растворения которого производят слив шлака и металла, вместе с этим в заявленном способе перед загрузкой компонентов шихты в смесительный барабан помещают гидроокись кальция и натрия или калия бихромат и их смешивание в течение 4-5 мин, а компоненты шихты взяты при следующем содержании, мас.%: окись хрома - 56,5-57,3, алюминий - 24,2-25,4, натрия или калия бихромат - 8,4-8,6, ангидрид хромовый - 2,8-4,3, гидроокись кальция - 2,55-2,65, соль поваренная - 0,4-0,45, концентрат плавиковошпатовый 0,9-1,1 от массы окиси хрома, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% - 1,4-1,7, известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.% - 1,15-1,45 при соотношении натрия или калия бихромата и ангидрида хромового, равном 1:(0,4-0,5), а также извести в шихту с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и гидроокиси кальция, равном 1:(1,7-1,9). Для минимизации примесного содержания углерода в хроме, используют гидроокись кальция, содержащую углерод не более 0,2 мас.%.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что для увеличения дегазирующего эффекта технологического процесса используют шихту с более высоким содержанием натрия или калия бихромата и гидроокиси кальция, а предварительное тщательное смешивание этих компонентов перед загрузкой всей навески шихтовых компонентов при условии выбранного отношения натрия или калия бихромата к ангидриду хромовому и извести в шихту с содержанием углерода не более 0,2 мас.% к гидроокиси кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, оптимизируют устойчивость термодинамических и кинетических условий процессов окисления и восстановления при получении хрома, снижая и повышая их активность соответственно в металлическом и шлаковом расплавах. Совокупность заявленных существенных признаков предопределяют решение поставленной задачи по достижению технического результата - создания простого надежного способа получения высококачественного низкоазотистого хрома металлического. Реализация способа осуществляется на существующем металлургическом оборудовании с использованием известных доступных сырьевых компонентов.
Сущность изобретения подтверждается примерами конкретного выполнения.
Для реализации заявленного способа применяют следующие компоненты: окись хрома техническая металлургическая по ГОСТ 2912 и/или по ТУ 2123-055-54138686-2010, порошок алюминия по СТО 03-74-11, ангидрид хромовый технический по ГОСТ 2548, натрия бихромат технический по ГОСТ 2651, известь молотая по СТО 03-75-11, соль техническая поваренная по ТУ 9192-027-00204872-95 или по ТУ 2111-018-05778557-2004, концентрат плавиковошпатовый металлургический по ГОСТ 29220 и(или) концентрат плавиковошпатовый по ТУ 176952-001-45608905-2001, гидроокись кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.%. Шихту рассчитывают на 3000-5000 кг окиси хрома.
При подготовке шихты в смесительный барабан загружают натрия бихромат и гидроокись кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и перемешивают в течение 4-5 минут, а затем загружают остальные компоненты шихты и все компоненты тщательно перемешивают между собой. Внепечную алюминотермическую плавку на подготовленной шихте проводят с нижним зажиганием шихты в наклоняющемся горне, слив продуктов плавки в стальную нефутерованную изложницу осуществляют наклоном горна, при этом сначала сливают в изложницу 30-40% шлака для образования гарнисажа, а затем загружают в плавильный горн на оставшийся жидкий шлак концентрат плавиковошпатовый и после его растворения сливают шлак и металл под слой шлака в изложницу.
Пример 1 (прототип). Для получения хрома металлического с содержанием азота не более 0,02 мас.% масса подготовленной на плавку шихты составила 8440 кг. Загружали и проплавляли в одну стадию шихту следующего состава, кг (мас.%):
| окись хрома | 5000,00 (59,2) |
| алюминий | 2090,00 (24,7) |
| ангидрид хромовый | 500,00 (5,9) |
| натрия бихромат | 350,00 (4,1) |
| гидроокись кальция | 120,00 (1,4) |
| соль поваренная | 50,00 (0,6) |
| известь (углерод не более 0,2 мас.%) | 200,00 (64,5) |
| известь (углерод не более 0,5 мас.%) | 110,00 (35,5) |
| плавиковошпатовый концентрат (на шлак) | 30 (0,7) |
Известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% вводили непосредственно в шихту, а известь с содержанием не более 0,5 мас% загружали на колошник за 2-4 минуты до окончания проплавления шихты, при этом соотношение извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.% равно (50-70):(30-50) соответственно.
Загрузку и проплавление шихты ведут со скорость 330-450 кг/м2мин, а после слива части шлака в изложницу на гарнисаж на оставшийся жидкий шлак загружают плавиковошпатовый концентрат, после растворения которого производят слив шлака и металла.
Выход хрома металлического марки Х99Н2 за кампанию составил 27,0%.
Пример 2 (заявляемый способ). Для получения хрома металлического с содержанием азота не более 0,02 мас.% масса подготовленной на плавку шихты составила 7050 кг. Загружали и проплавляли в одну стадию шихту следующего состава, кг (мас.%):
| окись хрома | 4000,00 (56,7) |
| алюминий | 1750,00 (24,8) |
| ангидрид хромовый | 250,00 (3,5) |
| натрия бихромат | 600,00 (8,5) |
| гидроокись кальция (углерод не более 0,2 мас.%) | 180,00 (2,6) |
| соль поваренная | 30,00 (0,4) |
| известь (углерод не более 0,2 мас.%) | 100,00 (50,0) |
| известь (углерод не более 0,5 мас.%) | 100,00 (50,0) |
| плавиковошпатовый концентрат | 40 (0,6) |
Известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% вводили непосредственно в шихту, а известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.% загружали на колошник за 2-4 минуты до окончания проплавления шихты, при этом соотношение извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.% равно (50-60):(40-50) соответственно.
Перед загрузкой всех компонентов шихты в смесительный барабан поместили гидроокись кальция и натрия бихромат с их активным смешиванием в течение 4-5 мин.
Последующую загрузку и проплавление шихты ведут со скоростью 360-460 кг/м2мин, а после слива части шлака в изложницу на гарнисаж на оставшийся жидкий шлак загружают концентрат плавиковошпатовый, после растворения которого производят слив шлака и металла.
Выход хрома металлического марки Х99Н2 (ГОСТ 5905-2004. Массовая доля: Сr не менее 99,0, С не более 0,03, N не более 0,02) за кампанию составил 40,4%.
Сравнительные результаты выплавки по известному способу (прототипу) и заявляемому техническому решению (примеры 1, 2) приведены в Таблице
| Таблица | ||
| Состав шихты, компоненты | Содержание компонента, кг | |
| Способ (прототип) | Способ (заявленный) | |
| 1 | 2 | 3 |
| окись хрома | 5000 | 4000 |
| алюминий | 2090 | 1750 |
| ангидрид хромовый | 500 | 250 |
| натрия бихромат | 350 | 600 |
| соотношение ангидрид хромовый/натрия бихромат | 1,43 | 0,42 |
| известь (в шихту, углерод не более 0,2 мас. %) | 200 | 100 |
| гидроокись кальция | 120 | 180 (содержание С<0,2 мас.%) |
| соотношение гидроокись кальция/известь (в шихту) | 0,6 | 1,8 |
| соль поваренная | 50 | 30 |
| известь (на колошник, углерод не более 0,5 мас.%) | 100 | 100 |
| концентрат плавиковошпатовый | 30 на шлак | 40 на шлак |
| Всего на плавку | 8440 | 7050 |
| Скорость проплавления шихты кг/м2мин | 405 | 410 |
| Химический состав металла, % | ||
| хром (Сr) | 99,5 | 99,5 |
| алюминий (Аl) | 0,06 | 0,06 |
| углерод (С) | 0,015 | 0,012 |
| азот(N) | 0,015 | 0,015 |
| Выход высшей марки Х99Н2 за кампанию, % | 27 | 40,4 |
Как видно из приведенной таблицы, предлагаемый способ в отличие известного позволяет получать хром металлический повышенного качества, в частности высшей марки хрома Х99Н2, с использованием в качестве дегазирующей и флюсующей добавки кальция гидроокиси с лимитированным содержанием углерода и высококачественной извести с лимитированным содержанием углерода. В предлагаемом изобретении найдены оптимальные соотношения массы натрия бихромата и ангидрида хромового с обеспечением нормальной термичности алюминотермической шихты, которая для плавки хрома должна быть в пределах 75-84 кДж/г-атом, а также отношения извести к гидроокиси кальция, и частей извести, вводимой непосредственно в смесь шихты и загружаемой на колошник. Оптимизация термодинамических условий протекания восстановительного процесса обеспечивает массовый выход хрома металлического с низким содержанием азота и углерода в хроме.
По окончательной рецептуре при реализации заявленного способа выход высшей марки Х99Н2 хрома низкоазотистого по ГОСТ5905 составляет 40-43% от общего выпуска, в хроме марок Х99Н2 75-80% металла имеет содержание хрома 99,2-99,5 мас.%, 40-43% металла имеет содержание азота 0,011-0,020 мас.% и 40-45% металла имеет содержание углерода не более 0,012 мас.%, в том числе 30-33% с содержанием углерода не более 0,010%.
Источники информации
1. RU, патент 2103401, МПК С22 в 34/32.
2. RU, патент 2260630, МПК С22 в 34/32.
3. RU, патент 2430174, МПК С22 в 34/32.
1. Шихта для алюминотермического получения хрома металлического, содержащая окись хрома, алюминий, окислитель, в качестве которого используют натрия или калия бихромат и хромовый ангидрид, гидроокись кальция, соль поваренную, концентрат плавиковошпатовый, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.%, отличающаяся тем, что в шихте используют гидроокись кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| окись хрома | 56,5-57,3 |
| алюминий | 24,2-25,4 |
| натрия или калия бихромат | 8,4-8,6 |
| хромовый ангидрид | 2,8-4,3 |
| гидроокись кальция с содержанием | |
| углерода не более 0,2 мас.% | 2,55-2,65 |
| соль поваренная | 0,40-0,45 |
| концентрат плавиковошпатовый | 0,9-1,1 |
| известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.% | 1,4-1,7 |
| известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.% | 1,15-1,45. |
2. Способ алюминотермического получения хрома металлического, включающий подготовку, загрузку в горн и проплавление шихты, содержащей окись хрома, алюминий, окислитель, в качестве которого используют натрия или калия бихромат и хромовый ангидрид, гидроокись кальция, соль поваренную, концентрат плавиковошпатовый, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, вводимую непосредственно в шихту, загрузку извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.% на колошник за 2-4 мин до окончания проплавления шихты при соотношении извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и извести с содержанием углерода не более 0,5 мас.%, равном соответственно (50-60):(40-50), при этом загрузку и проплавление шихты ведут в одну стадию со скоростью 360-460 кг/м2 мин, а после слива части шлака в изложницу на гарнисаж на оставшийся жидкий шлак загружают концентрат плавиковошпатовый, после растворения которого производят слив шлака и хрома металлического, причем перед загрузкой в горн всей навески компонентов шихты помещают в смесительный барабан и смешивают в течение 4-5 мин гидроокись кальция и натрия или калия бихромат, при этом проплавление шихты по пункту 1 осуществляют при соотношениях натрия или калия бихромата и хромового ангидрида, равном 1:(0,4-0,5), а извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и гидроокиси кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, равном 1:(1,7-1,9).
www.findpatent.ru
Способ алюминотермического получения хрома | Банк патентов
Изобретение относится к металлургии, в часности к способу получения хрома алюминотермическим восстановлением путем загрузки и проплавления на первой стадии шихты из окиси хрома, алюминия, окислителя и флюса, на второй стадии шихты из окиси хрома и алюминия в количестве 1,1 - 1,65 от стехиометрии. Цель изобрения - снижение настылеобразования и исключение выбросов расплава при проплавлении шихты с использованием в качестве окислителя натриевой селитры. На первой стадии ведут проплавление шихты, содержащей 55 - 75% окиси хрома от всей массы ее на плавку и алюминий в количестве 0,77 - 0,92 от стехиометрически необходимого для восстановления этой окиси хрома при загрузке шихты со скоростью 180 - 260 кг/м2·мин. 1 табл.Изобретение относится к металлургии, в частности к получению хрома алюминотермическим способом. Цель изобретения - снижение настылеобразования и исключение выбросов расплава при проплавлении шихты с использованием в качестве окислителя натриевой селитры. П р и м е р. Выплавку хрома марки Х98,5 по ГОСТ 5905-79 производили алюминотермическим внепечным способом в крупнолабораторных условиях с разливкой продуктов плавки из шихты следующего состава, кг: окись хрома 50; алюминий 19-20; натриевая селитра 3; известь 3. Шихту делили на две части, загружая со скоростью 170 - 270 кг/м2. мин (в различных опытах) и проплавляя на первой стадии шихту, состоящую из 27-38 кг окиси хрома, 3 кг натриевой селитры, 9-14,6 кг алюминия (суммарное: на восстановление натриевой селитры 1,6 кг, остальное 0,77 - 0,92 от стехиометрически необходимого для восстановления окиси хрома) и 3 кг извести, на второй остальные окись хрома и алюминий (скорость загрузки шихты 130 кг/м2. мин). Результаты всех опытных плавок приведены в таблице. Количество остающегося после разливки в плавильном горне металла (настыли) оценивали путем взвешивания после его извлечения с подины остывшего плавильного горна. Массу извлеченного с подины металла относили к массе всего полученного металла - слитого и извлеченного с подины. Предлагаемое изобретение позволяет осуществлять алюминотермическое получение хрома с использованием в качестве окислителя натриевой селитры вместо соединений, отличающихся высокой токсичностью и пылевыделением (хромовый ангидрид, бихромат калия). Как видно из таблицы, проплавление на первой стадии шихты, содержащей 55-75% окиси хрома от всей массы ее на плавку и алюминия в количестве 0,77-0,92 от стехиометрически необходимого для восстановления этой окиси хрома, при загрузке шихты со скоростью 180-260 кг/м2. мин и проплавление на второй стадии шихты, содержащей остальную окись хрома и алюминий в количестве 1,1-1,65 от стехиометрически необходимого для восстановления окиси хрома этой стадии, позволяет производить выплавку хрома с использованием натриевой селитры с высокой степенью извлечения хрома без настылеобразования и выбросов расплава при проплавлении.
Формула изобретения
СПОСОБ АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ХРОМА, включающий загрузку в плавильный горн и проплавление на первой стадии шихты из окиси хрома, алюминия, окислителя и флюса, на второй стадии шихты - из окиси хрома и алюминия в количестве 1,1 - 1,65 от стехиометрически необходимого для восстановления этой окиси хрома, отличающийся тем, что, с целью снижения настылеобразования и исключения выбросов расплава при проплавлении шихты с использованием в качестве окислителя натриевой селитры, на первой стадии ведут проплавление шихты, содержащей 55 - 75% окиси хрома от всей массы ее на плавку и алюминий в количестве 0,77 - 0,92 от стехиометрически необходимого для восстановления этой окиси хрома, при загрузке шихты со скоростью 180 - 260 кг/м2 · мин.
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 23-2001
Извещение опубликовано: 20.08.2001
bankpatentov.ru
Способ приготовления сырья для получения безазотистого хрома
ОП ИСАНИ Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистицесних
Республик (11) 529248 (61) Дополнительное к anт. свид-ву— (22) Заявлено 25.03.75 (21) 2116207/01 с присоединением заявки №(23) Г!риоритет (43) Опубликовано25.09,76. Бюллетень №35 (45) Дата опубликования описания 28,11,76 (51) М Кп
С 22 В 34/32
Государственный комитет
Сонета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 669.263 3 (О88.8) (72) Авторы В. И. Дейнеженко, Г. Q. Мазалецкий, Г. А. Сорокин, изобретения
А. А. Виноградов, Ю. Е. Важенин и A. К, Чирва (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СЫРЬЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
БЕЗАЗОТИСТОГО XPOMA
Изобретение относится к металлургии хрома и может использоваться при его производстве алюмотермической плавкой.
Известен способ приготовления сырья для получения безазотистого хрома алюмо термической плавкой смеси окиси хрома с хромовым ангидридом путем введения хро ,мового ангидрида в окись хрома (lj.
Однако этот способ требует привязки приготовления сырья к технологическому процессу производства хромового ангидри да, куда необходимо доставлять товарную .окись хрома иэ другого цеха и там орга низовывать в новом аппарате смешение ,ингридиентов, составляюших сырье, кроме того, он характеризуется трудностью получения однородного по составу сырья,так как перегрев хровомого ангидрида выше линии ликвидуса невозможен вследствие его диспропорционирования, а введение расплава хромового ангидрида при обычных, близ ких к точке эатвердевания температурах, :ведет к образованию грубых смесей окиси хрома с хромовым ангидридом.
Цель изобретения — повысить степень однородности смеси и упростить процесс.
Для этого в предлагаелюм способе хро-е мовый ангидрид вводят в виде водного рас1т вора, и полученн ю пульпу подвергают оуп4, ке при 170-200 С, Пример . Пасту окиси хрома, полученную после последней стадии фильтрации технологической схемы производства
ip окиси хрома, в количестве 100 вес. ч, СГ О -65%, W — 35% образовывают 13,5 вес. ч. С Оз, растворенного в 2О вес. ч о воды и высушивают при 180 С. Твердый продукт сушки в количестве 78,5 вес. ч, 15 содержит окиси хрома 83- 0,2%, хромо+
1вого ангидрида 17 + 0,2%. При получе нии смеси по известному способу отклонения состава проб от заданного на один по рядок больше.
Фор мула изобр етения
Способ приготовления сырья для получе тия безазотистого хрома алюмотермической
529248
Составитель Г. Мельникова
Редактор Л. Лашкова Техред М, Левицкая КорректорА. Гриценко,Заказ 5354/84 Тираж 764 Подписное
1IHHHAH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
1плавкой смщи окиси хрома с xpoMoBBIM ан» ° идридом путем введения хромового ангид«ридавокисьхрома, отличающий» е я тем, что, с целью повышения степени однородности смеси и упрощения процесса, хромовый ангидрид вводят в виде водного раствора„ и полученную пульпу подвергают сушке при 170-200 С.
Источники информации, принятые во вни., мание" при экспертизе:
5 1. Авторское свидетельство, № 4 206 9 1„, М.кл. С 22 039/00, 13, 10,72.
www.findpatent.ru
Способ алюминотермического получения металлического хрома
Изобретение относится к способу алюминотермического получения металлического хрома, включающему стадийные загрузку и проплавление шихты, содержащей окись хрома, окислитель, известь, алюминий и выпуск продуктов плавки. Сущность: на первой стадии ведут проплавление шихты, состоящей из компонентов от общей массы на плавку: окиси хрома 53-64%, окислителя 60-80%, извести 30-40% и алюминия в количестве 0,8-0,94 от стехиометрически необходимого на восстановление окиси хрома со скоростью загрузки шихты 180-280 кг/м2 мин., на второй стадии ведут проплавление компонентов шихты от общей массы на плавку: окиси хрома 36-47%, окислителя 20-40%, извести 60-70% и алюминия в количестве 1,02-1,2 от стехиометрически необходимого на восстановление окиси хрома со скоростью загрузки шихты 170-275 мг/м2 мин; а при получении хрома металлического с низким содержанием азота (
0,05%) в составе шихты на обеих стадиях в качестве окислителя используют хромовый ангидрид и бихромат калия или натрия с добавлением в навески шихты гидроокиси кальция, поваренной соли и флюоритового концентрата в соотношении к массе навески окиси хрома (0,1-0,2): (0,02-0,04): (0,03-0,08): (0,001-0,002):(0,001-0,02):1. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области металлургии, конкретно, к способу алюминотермического получения хрома металлического.
Известен способ алюминотермического получения металлического хрома, заключающийся в загрузке и проплавлении моношихты, состоящей из окиси хрома, окислителя /натриевая селитра/, извести и алюминия с последующим сливом продуктов плавки. Для получения хрома с низким содержанием азота /0,05%/ в составе шихты в качестве окислителя используют хромовый ангидрид и бихромат калия с добавлением в шихту гидроокиси кальция, поваренной соли и флюоритового концентрата [1]. Недостаток способа - низкое извлечение хрома (90-91%), что связано с проплавлением моношихты и протеканием реакций восстановления окислов хрома на поверхности расплава (колошника) и снижение эффективности использования алюминия. Известен способ алюминотермического получения тугоплавких металлов, в частности, металлического хрома, включающий стадийную загрузку, проплавление шихты и выпуск продуктов плавки. На первой стадии плавки загружается вся масса окислителя - хромового ангидрида, извести и алюминий в количестве 0,2-0,75 от стехиометрически необходимого на восстановление окислов хрома из окиси и хромового ангидрида, количество которых составляет 10-50% от общей массы на плавку. На второй стадии загружается и проплавляется оставшаяся часть окиси хрома и алюминия в количестве 1,1-1,65 от стехиометрически необходимого на восстановление оксидов хрома [2]. Недостатком способа является намораживание металла и образование настылей в плавильном горне и снижение выхода годного, что связано с наплавлением на первой стадии плавки металла в малых количествах (до 20% от общей массы) и повышенными тепловыми потерями в начале плавки. Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ алюминотермического получения хрома (прототип), включающий стадийные загрузки и проплавление шихты и выпуск продуктов плавки. На первой стадии ведут проплавление компонентов шихты, содержащей 55-75% окиси хрома от всей массы на плавку, всей массы окислителя - натриевой селитры, извести и алюминия в количестве 0,77-0,92 от стехиометрически необходимого на восстановление окиси хрома со скоростью загрузки шихты 180-260 кг/м2 мин. На второй стадии плавки ведут загрузку и проплавление остальной окиси хрома и алюминия в количестве 1,1-1,65 от стехиометрически необходимого на восстановление окиси хрома со скоростью загрузки шихты 130 кг/м2 мин. [3]. Технический результат данного изобретения - повышение извлечения хрома в металл и повышение качества сплава. Технический результат достигается за счет того, что предложенный способ алюминотермического получения металлического хрома включает стадийные загрузку и проплавление шихты, содержащей окись хрома, окислитель/натриевая селитра или хромовый ангидрид/, известь, алюминий и выпуск продуктов плавки. На первой стадии ведут проплавление шихты, состоящей из компонентов от общей массы на плавку; окиси хрома 53-65%, окислителя 60-80%, извести 30-40 и алюминия в количестве 0,8-0,94 от стехиометрически необходимого на восстановление окиси хрома со скоростью загрузки шихты 180-280 кг/м2мин. На второй стадии ведут проплавление компонентов шихты от общей массы на плавку: окиси хрома 36-47%, окислителя 20-40%, извести 60-70% и алюминия в количестве 1,02-1,02 от стехиометрически необходимого на восстановление окиси хрома со скоростью загрузки шихиты 170-275o кг/м2мин, а при получении хрома металлического с низким содержанием азота /0,05%/ в составе шихты на обеих стадиях в количестве окислителя используют хромовый ангидрид и бихромат калия или натрия с добавлением в навески шихты гидроокиси кальция, поваренной соли и флюоритового концентрата в соотношении к массе навески окиси хрома /0,1-0,2/:/0,02-0,04/:/0,03-0,08/:/0,001-0,02/:/0,001-0,02/: Ниже приводятся примеры, характеризующие предложенный способ. Пример 1 (прототип). Выплавку хрома металлического алюминотермическим внепечным способом проводили в лабораторных условиях. Шихту делили на 2 части, проплавляя на первой стадии окиси хрома 32,5 кг, натриевой селитры 3 кг, извести 3 кг и 11,4 кг алюминия /суммарное/ на восстановление натриевой селитры 1,6 кг, остальное 0,85 от стехиометрически необходимого на восстановление окиси хрома/ со скоростью загрузки шихты 180 кг/м2 мин., на второй стадии плавки проплавляли 17,5 кг окиси хрома и алюминий 8,1 кг со скоростью загрузки шихты 130 кг/м2 мин. Извлечение хрома на плавке 94,2% /таблица 1/. Пример 2. Плавка хрома металлического с получением низкого содержания азота проводилась в промышленных условиях путем проплавления моношихты, состоящей из окиси хрома 4620 кг, хромового ангидрида - 600 кг, бихромата калия - 120 кг, извести 300 кг, гидроокиси кальция 160 кг, поваренной соли 60 кг и алюминия 1950 кг. После проплавления моношихты на расплав задали 40 кг флюоритового концентрата и произвели слив продуктов плавки. Получен хром марки Х99Н-4. Извлечение хрома в металл составило 90,38%. Предлагаемый способ получения металлического хрома опробован в промышленных условиях по изложенной технологии. Результаты плавок известного способа (примеры 1, 2) и предлагаемого (примеры 3-11) приведены в таблице. Пример 3. В плавильный горн производилась стадийная загрузка и проплавление шихты с последующим выпуском продуктов плавки. На первой стадии плавки загружалась и проплавлялась шихта состава: окись хрома - 2600 кг, натриевая селитра - 240 кг, известь на колошник - 130 кг и алюминий 995 кг со скоростью загрузки шихты 220 кг/м2мин. На второй стадии загружалась и проплавлялась шихта: окись хрома 2300 кг, натриевая селитра - 130 кг, известь - на колошник - 190 кг и алюминий 905 кг, со скоростью загрузки шихты 210 кг/м2мин. Дальнейшее снижение недостатка алюминия на первой стадии и избытка на второй стадии процесса плавки снижает эффективность использования алюминия в плавке за счет уменьшения глубинного восстановления окислов хрома на второй стадии, что повышает содержание алюминия в сплаве и снижает извлечение хрома. Пример 4. В плавильный горн постадийно загружалась и проплавлялась шихта с последующим выпуском продуктов плавки. На первой стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: окись хрома - 3140 кг, натриевая селитра - 290 кг, известь задавалась на колошник - 95 кг. и алюминия 1120 кг со скоростью загрузки шихты 200 кг/м2мин. На второй стадии загружалась и проплавлялась шихта: окись хрома 1760 кг, натриевая селитра - 70 кг, известь на колошник - 225 кг, и алюминий 780 кг со скоростью загрузки шихты 170 кг/ м2мин. Дальнейшее увеличение избытка алюминий на второй стадии и снижение термитной добавки (натриевой селитры) на второй стадии плавки ведет к нарушению проплавления шихты - шихта проплавляется неравномерно и плавка протекает бурно с выбросами расплава, что снижает степень использования алюминия и извлечения хрома. Пример 5-9 /таблица 1/ В правильный горн производилась стадийные загрузка, проплавление шихты с последующим выпуском продуктов плавки. На первой стадии проплавлялась шихта состава: окись хрома - 2940 кг, натриевая селитра - 240-2 50 кг, известь на колошник 120 кг и алюминий в количестве 1045-1055 кг со скоростью загрузки шихты 185-230 кг/м2мин, на второй стадии проплавлялся шихты состава: окись хрома - 1960 кг, натриевая селитра - 120-130 кг, известь на колошник 180-200 кг и алюминий 845-855 кг со скоростью загрузки шихты 240-275 кг/м2мин. Плавки протекали спокойно. При проплавлении шихты на второй стадии на поверхности расплава наблюдался "КИП", как результат глубинного восстановления окислов хрома. Степень использования алюминия составила 99,6-99,8% (отношение алюминия, израсходованного на восстановление окислов к общему количеству). Получен металлический хром марки Х-99, извлечение хрома на плавках составило 94,3-94,9%. Пример 10-11. Выплавка металлического хрома проводилась с целью получения низкого содержания азота в сплаве. В шихту в качестве окислителя задавался хромовый ангидрид и бихромат калия с добавлением гидроокиси кальция, поваренной соли и флюоритового концентрата. Шихта делилась на две части в указанных соотношениях компонентов (таблица), загружалась и проплавлялась постадийно в плавильном горне с последующим выпуском продуктов плавки. Получен стандартный металлический хром с низким содержанием азота / 0,04%/ марки Х99Н-4. Извлечение хрома в металл составило 92,6-93,2%, что на 2,2-2,8% выше извлечения хрома, полученного путем проплавления компонентов шихты моношихтой (таблица). Технологическое отличие предлагаемого способа от известного заключается в том, что на первой стадии плавки проплавляется минимальное количество извести (30-40% всей массы), необходимое для связывания глинозема (Al2O3) в шлаке и снижения вязкости высокоглиноземистого шлака. Дальнейшее повышение окиси кальция в шлаке снижает извлечение хрома, что связано с образованием хроматов кальция и понижением активности Cr2O3. На второй стадии плавки в составе шихты проплавляется до 20-40% окислителя и остальная известь, чем обеспечивается равномерное выделение тепла и от протекания экзотермических реакций поддерживается оптимальная температура процесса плавка и жидкотекучесть высокоглиноземистого шлака. Причем введения извести шихты улучшает тепловые условия плавки, снижает контакт извести с образующимися каплями металла, уменьшая засорение сплава углеродом. По предложенному способу рациональное распределение компонентов шихты в указанных соотношениях по стадиям плавки и их проплавление обеспечивает оптимальную теплоту процесса (19-20 Ккал/гр.ат) и высокую скорость загрузки шихты (170-280 кг/м2мин), что является решающим для поддерживания оптимальной температуры процесса алюминотермической плавки хрома и повышения условий эффективности использования алюминия на восстановление окислов хрома: на первой стадии плавки - за счет избыточной концентрации окислов хрома по отношению к восстановителю, на второй стадии при избыточном алюминии - за счет поверхностного и глубинного восстановления окислов хрома из окиси хрома и шлакового расплава с содержанием Cr2O3 13-18%, от проплавления шихты на первой стадии плавки. Извлечение хрома в металл составило 94,3-94,9%, что на 0,7% выше извлечения по известному способу. Снижение алюминия в металле за счет повышения эффективности его использования и кремния - за счет его недовосстановления при недостатке восстановителя на 1 стадии плавки и повышение извлечения хрома в металл обеспечивает получение металлического хрома марки Х-99.Формула изобретения
1. Способ алюминотермического получения металлического хрома, включающий стадийные загрузку и проплавление шихты, содержащей окись хрома, окислитель, известь, алюминий, и выпуск продуктов плавки, отличающийся тем, что на первой стадии ведут проплавление шихты, состоящей из компонентов от общей их массы на плавку: окиси хрома 53 64% окислителя 60 80% извести 30 40% и алюминия в количестве 0,8 0,94 от стехиометрически необходимого на восстановление окиси хрома со скоростью загрузки шихты 180 280 кг/м2 мин, на второй стадии ведут проплавление компонентов шихты от общей массы на плавку: окиси хрома 35 47% окислителя 20 40% извести 60 70% и алюминия в количестве 1,02 1,2 от стехиометрически необходимого на восстановление окиси хрома со скоростью загрузки шихты 170 275 кг/м2 мин. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при получении хрома металлического с низким содержанием азота РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3www.findpatent.ru
